광경화 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린팅은 고정밀성, 등방성, 수밀성을 모두 갖춘 프로토타입과 최종 사용 파트를 생산할 수 있고 광범위한 첨단 소재 선택과 미세한 피처 표현, 매끄러운 표면 마감으로 열화와 같은 성원을 얻고 있습니다.
그러나 파트가 프린터에서 100% 완성된 상태로 나오는 것은 아니라서 후처리가 자주 필요합니다. 파트는 하나같이 빠르게 세척해야 하고 짧게 후경화를 거쳐야 하는 소재도 많습니다. Formlabs의 Form Wash과 Form Cure, 대형 포맷 Form Wash L과 Form Cure L 같은 후처리 장비를 사용하면 이 두 가지 단계를 간단하게 처리할 수 있습니다.
더욱이, 어떤 파트는 샌딩, 코팅, 도금, 미디어 블라스팅 같은 공정으로 더 좋은 결과를 얻을 수도 있습니다. 이런 후처리 기법은 다양한 결과로 이어집니다. 금속으로 도금하거나 세라코트의 세라믹 솔루션 처리를 거치면 어떤 파트는 UV 차단 기능이 생겨 야외 사용에 더 적합해지거나 기계적 강도가 증가합니다.
이 가이드에서는 시중의 다양한 3D 프린팅 후처리 기법과 응용 분야에 적합한 공정 선택법에 관해 알아야 할 모든 것을 다뤄보겠습니다.
광경화성 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린팅 가이드
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SLA 후처리의 기초
세척
SLS 후처리 워크플로는 어떤 것이라도 기본적으로 파트 표면의 잔여 레진을 알코올이나 에테르 세척제로 제거하는 작업에서 시작됩니다. 이런 세척 공정은 파트를 용제에 담근 채 수작업으로 하거나 사전 설정된 시간 만큼 자동으로 용제를 교반하는 자동화 장비를 이용할 수도 있습니다. 가장 쉽고 효율적인 세척 워크플로를 다음과 같이 기술해 두었습니다. 도색, 염색, 평활화(스무딩), 폴리싱 같은 이차 공정을 진행할 수 있도록 파트를 준비하는 단계입니다.
레진 3D 프린팅 파트 세척 요령:
- Formlabs은 SLA 파트 세척에 Formlabs Resin Washing Solution, 이소프로필 알코올(IPA), 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(TPM) 중 한 가지를 사용하시도록 권해드립니다. 레진 파트 세척에 가장 흔히 사용되는 용제는 IPA지만 Formlabs Resin Washing Solution은 불연성을 보유한 대체제로 어떤 작업 공간에서 사용하기에도 안전하며 포화 전까지 용해 가능한 레진의 분량이 IPA의 두 배여서 파트 세척 횟수당 비용을 절감할 수 있습니다.
- Form Wash와 Form Wash L은 자동 용제 교반 기능으로 파트를 효율적으로 세척할 수 있는 제품이며 심지어 채널이나 네거티브 피처, 텍스쳐가 있는 표면도 효과적으로 처리할 수 있습니다. 수동 솔루션으로 같은 결과를 얻으려면 용제를 손으로 이리저리 휘저어야 합니다. 마이크로플루이딕스 처럼 좁은 채널이 있는 디자인을 제작할 때는 내부 레진을 청소하고 레진이 경화되어 채널을 차단하지 못하도록 방지하기 위해 주사기가 필요할 수 있습니다.
- 어떤 파트는 IPA 또는 TPM에서 이중으로 세척해야 말끔해질 수 있습니다. 프린팅 물량이 큰 작업장 중에는 ‘청결’ 세척과 ‘오염물’ 세척 과정을 따로 거쳐 이 과정을 더욱 효율적으로 진행하는 곳이 많습니다. 파트를 모두 (손으로 용제에 담가) 먼저 헹궈내는 ‘오염물’ 세척 과정 후, 청정제인 IPA 용액으로 옮겨 더 꼼꼼히 세척합니다. (‘청결’ 세척은 Form Wash나 Form Wash L로 진행하는 경우도 종종 있습니다).
- Formlabs은 데스크톱 프린터에는 Form Wash를, 대형 SLA 프린터에는 Form Wash L을 이용하여 프린팅한 파트를 세척하고 헹굼을 자동화할 것을 권해드립니다.
- 어떤 소재는 함께 세척할 수 있지만 어떤 소재는 분리해서 세척해야 레진 입자가 이소프로필 알코올에 녹아 다른 파트의 색상, 마감, 성능에 영향을 끼치는 것을 방지할 수 있습니다. 다음 차트에서는 최고의 결과를 얻고 생체적합성 가이드라인를 명확하게 준수하려고 할 때 어떤 레진을 그룹으로 묶어 처리할 수 있는지 설명합니다.
밝은 색 | 어두운 색 | 생체적합성 보유 | 기타(각각 분리하여 세척) |
---|---|---|---|
Clear Resin, White Resin, Rigid 4000 Resin, Rigid 10k Resin, Durable Resin, Elastic 50A Resin, Flexible 80A Resin, High Temp Resin | Black Resin, Grey Resin, Grey Pro Resin, Draft Resin, Model Resin, Tough 2000 Resin, Tough 1500 Resin, Flame Retardant Resin | Biomed White Resin, Biomed Black Resin, Biomed Clear Resin, Biomed Amber Resin, Biomed Durable Resin, BioMed Elastic 50A Resin, BioMed Flex 80A Resin, Surgical Guide Resin, Dental LT Clear Resin, Dental LT Comfort Resin, Custom Tray Resin, IBT Flex Resin, Temporary CB Resin, Permanent Crown Resin, Premium Teeth Resin, Denture Teeth Resin, Denture Base Resin | ESD Resin, Color Kit, Castable Wax Resin, Castable Wax 40 Resin, Silicone 40A Resin*, Alumina 4N Resin** |
*Silicone 40A Resin은 반드시 80% IPA와 20% n-부틸 아세테이트 혼합 용액으로 세척해야 합니다. Form Wash를 이용한다면 2 L 들이 n-부틸 아세테이트를 세척통에 부어 넣은 후 최고 주입선까지 IPA를 채우면 됩니다. ** Alumina 4N Resin은 단독으로 세척해야 합니다. Alumina 4N Resin이 물이나 IPA와 접촉하면 균열이 생기므로 접촉하지 않게 해야 합니다. Alumina 4N Resin은 Ceramic Wash Solution으로만 세척하세요.
경화
SLA 파트는 프린팅이 완료되었어도 중합 반응이 아직 완료되지 않았을 수 있습니다. 이는 파트가 최종 재료 물성을 아직 갖추지 않았으며 예상대로 작동하지 않을 수 있다는 의미입니다. 특히 응력을 받는 인성이 있어 잘 늘어나는 파트는 더욱 그렇습니다. 후경화, 즉 프린트물을 빛과 열에 노출시키는 작업을 거치면 소재의 물성을 고착하는 데 도움이 됩니다.
레진 3D 프린팅 파트 경화 팁:
- 표준 레진의 후경화는 선택 사항입니다. Rigid 10K Resin 같은 기타 레진은 경화를 거쳐야 광학적, 기계적으로 원하는 물성을 얻을 수 있습니다.
- 생체적합성 소재의 경우 후경화를 거쳐야만 관련 규제 기관에서 제시하는 안전 기준을 충족할 수 있습니다.
- 재료에 거쳐야 할 경화 시간은 각각 다릅니다. 여기에서 각 레진의 경화 시간 확인해 보세요.
Formlabs의 데스크톱 및 대형 SLA 3D 프린터용 후경화 솔루션인 Form Cure와 Form Cure L은 Formlabs의 레진으로 프린팅한 파트를 빠르고 일관성 있게 후경화하도록 설계한 제품입니다. Form Cure와 Form Cure L를 사용하면 SLA 방식으로 프린트한 3D 파트를 소재에 필요한 광원 파장과 온도, 노출 시간으로 정밀하게 후경화할 수 있습니다.
광경화성 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린트물 후경화 공정 안내서
본 백서에서 후경화에 대한 기초정보를 습득하고 귀사의 사업에 잘 맞게 조정하여 시간을 절약하고 최적의 퍼포먼스를 발휘할 방법을 알아보세요.
샌딩, 버핑, 폴리싱
SLA 3D 프린팅 파트를 샌딩하면 가장자리를 매끄럽게 다듬고, 흠집은 제거하며 잔여 서포트 흔적을 제거하기에 좋습니다. 형태가 단순할 때는 핸드 샌딩이 가장 효과적이지만 깊은 틈과 내부 서포트가 있는 복잡한 물체는 샌딩하기가 어렵거나 불가능할 수 있습니다. 그런 사례에는 미디어 블라스팅이나 폴리싱이 더 효과적인 솔루션일 수 있습니다.
SLA 파트를 샌딩하기에 가장 좋은 방법은 입자 번호가 작은 사포에서 시작하여 시간 경과에 따라 더 미세한 입자의 사포로 천천히 교체하는 것입니다. 예를 들어, SLA 3D 프린팅 파트는 3,000방 사포로 매끄럽고 광택이 나도록 샌딩할 수 있습니다. 원하는 질감을 얻을 때까지 사포 방(grit) 수를 천천히 늘려가며 파트를 연마하여 매끈하게 만듭니다. 약 12,000방에 도달하면 파트에 반사가 생겨야 합니다. 문제가 있는 경우 흐르는 물에 샌딩하거나 젖은 사포로 샌딩하면 거칠거칠한 파트 표면을 매끄럽게 다듬는 데 도움이 될 수 있습니다.
SLA 파트를 빌드 플랫폼에서 꺼낼 때는 용융 적층 모델링 방식(FDM) 같은 다른 3D 프린팅 프로세스로 프린팅한 파트보다 레이어 라인이 괄목할 만큼 적게 보입니다. SLA 프린트물은 레이어 라인이 눈에 띄지 않을 때도 자주 있습니다. 이것은 FDM 프린트물을 매끄럽게 다듬으려면 샌딩을 훨씬 더 오래 해야 한다는 것을 의미합니다. 즉, 유리처럼 매끄러운 마감이 필요하다면 SLA는 샌딩으로 층의 흔적을 완전히 제거해야 하고 특히 파트가 구형일 때는 이 작업이 더 필요합니다. 사포의 방(grit, 그릿) 수를 완만하게 늘려가며 샌딩하면 어떤 SLA 파트라도 레이어 라인을 제거하거나 아주 작은 수준으로 줄일 수 있습니다.
3D 프린팅 파트를 샌딩하는 가장 일반적인 목적은 서포트 흔적을 제거하는 것입니다. 따라서 3D 프린팅에 익숙해지면 준비 과정 중 형태적으로 중요한 부분에서 서포트를 제거하거나 줄이는 방향으로 프린트물의 각도를 조정하는 작업에 시간을 더 할애할 만한 가치가 있습니다. 예를 들어 흉상이나 피규어를 프린팅하는 경우 피규어의 얼굴에는 서포트가 필요하지 않도록 파트의 각도를 조정해야 할 경우가 많습니다. 이렇게 하면 샌딩 공정이 훨씬 쉬워집니다.
샌딩 과정이 만족스럽게 끝나면 평범한 극세사 천으로 프린트물 표면에 남아 있는 사소한 결함과 사포 가루를 닦어낼 수 있습니다.
단일 파트에서 샌딩을 상당히 오래 했다면 세척 후 파트를 미네랄 오일로 문지르는것으로 표면을 아주 매끄럽게 마감할 수 있습니다. 여타의 다른 기술과 마찬가지로 미네랄 오일은 형상에 따라 프린트물에 상당한 이점이 되기도 하고 그렇지 않기도 합니다. 파트 여러 개를 샌딩하며 완벽한 마무리 기법을 찾아야 할 수도 있습니다.
품질이 우수하고 정밀한 SLA 파트에 집중하는 작업자라면 Formlabs Finishing Tools, 즉 Formlabs이 엄선한 후처리 제품 세트로 SLA 후처리 워크플로를 간소화하고, 우수한 표면 마감, 완벽하게 매끄러운 평면과 모서리, 완성도 높는 외형을 얻을 수 있으며 이 모든 것을 획득하는 동시에 노동 시간과 파트당 비용도 절감할 수 있습니다.
고급 SLS 후처리 기술 개요
스무딩(평탄화), 코팅, 도색 공정을 거치면 SLS 3D 프린팅 파트에 기계적 이점은 물론 심미성도 향상할 수 있습니다. 이들 각 프로세스에는 특유의 장점과 단점이 있어 서로 다른 재료 물성에 각각 다른 영향을 미칠 수 있습니다. 장비와 기술의 인하우스 도입 또는 아웃소싱 여부를 포함하여 이러한 워크플로를 고려할 때는 필요한 자본 비용과 기술을 고려하세요.
아래 요약은 SLS 3D 프린팅 파트에 사용되는 다양한 고급 후처리 기술의 진입 장벽과 잠재적 결과를 보여줍니다.
방법 | 진입 장벽(비용 및 기술) | 기계적 물성 | UV 차단 | 내화학성 | 표면 경도 | 색상 | 전도도 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
미디어 블라스팅 | 낮음 | ✔ | |||||
염색된 레진 프린팅 | 낮음 | ✔ | |||||
프린팅 후 염색 | 낮음 | ✔ | |||||
도색 | 낮음 | ✔ | ✔ | ||||
세라믹 코팅 | 대량 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | |
전기 도금 | 대량 | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ |
이 단계를 순서대로 수행하면 다양한 물성을 얻을 수 있습니다. 이 글에서는 각 옵션을 개별적으로 설명합니다. 특정 결과를 얻기 위해 후처리 기술을 순서대로 진행하는 데 관심이 있으시면 당사 팀에 문의하여 사용 사례를 놓고 전문가와 상담하세요.
3D 프린팅용 고급 후처리 테크닉
웹비나에서 11개 이상의 3D 프린팅용 고급 후처리 테크닉을 알아보세요. 세라코트(Cerakote), 전기 도금, 증기 스무딩 외 다양한 기법을 소개합니다.
미디어 블라스팅
어떤 레진에는 미디어 블라스팅이 매끄러운 표면을 얻고 심지어 기계적 물성을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. Rigid 10K Resin 파트를 미디어 블라스팅 전과 후에 시험했을 때는 소재의 파단 신율이 70%까지, 극한 인장 강도는 35%까지, 충격 강도는 180%까지 개선된 결과가 나타났습니다.
수작업 미디어 블라스팅은 수년 간 이용해왔던 솔루션으로 소량 응용분야 또는 파트가 대형이며 블라스팅이 주당 1~2회 필요한 상황에 적합합니다. 수동 미디어 블라스터는 경제적이며 복잡한 인프라스트럭쳐도 필요하지 않습니다.
생산 물량이 대량이라면 시중에서 구매할 수 있는 최초의 경제적인 자동 미디어 블라스터인 Formlabs의 Fuse Blast가 적합합니다. Fuse 시리즈 선택적 레이저 소결 방식(SLS) 3D 프린팅 에코시스템을 완성하려고 설계한 제품이지만 SLA 파트에도 미디어 블라스터를 사용할 수 있습니다.
3D 프린팅 방수 인클로저 및 압력 시험 결과
이 백서에서는 맞춤형 수밀성 인클로저를 경제적으로 3D 프린팅하는 방법에 관한 시험 결과와 명확한 가이드라인을 제시해 드립니다.
레진 3D 프린팅 파트 도색 옵션
염색된 레진 프린팅
이 공정에는 Clear Resin 1 L와 이 레진을 염색하여 맞춤형 색상을 표현하는 작업이 필요한데 보통은 알코올 잉크를 사용합니다. 염색된 Clear Resin을 Formlabs 3D 프린터에 넣어 사용할 수 있으며 파트는 취향대로 만들어 낸 새로운 맞춤형 색상으로 프린팅됩니다. 알코올 잉크는 투명 레진에 완전히 용해되어 프린트물 전체에 색상을 고르게 입힐 수 있는 이상적인 착색제입니다. 염색된 레진으로 3D 프린팅한 파트에 다른 색을 입히려면 별도의 세척액을 사용해야 합니다. 레진에 포함된 착색제가 세척 도중 용해되기 때문입니다. 어떤 유형의 염료를 사용했는지 추적할 수 있도록 세척액에 라벨을 부착하여 실수로 어두운 염료가 섞인 물로 White Resin 파트를 세척하지 않도록 해야 합니다.
Color Kit를 사용한 프린팅
Color Kit는 Formlabs에서 제공하는 표준 통합 색상 혼합 패키지입니다. Color Kit를 사용하면 마감과 페인팅을 수작업으로 하지 않고도 다양한 색상으로 3D 프린팅할 수 있습니다.
Color Kit사용법을 확인려면 소규모 신디사이저 제조사인 버드키즈(birdkids)가 3D 프린팅으로 신제품을 개발한 방법을 알아보세요. 이들은 신제품의 색상 팔레트 프로토타입 제작에 Color Kit를 비롯한 다양한 재료를 사용했습니다.
프린팅 후 염색
염색된 소재 전체를 일괄적으로 혼합하고 싶지 않지만 파트를 염색하고 싶다면 프린팅 후 염색할 수 있습니다. 염색할 부분을 다양한 염료 용액에 담그면 손쉽게 색상이 다채로운 파트를 얻을 수 있습니다.
Clear Resin과 Elastic Resin 같은 특정 레진은 다른 레진보다 염색하기 쉽습니다. 알코올 잉크 용액을 만들고 3D 프린팅된 파트를 서포트가 달린 채로 용액에 담그시기를 권장해드립니다. SLA 파트 염색법을 자세히 알아보려면 백서를 다운로드해 주세요.
아크릴 염료로 도색
정교한 디테일이 있는 복잡한 모델이라면 필요한 부분에만 안료를 다양하게 칠할 수 있습니다. 이 프로세스는 시간이 많이 걸리고 페인팅 능력에 따라 결과가 달라지지만 사용자가 자유롭게 예술적 재능을 발휘할 기회가 되기도 합니다. 이미 세척 및 경화가 끝난 파트를 도색하므로 이 워크플로에도 전용 IPA 세척액이 필요하지 않습니다.
스프레이 도색
스프레이 페인트를 사용하면 매끄러운 표면과 깊이감 있는 색상 그라데이션을 만들 수 있어 대형 또는 평면 프린트물에 특히 효과가 좋습니다. 숙련된 사용자라면 SLA 3D 프린팅 파트를 신속하게 스프레이 페인팅할 수 있습니다. 스프레이 페인팅에서 필요한 최고의 기술은 이상적으로는 단일 세션에 코팅을 얇게 여러 번 하는 것입니다. 스프레이식 프라이머는 표면을 고르게 코팅하며 재빠르게 칠할 수 있어 프린팅한 파트를 도색하기에 가장 좋은 방법입니다.심층 가이드에서 3D 프린팅 파트의 도색 모범 사례를 다룬 단계별 학습서를 확인해보시기를 권해드립니다.
레진 3D 프린팅 파트 코팅 옵션
액상 폴리머
시중에는 평활도와 내화학성을 다양하게 얻을 수 있는 액상 폴리머 코팅제가 무수히 많습니다. 코팅제는 투명하거나 착색되거나 불투명할 수 있으며 디핑(담그기), 브러싱 또는 스프레이로 바를 수 있고 에폭시, 래커 및 폴리우레탄과 같은 다양한 화학 물질을 기반으로 할 수 있습니다. 일반적으로 투명 스프레이 코팅은 파트에 윤기가 흐르도록 마감하기에 좋은 방법입니다.
스프레이 코팅은 파트를 꼼꼼하게 샌딩한 후에만 진행해야 합니다. 3D 프린팅 파트를 코팅할 때 소재가 Clear Resin인 파트에는 황변 현상이 발생할 수 있으므로 경화 과정을 생략하는 것이 좋습니다. 파트를 코팅해서 순수 미학적 목적으로 사용할 경우 기계적 물성을 얻기 위한 경화 과정은 필요하지 않을 수 있습니다. 경화하는 대신 IPA와 물로 세척한 후 파트가 마르도록 공기 중에 두어야 합니다. 완전히 마르면 먼지가 없는 공간에서 두세 번 스프레이하여 코팅합니다.
세라믹 코팅
다양한 소재로 제작된 파트를 세라믹으로 코팅하면 성능과 심미성을 향상할 수 있습니다. 세라믹 코팅 파트는 특유의 내화학성과 내열성 덕분에 극한의 환경에서 파트에 손상이 생기기 쉬운 자동차 산업과 항공 우주 산업, 표면 마감이 대단히 중요한 소비재 산업을 비롯하여 다양한 분야에 안성맞춤입니다.
세라 코트는 얇게 도포할 수 있고 성능이 우수한 세라믹 코팅제이며 기계적 물성과 심미성을 동시에 얻을 수 있는 제품으로 NIC Industries사에서 개발했습니다. 세라코트를 이용한 SLA 파트 코팅 방법을 자세히 알아보려면 백서를 다운로드하거나 세라코트 제조사인 NIC Industries와 함께 진행한 웨비나를 시청해 보세요.
세라코트를 이용한 SLA 3D 프린팅 파트의 세라믹 코팅
세라믹 코팅으로 미학적으로도 기능적으로도 향상된 최종 사용 SLA 3D 프린팅 파트를 얻는 방법을 알아보세요. 세라코트 워크플로는 쉽고 확장이 용이합니다.
SLA와 SLS 3D 프린팅 파트의 세라코트 세라믹 코팅 방법 종합 가이드
백서에서는 광경화성 수지 조형 방식(SLA)과 선택적 레이저 소결 방식(SLS)으로 제작된 3D 프린팅 파트에 세라코트를 코팅하는 법을 다룹니다.
전기 도금
전기 도금은 금속 이온을 파트 표면에 얇게 층을 이루도록 부착시키는 전기화학 공정입니다. 표면에 전기 도금을 하면 기본 파트의 강도를 크게 향상하고 마모, UV 노출 및 부식에 대한 소재의 저항성을 향상할 수 있습니다. 최종 사용 파트에 사용하기에 아주 좋은 처리법이며 금속 3D 프린팅을 대체할 경제적 대안으로 사용할 수 있습니다.
Clear Resin으로 Formlabs 데스크톱 SLA 3D 프린터에서 3D 프린팅한 폭스바겐(Volkswagen) 허브캡, 이후 0.004in 두께의 니켈 층으로 전기 도금했습니다. 그 결과 파트는 금속처럼 보이고 촉감도 금속 같지만 기하학적 제약 조건은 최소화되고 디자인 개발에 따라 신속하게 생산할 수 있게 되었습니다.
자동차, 방산, 의료, 교육 산업에서 연구 개발용으로 사용되는 첨단 맞춤형 필터와 안테나를 디자인하는 엘립티카(Elliptika)는 고성능 안테나 제조에 3D 프린팅과 전기도금을 사용하여 비용과 리드타임을 90% 이상 절감했습니다. 전기도금에 관해 자세히 알아보려면 백서 전문을 다운로드해 보세요.
금속의 강점: SLA 파트 전기 도금의 전략과 사용 사례
다음 내용에서 엔지니어가 레진 3D 프린트물에 금속 느낌을 주는 법, 하이브리드 금속 파트가 최종 사용 강도와 내구성, 그리고 꼭 이 외에도 더 놀라운 응용 분야의 포문을 열어젓히게 된 이유를 알아보세요.
SLA 3D 프린팅 자세히 알아보기
SLA 3D 프린터를 이용하는 디자이너, 엔지니어, 제조업체는 성능과 정확도, 다양한 소재를 지렛대 삼아 거의 모든 응용 분야에서 수익률을 극대화할 수 있습니다. 응용 분야가 확장됨에 따라 심미성과 기계적 요구사항도 달라집니다. SLA 파트에 후처리 공정을 거치면 표준 폴리머를 경제적인 비용으로 첨단 최종 사용 분야 맞춤형 고성능 파트로 품질을 향상하는 데 도움이 되고 워크플로도 간단해집니다.
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