광경화 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린팅은 미세한 특성과 매끄러운 표면 마감 기능을 갖춘 진보한 재료를 폭넓게 사용해 고정밀 등방성 방수 프로토타입과 파트를 생산할 수 있어 열화와 같은 성원을 얻고 있습니다.
그러나 파트는 프린터에서 100% 완성된 상태로 나오지 않습니다. 종종 후처리가 필요합니다. 빌드 플랫폼에서 바로 떼어낸 파트는 바로 사용해도 될 만큼 완성도가 높고 매끄럽지만 몇 가지 추가 마무리 작업을 거치면 다양한 응용 분야에 더 적합한 파트를 만들 수 있습니다.
이 가이드에서는 IPA의 부품 세척, 빛과 열을 통한 후경화, 페인팅, 샌딩 등 후처리 SLA 부품에 대해 알아야 할 모든 것을 다룹니다.
데스크톱 광경화성 수지 조형 방식(SLA)를 사용한 3D 프린팅 소개
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SLA 후처리의 기초
세척
많은 사용자가 SLA 3D 프린팅 파트의 페인팅 방법 또는 파트 스무딩과 연마 방법을 습득해 아름답고 바로 판매가 가능한 파트를 제작하고 싶어합니다. 이렇게 하려면 파트를 세척하여 표면에서 끈적거리는 잔여 레진을 제거해야 합니다. 파트를 제대로 세척하지 않으면 끈적거리고 보기 흉한 모습으로 남게 되므로 후처리는 성공적인 3D 프린팅 과정에서 매우 중요한 부분을 차지합니다.
SLA 파트 세척 팁:
- Formlabs는 이소프로필 알코올(IPA) 또는 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(TPM)로 SLA 파트를 세척하도록 권합니다. 사용자는 대부분 IPA가 파트 세척에 더 효과적이라는 점을 알고 있습니다. IPA 용액은 대량으로만 구매할 수 있으므로 앞으로 사용할 것에 대비하여 IPA를 여분으로 비축해두어야 한다는 점에 유의하십시오. 최선의 조치를 결정하기 전에 현지 가용성을 확인합니다.
- 파트를 용제에 담근 채 이리저리 움직이고 충분히 잠기게 해야 완전히 세척됩니다.
- 서포트를 제거하기 전에 파트를 세척해야 합니다.
- 마이크로플루이딕스 처럼 좁은 채널이 있는 디자인을 제작할 때는 내부 레진을 청소하고 레진이 채널을 경화하여 차단하는 것을 막기 위해 주사기가 필요할 수 있습니다.
- 일부 파트는 IPA 또는 TPM에서 두 번 세척해야 말끔해질 수 있습니다. 마무리 전 물세탁을 권장합니다. 각 파트를 완전히 세척했는지 여부는 사용자가 판단해야 합니다.
Formlabs은 Formlabs 데스크톱 프린터에는 Form Wash를, 대형 SLA 프린터에는 Form Wash L을 이용하여 프린팅한 파트의를 세척 및 헹굼을 자동화할 것을 권해드립니다.
경화
SLA 파트 프린팅이 완료되었어도 중합 반응이 아직 완료되지 않았을 수 있습니다. 이는 파트에서 최종 재료 특성이 생기지 않았으며 예상대로 작동하지 않을 수 있음을 의미합니다. 특히 응력을 받는 뻣뻣한 파트는 더욱 그렇습니다. 후경화, 프린트물을 빛과 열에 노출시키는 작업을 거치면 소재의 물성을 강화하는 데 도움이 됩니다.
SLA 파트 경화 팁:
- 표준 레진의 경우 후경화는 선택 사항입니다. 다른 종류의 레진은 경화를 거쳐야 광학적 물성을 얻을 수 있습니다.
- 생체적합성 소재의 경우 후경화를 거쳐야만 관련 규제 기관에서 제시하는 안전 기준을 충족할 수 있습니다.
- 각 재료는 특정 시간 동안 경화 공정을 거쳐야 합니다. 여기에서 각 레진의 경화 시간 확인해보세요.
Formlabs의 데스크톱 및 대형 SLA 3D 프린터용 후경화 솔루션인 Form Cure와 Form Cure L 두 제품은 Formlabs Resin으로 프린팅한 파트를 빠르고 일관성 있게 사후 경화하도록 설계되었습니다. Form Cure와 Form Cure L를 사용하면 SLA 방식으로 프린트한 3D 파트를 소재에 필요한 조명 주파수와 온도, 노출 시간으로 정확하게 후경화할 수 있습니다.
광경화성 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린트물 후경화 공정 안내서
본 백서를 통해 후경화에 대한 기초정보를 습득하고 귀사의 사업에 꼭 맞게 조정하여 시간을 절약하고 최적의 퍼포먼스를 발휘할 방법을 알아보세요.
샌딩
온타리오에 기반을 둔 Nix는 Clear Resin SLA 3D 프린팅 파트를 샌딩합니다.
SLA 3D 프린팅 파트를 샌딩하면 가장자리를 부드럽게 다듬고, 흠집은 제거하며 잔여 서포트 흔적을 제거하기에 좋습니다. 형태가 단순할 때는 핸드 샌딩이 가장 효과적이지만 깊은 틈과 내부 서포트가 있는 복잡한 물체를 샌딩하는 것은 어렵거나 불가능할 수 있습니다.
SLA 파트를 샌딩하기에 가장 좋은 방법은 입자 번호가 작은 사포에서 시작하여 시간이 지남에 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 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
SLA 파트를 빌드 플랫폼에서 꺼낼 때는 FDM 같은 다른 3D 프린팅 프로세스로 프린팅된 파트보다 레이어 라인이 눈에 띄게 적게 보입니다. SLA 프린터의 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 수를 완만하게 늘려가며 샌딩하면 어떤 SLA 파트라도 레이어 라인을 제거하거나 아주 작은 수준으로 줄일 수 있습니다.
3D 프린팅 파트를 샌딩하는 가장 일반적인 이유는 서포트 흔적을 제거하는 것입니다. 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 조정할 수 있는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 샌딩 공정이 훨씬 쉬워집니다.
샌딩 과정이 만족스럽게 끝나면 기본 극세사 천으로 프린트물 표면에 남아 있는 사소한 결함과 사포 가루를 닦어낼 수 있습니다.
단일 파트에서 샌딩을 상당히 오래 하는 경우 세척 후 파트를 미네랄 오일로 문지르면 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 기술을 찾아야 할 수도 있습니다.
고품질의 정밀한 SLA 부품에 중점을 둔 모든 사용자를 위해 Formlabs Finishing Tools는 SLA 후 처리 워크플로우를 간소화하고 사용자가 우수한 표면 마감, 완벽하게 매끄러운 평면 및 모서리, 높은 외관을 달성할 수 있도록 설계된 큐레이팅 제품 세트로, 부품당 인건비를 절감할 수 있습니다.
페인팅
아크릴로 페인팅한 SLA 3D 프린팅 파트의 예입니다.
염색된 레진 프린팅: 이 과정에서는 1L의 투명 레진을 덜어 흔히 찾을 수 있는 알코올 잉크로 염색하여 맞춤형 색상을 만들어야 합니다. 염색된 Clear Resin은 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 프린팅된 파트에 색을 입히려면 별도의 세척액을 사용해야 합니다. 레진에 포함된 착색제가 세척 도중 용해되기 때문입니다. 어떤 유형의 염료가 사용되었는지 추적할 수 있도록 세척액에 라벨을 부착하여 실수로 어두운 염료가 섞인 물로 White Resin 파트를 세척하지 않도록 합니다.
알코올 잉크가 섞인 투명한 레진.
팁: Formlabs Color Kit는 Formlabs에서 제공하는 표준 통합 색상 혼합 패키지입니다. Color Kit를 사용하면 마감과 페인팅을 수작업으로 하지 않고도 다양한 색상으로 3D 프린팅이 가능합니다. 아래 영상에서 Color Kit의 작동 방식을 확인해보세요.
Color Kit가 작동하는 모습을 보려면 birdkids가 3D 프린팅 과정에 Color Kit를 비롯한 다양한 재료를 사용하여 신제품의 색상 팔레트 프로토타입을 제작한 방법을 확인해보세요.
SLA 파트 프린팅 후 염색: 염색된 재료 배치를 전부 혼합하고 싶지 않지만 파트를 염색하고 싶다면 프린팅 후 염료를 칠할 수 있습니다. 염색할 부분을 다양한 염료 용액에 담그면 손쉽게 다채로운 색상의 파트를 얻을 수 있습니다.
Clear Resin과 Elastic Resin 같은 특정 레진은 다른 레진보다 염색하기 쉽습니다. 다시 한 번 언급하지만, 알코올 잉크 용액을 만들고 서포트와 함께 3D 프린팅된 파트를 용액에 담그는 것이 좋습니다.
염색된 레진으로 3D 프린팅 파트를 도색할 때 얻을 수 있는 이점 중 하나는 레진 1L의 색상을 모두 변경할 필요가 없다는 점입니다. 대신 Clear Resin으로 파트 여러 개를 프린팅하고 각각 다른 색상으로 염색할 수 있습니다. 염색된 3D 프린팅 파트는 전용 IPA 세척액이 필요하지 않으므로 IPA로 세척하기가 훨씬 쉽습니다.
아크릴 페인팅: 복잡한 디테일이 있는 정교한 모델의 경우 필요한 부분에만 다양한 색상의 페인트를 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 워크플로우에도 전용 IPA 세척액이 필요하지 않습니다.
아크릴을 능숙하게 다룰 줄 아는 사람이라면 파트에 생명을 불어넣을 수 있죠.
스프레이 페인팅: 스프레이 페인트를 사용하면 매끄러운 표면과 깊이감 있는 색상 그라데이션을 만들 수 있어 대형 또는 평면 프린트물에 특히 효과가 좋습니다. 숙련된 사용자가 수작업을 하면 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 바를 수 있어 프린팅한 파트를 도색하기에 가장 좋은 방법입니다. Formlabs의 "3D 프린팅 파트 프라이밍 및 페인팅 방법” 가이드에서 SLA 3D 프린팅 파트에 스프레이를 사용한 모범 사례에 관한 단계별 튜토리얼을 확인해보시기를 권해드립니다.
코팅
타임스스퀘어에 설치할 마음으로 낸 창(Window to the Heart)이라는 작품 제작 과정에서 Formlabs과 Aranda/Lasch 팀은 자동차 정비소와 협력하여 레스널 유니버설 클리어(Lesonal Universal Clear)로 타일을 한 장 한 장 스프레이 코팅했습니다.
진정으로 감동을 주기 위해 제작된 파트의 경우 사용자가 연마 공정에서 사용할 수 있는 한 가지 대안이 있습니다. SLA 3D 프린팅 파트 전체에 광택을 내려면 위에서 언급한 페인팅 방법 중 하나를 사용하는 대신 코팅하는 것이 좋습니다. 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.
전기 도금
코팅은 3D 프린팅된 파트를 사용할 수 있는 새로운 길을 제시하기도 합니다. 그 중 하나는 파트를 전기 도금하여 사용성을 변경하고 향상시키는 것입니다. 전기 도금은 금속 이온을 파트 표면에 얇은 층으로 증착하는 전기화학 공정입니다. 표면에 전기 도금을 하면 기본 파트를 크게 강화하고 마모, UV 노출 및 부식에 대한 소재의 저항성을 향상시킵니다. 최종 사용 파트에 사용하면 아주 좋은 처리법이며 금속 3D 프린팅을 대체할 경제적 대안입니다.
실제 전기 도금을 확인하고 싶으신가요? Clear Resin으로 Formlabs 데스크톱 SLA 3D 프린터에서 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.
SLA 3D 프린팅 자세히 보기
SLA 파트의 후처리는 어려운 작업이 아닙니다. 몇 번 프린팅해본 사용자는 대부분 쉽게 세척, 후경화, 페인팅, 샌딩 등을 처리할 수 있습니다. 합리적인 가격의 데스크톱 3D 프린팅과 파트 후처리 방법에 대한 지식을 통해 창작물에 생명을 불어넣는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.
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