Formlabs은 Polypropylene Powder 소재를 소개해 드리게 되어 무척이나 기쁘게 생각합니다. Polypropylene Powder는 프로토타입뿐만 아니라 소량 제조에도 사용할 수 있는 고연성 파트 제작에 적합한 Fuse 시리즈 선택적 레이저 소결 방식(SLS) 3D 프린팅 에코시스템에서 사용할 수 있는 신소재입니다.
폴리프로필렌(PP)으로 제작한 파트는 가볍고, 물이 새지 않으며, 화학적 반응성이 없어 가히 최종 사용품 응용 분야에 최적화되었다고 해도 과언이 아닙니다. Polypropylene Powder는 실제 실험을 기반으로 개발된 고순도 열가소성 플라스틱으로 대행 업체 외주, 고가의 장비, 어설프게 프린트 작업을 준비했다가 끝도 없이 수정하는 노고 없이도 인하우스 방식으로 사용할 수 있는 소재입니다. Fuse 시리즈 워크플로는 실용적이지만 산업용 품질까지 갖춘 폴리프로필렌 파트를 인하우스 방식으로 3D 프린팅할 수 있는 최초의 에코시스템입니다.
파단신율이 34%이며 굽힘 탄성계수가 1327MPa인 Polypropylene Powder는 일반적인 사출성형용 폴리프로필렌과 흡사한 물성을 갖추고 있어 다음 응용 분야를 향한 가능성을 활짝 열어주었습니다.
- 액상 제품, 스포츠 장비, 전자 제품용 패키지 같은 소비재
- 보조기와 보철물 같은 의료 기기
- 유체 시스템, 인클로저, 공구, 제조 보조 도구 같은 자동차와 산업 제품
Fuse 시리즈용 Polypropylene Powder 소개
웨비나에서 연성이 우수한 프로토타입 제작 뿐만 아니라 실제품 제조에도 응용할 수 있는 Polypropylene Powder을 알아보세요.
3D 프린팅에 폴리프로필렌을 사용하는 이유는 무엇일까요?
현재 폴리프로필렌(PP)을 제조에 활용할 방법은 많습니다. 이들 중 사출 성형, 열성형, 블로우 성형, 아니면 기타 기존 프로세스를 이용한 PP성형으로 공구를 제작하는 것은 가장 일반적인 활용법입니다. 물건을 대량으로 생산하려 한다면 비용 효율적인 워크플로가 될 수 있겠지만 이런 활용법에는 형상 표현에 제약이 있습니다. 이런 제약은 성형이라는 방법과 공구 제작이 직면한 막대한 비용에서 비롯되어 비용 효율적인 맞춤형 제조나 소량 생산의 가능성을 사전에 차단해 버립니다.
폴리프로필렌을 3D 프린팅하는 옵션도 있습니다. 용융 적층 모델링 방식(FDM) 프린터용 필라멘트와 광경화성 수지 조형 방식(SLA)용 레진으로 폴리프로필렌의 소재 물성과 유사한 특성을 얻을 수 있고 고가의 SLS 시스템용 폴리프로필렌 분말도 사용할 수 있습니다.
Fuse 시리즈 에코시스템용 Polypropylene Powder는 업계 표준 소재와 유사한 물성과 인하우스 SLS 3D 프린팅으로 얻을 수 있는 자유로운 형상 표현, 공급망 민첩성, 신속한 반복 설계 능력을 동시에 이용해 볼 수 있는 소재입니다.
Formlabs의 Fuse 시리즈는 최초의 산업 등급 분말 베드 용융식 3D 프린팅 시스템이며 기업은 이제 Fuse 시리즈에 힘입어 형상에 제약이 없는 고성능 순정 폴리프로필렌 파트를 경제적인 가격과 편리한 워크플로로 얻을 수 있게 되었습니다. 이전에도 사용했던 소재로 엔드 투 엔드 설계와 생산을 경제적인 비용으로 제어하고 자사의 공급망에 탄력성을 강화할 수 있게 된 것은 사상 최초의 일입니다. Fuse 시리즈에 새롭지만 업계에 친숙한 소재를 도입하는 것이야 말로 가장 강력한 혁신을 추진하고 모든 분야에서 새로운 워크플로를 장려하는 일이라 할 수 있습니다.
파단신율이 우수한 Polypropylene Powder로는 광범위한 화학 물질과 반응성이 전혀 없으며 인장 강도가 높고 흡습성이 낮은 고성능 최종사용 파트를 제작할 수 있습니다. 이런 품질로 인해 Polypropylene Powder는 가벼운데다 우수한 연성을 우선시하는 까다로운 응용 분야에서 내구성 좋은 최종 사용 파트를 제작하기에 안성맞춤인 소재가 되었습니다.
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3D 프린팅된 PP Powder의 기계적 물성
| Polypropylene Powder | Nylon 11 Powder | Nylon 12 Powder | |
|---|---|---|---|
| 극한 인장 강도 (MPa) | 29 | 49 | 50 |
| 인장 탄성계수 (MPa) | 1640 | 1600 | 1850 |
| 파단신율(%) | 34 | 40 | 11 |
| 굴곡 탄성계수 (MPa) | 1327 | 1400 | 1600 |
| 0.45 MPa에서 열변형 온도(°C) | 113 | 182 | 171 |
| 소결 시 밀도(g/cm3) | 0.89 | 1.03 | 0.99 |
| 리프레시 비율 | 50% | 30% | 30% |
| 비활성 기체인 질소 환경이 필요한가요? | 사용 불가능 | 사용 가능 | 사용 불가능 |
PP Powder의 파트당 비용 결정
Cost per part for SLS 3D 프린팅 파트의 파트당 비용 계산에는 변수가 많은 방정식이 필요합니다. 분말 비용, 프린트 시간, 패킹 밀도, 리프레시 비율, 즉 새로 프린트할 때 사용할 수 있는 새 분말과 사용한 분말의 비율 같은 것들을 고려할 수 있습니다.
가장 비용 효율적으로 프린팅하고 분말을 낭비 없이 활용하려면 빌드 챔버를 가능한 한 밀도 있게 채우고 패킹 밀도를 리프레시 비율에 가깝게 맞추는 것이 중요합니다. 패킹 밀도가 30%이면 미소결 분말(빌드 볼륨의 70%)을 재생하여 다음 빌드에 사용할 수 있습니다. 그러면 새로 프린팅할 때는 새 분말 30%와 재생 분말 70%을 이용할 수 있습니다.
Polypropylene Powder는 리프레시 비율이 50%입니다. 이는 새로 빌드할 때마다 재활용 분말 반과 새 분말 반을 섞어서 사용할 수 있다는 의미이며 이 수치는 다른 Formlabs의 다른 SLS 분말에 사용되는 리프레시 비율 보다 약간 높습니다. 그렇지만 PP 분말은 소결 시 밀도가 약간 낮고 킬로그램당 가격이 비교적 저렴합니다. 같은 부피의 파트를 제작할 때 Nylon 12 Powder를 사용할 때보다 분말이 적게 들어 같은 비용으로 분말을 더 구매할 수 있고 소재 비용도 저렴해집니다.
비록 리프레시 비율은 높지만 Polypropylene Powder는 업계 표준 소재와 3D 프린팅의 장점인 설계 자유도, 민첩성, 속도와 함께 이용해 보려는 사용자에게 비용 효율적인 솔루션이 될 수 있습니다. 더욱이 사용자가 파트 품질과 표면 마감 수준(리프레시 비율이 높을 수록 우수), 또는 파트당 비용(리프레시 비율이 낮을 수록 저렴)에 따라 리프레시 비율을 조정할 수 있다는 장점도 있습니다.
Fuse 시리즈에서 Polypropylene을 3D 프린팅하면 무엇을 얻을 수 있을까요?
폴리프로필렌은 우리의 일상 속에서 두 번째로 흔히 찾아볼 수 있는 플라스틱입니다. 소비재용 패키지에서 자동차 부속품, 스포츠 장비, 가전 제품까지, 그리고 그 이상으로 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. Fuse 1+ 30W에서 Polypropylene Powder를 프린팅하면 인기 있는 폴리머의 친숙한 특성과 설계 자유도, SLS 3D 프린팅의 용이한 접근성까지 모든 장점을 한꺼번에 누려볼 수 있습니다.
프로토타입 신속 제작
Polypropylene Powder는 가볍고, 흡습성이 낮으며 연성이 있어 이와 같이 유연한 루프와 캡을 프린트 인 플레이스 방식으로 프린팅하기에 이상적인 소재입니다.
인하우스 SLS 프린터와 Polypropylene Powder를 이용하면 이와 같이 딱딱해야 할 부분과 유연해야 할 부분의 두께를 요구 사항에 맞게 조정한 샴푸 병을 프로토타입으로 제작하기가 쉽습니다.
PP Powder를 이용하면 서로 다른 형상을 반복 설계하여 이런 HVAC 시스템용 송풍기에 사용되는 팬 블레이드의 파라미터를 테스트하기가 쉽습니다.
Fuse 1+ 30W 프린터와 Polypropylene Powder를 함께 사용하는 제품 디자이너와 엔지니어는 최종 제품에 사용하는 것과 동일한 소재를 디자인, 테스트, 반복 설계 작업에 이용해 볼 수 있고 이 모든 작업을 인하우스 방식으로 진행할 수 있습니다. 대행 업체에 외주를 주지 않고도 개발 시간을 몇 주에서 24시간 이하로 단축하고 빠른 속도로 반복 설계하여 제품을 최적화할 수 있는 것입니다.
Polypropylene Powder는 소결 시 밀도가 낮습니다. 이는 디자이너가 최종 제품과 중량이 동일한 프로토타입을 제작할 수 있다는 것을 의미합니다. Polypropylene Powder를 사용하면 추가 공정을 거치지 않아도 내수성 있는 파트를 제작할 수 있어 액체를 담거나 전달해야 하는 용기, 피팅, 튜브, 기타 부속품의 프로토타입을 쉽게 제작할 수 있고 스무딩이나 코팅 같은 추가 작업을 거치지 않아도 됩니다.
Polypropylene Powder 덕분에 SLS 3D 프린팅과 신속 프로토타이핑 분야에 완전히 새로운 클래스가 열렸습니다. Fuse 시리즈를 세상에서 가장 많이 팔리는 SLS 시스템의 위치에 올려 놓은 신뢰받는 플랫폼을 그대로 활용할 수 있음은 물론입니다.
제조 보조 도구와 공구
제조 보조 도구는 끊임 없이 변화하여 매번 새로운 워크플로의 요구 사항을 표준화된 장비로 만족시키려는 노력의 일환으로 개발된 도구들입니다. 제조 보조 도구는 언제나 단기간에만 사용할 수 있습니다. 신제품이 개발됨에 따라 워크플로가 매번 변경되므로 그 워크플로가 완전히 새로운 것이 아니더라도 표준화된 장비로는 모든 프로세스를 완벽하게 처리할 수 없기 때문입니다. 이런 제조 보조 도구의 제작은 3D 프린팅과 Formlabs SLS 에코시스템 사용을 완벽하게 보여주는 사례가 될 수 있습니다. 거친 산업 환경에 적합하도록 튼튼하게 설계할 수 있지만 일회성으로 생산하기에도 비용 효율적이기 때문입니다. 심지어 파트를 다른 폴리프로필렌 파트에 접합할 수도 있어 기존 장비나 제조 보조 도구에 기능성 어셈블리나 애드온 형식으로 접목해 사용할 수도 있습니다.
Polypropylene Powder는 다양한 분야에서 제조 보조 도구 제작의 가능성을 확장해 주었습니다. 분말은 내화학성과 내수성이 우수하여 생산 과정에서 유체와 화학물질에 빈번하게 노출되는 자동차, 항공우주, 의료 기기 제조 산업에서 활용 가치가 뛰어납니다. Polypropylene Powder로 제작된 파트는 연성이 뛰어나 반복된 굽힘과 비틀림을 쉽게 견딜 수 있고 이런 점 때문에 Polypropylene Powder는 튼튼하고 내구성 있는 공구 제작에 안성맞춤인 소재가 되었습니다.
최종 사용품
폴리프로필렌 파트 대량 생산에 사용할 수 있는 기존 워크플로는 안정적이고 비용 효율적이며 쉽게 접근할 수 있습니다. 그렇다면 왜 굳이 Polypropylene Powder를 3D 프린팅하여 최종 사용품을 제작해야 할까요?
제조사가 폴리프로필렌을 인하우스 방식으로 SLS 3D 프린팅하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.
- 금속 공구 제작에 고비용을 투자하지 않고도 신제품 테스트 가능
- 맞춤화 가능성 확장
- 비용 효율적인 폴리프로필렌 파트 소량 생산
- 자사의 공급망 제어권 확보
- 재료 부족이나 공급자 교체 시 안정성 확보
- 설계 자유도, 격자 구조와 복잡한 형상이라도 3D 프린팅으로 간단히 제작. 디자이너가 작업한 제품의 외관과 감촉, 작동을 완전히 새로운 방식으로 검토 가능
SLS 3D 프린팅에서는 공급망이 달리 보이겠지만 소재는 유사합니다. Fuse 시리즈 프린터에서 Polypropylene Powder를 프린팅하면 최종 제작에 사용할 소재를 사용하는 것이므로 파트의 성능을 희생할 필요가 없고 아웃소싱으로 몇 주를 소비하지 않고 며칠 안에 인하우스 방식으로 간단히 제작할 수 있습니다.
인체 공학적인 엄지 손가락 보조기와 교정용 인솔 같은 최종 사용 의료 기기를 Polypropylene Powder로 SLS 3D 프린팅하면 소재의 우수한 연성과 낮은 흡습성을 십분 활용할 수 있습니다.
의료 기기의 경우 폴리프로필렌은 이미 잘 알려져 있으며 신뢰도가 높은 소재입니다. 이를 자신있게 SLS 3D 프린팅할 수 있는 의료 기기 회사는 새로운 제품 카테고리와 맞춤화 가능성을 열 수 있습니다. 웨어러블과 같은 피부에 안전한* 장치의 경우 Polypropylene Powder가 프로토타입 제작 또는 소량 생산에 사용 가능한 탁월한 솔루션이 될 것입니다.
*Polypropylene Powder에 대한 생체적합성 인증은 제품 발표 시점에 진행 중입니다. 해당 소재가 인증을 마치면 의료기기 테스트 및 생산에 더 많은 기회가 생길 것으로 기대됩니다.
Polypropylene Powder을 3D 프린팅하는 방법
Polypropylene Powder는 Fuse 1+ 30W SLS 워크플로에 손쉽게 통합할 수 있습니다. 전용 빌드 챔버와 파트 추출에 필요한 Fuse Depowdering Kit만 있으면, 단 1 시간 안에 Fuse 에코시스템을 신소재용 시스템으로 탈바꿈할 수 있습니다.
Polypropylene Powder는 별도의 비활성 기체 환경 없이 Fuse의 대기 환경에서 프린팅할 수 있으므로 SLS 3D 프린팅으로 고연성 파트를 제작하는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.
Fuse 1+ 30W, Fuse Sift, Fuse Blast로 구성된 Fuse 시리즈 에코시스템은 새로운 SLS 분말을 사용해 보려는 사용자가 소재를 쉽게 변경할 수 있는 시스템이며 이러한 장점은 분말 베드 용융식 3D 프린터 중 유일하게 Fuse만 갖춘 것이라고 할 수 있습니다.
해당 소재는 밀도가 낮은 덕분에 kg당 제작 가능한 파트 개수가 더 많아 연성이 있는 파트를 비용 효율적으로 얻을 수 있을 뿐만 아니라 워크플로는 더 간소화할 수 있습니다. Formlabs의 자동화 미디어 블라스터인 Fuse Blast를 이용해 후처리를 거치면 파트의 외형적 심미성을 향상하여 최종적으로는 분말이 손에 묻어나지 않으며 전문적인 광택 처리를 거친 것과 동일한 파트를 얻을 수 있습니다. Fuse 1+ 30W, Fuse Sift, Fuse Blast가 한데 모이면 SLS 워크플로가 완성되며 비용 또한 경제적입니다.
친숙한 소재를 검증된 SLS 워크플로에서
Polypropylene Powder를 사용하면 장기간의 리드타임, 고가의 툴링, 예측 가능한 수량이 없이도 세계에서 가장 흔히 사용되는 플라스틱을 인하우스 워크플로에서 이용해 볼 수 있습니다.
의도한 환경에서 테스트할 수 있는 프로토타입부터 비용 효율적으로 소량 생산된 최종 사용 제품의 제작에 Fuse 시리즈 에코시스템과 이 새로운 분말을 사용하면 디자이너, 엔지니어, 제조업체가 모두 개발 및 생산 주기를 제어할 수 있습니다.
웨비나에서 폴리프로필렌(PP)을 사용한 3D 프린팅을 자세히 알아보세요. 내화학성, 파단신율, 저밀도를 시험하거나 순정 폴리프로필렌을 직접 확인하시려면 3D 프린팅 샘플을 요청해 주세요.
