SLA 대 DLP: 레진 3D 프린터 가이드

시장에는 다양한 3D 프린팅 프로세스가 있습니다. 각 기술의 미묘한 차이에 익숙해지면 최종 파트에서 기대할 수 있는 점을 명확히 하여 궁극적으로는 특정 응용 분야에 어떤 기술이 적합한지 결정하는 데 도움을 얻을 수 있습니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA)과 디지털 광처리(DLP) 3D 프린팅은 레진 3D 프린팅 분야에서 일반적으로 사용되는 두 가지 처리 방식입니다. 레진 프린터는 다양한 신소재로 미세한 특성과 매끄러운 표면 마감을 지닌 고정밀 등방성 방수 프로토타입과 파트를 생산하는 데 인기 있습니다. 

이들 기술은 복잡하고 고가여서 접근하기 어려웠으나 오늘날의 소형 포맷 데스크톱 SLA와 DLP 레진 3D 프린터에서는 다양해진 소재 덕분에 저렴한 가격에 필적할 수 없을 만큼 다채로운 산업 품질의 파트를 제작할 수 있습니다.

두 프로세스 모두 광원, 즉 SLP의 경우 레이저에, DLP의 경우 프로젝터에 액체 레진을 선택적으로 노출하여 아주 얇고 단단한 플라스틱 층을 형성하고 이 층을 한 겹 한 겹 쌓아 올려 단단한 물체를 만듭니다. 원리는 아주 흡사하지만 이 두 기술의 생산량은 크게 다릅니다.

이 심층 가이드에서는 두 가지 레진 3D 프린팅 프로세스의 세부 사항을 살펴보고 해상도, 정확도, 빌드 볼륨, 속도, 워크플로 등의 측면에서 두 프로세스를 어떻게 비교할 수 있을지 안내해드리겠습니다.

데스크톱 SLA 3D 프린터에는 투명하고 표면에 눌러 붙지 않는 레진 탱크가 있어 액체 레진이 경화되는 기질 역할을 하며 새로 형성된 층을 부드럽게 분리할 수 있습니다. 

Form 3+와 Form 3L에 사용된 저강도 광조형(LFS) 기술은 SLA 3D 프린팅에서 한 걸음 더 진보한 기술입니다. 

LFS 3D 프린터에는 광처리장치(LPU) 안에 광학 장치가 담겨 있습니다. LPU 안에서는 검류계가 고밀도 레이저 빔을 Y 방향으로 조사하여 공간 필터를 통과한 다음, 폴드 미러와 포물 미러에서 반사된 빔을 빌드 평면에 수직으로 일관되게 조사하여 매번 정확하고 반복가능한 결과를 얻을 수 있습니다. 

LPU가 X 방향으로 움직임에 따라 프린팅된 파트는 탱크의 유연한 바닥에서 부드럽게 박리되므로 프린팅 과정에서 파트에 가해지는 힘을 엄청나게 줄일 수 있습니다.

LFS 3D 프린팅은 유연한 탱크와 선형 조사로 프린팅 과정에서 파트에 가해지는 힘을 크게 줄여주어 놀라운 표면 품질과 프린팅 정확도를 얻을 수 있습니다.

이 기술은 광경화 조형이 더 진보한 형태이며 덕분에 표면 품질과 프린팅 정확도가 눈부시게 개선되었습니다. 프린트물에 가해지는 힘이 줄어들면서 가볍게 접촉하는 서포트 구조를 사용하고 쉽게 분리할 수 있으며 이런 프로세스로 고급 생산용 소재가 향후에 개발될 가능성이 광범위하게 열렸습니다.

SLA 프린터와 마찬가지로 데스크톱 DLP 3D 프린터도 바닥이 투명한 수지 탱크와 수지 탱크로 내려오는 빌드 플랫폼을 중심으로 제작되어 레이어를 거꾸로 한 층씩 쌓아 파트를 제작합니다.

차이는 광원 조사 방식에 있습니다. DLP 3D 프린터는 디지털 프로젝터 화면을 사용해 레이어 이미지를 전체 플랫폼에 띄우고 모든 지점을 동시에 경화합니다. 

반도체 칩 매트릭스에 배치된 미세한 크기의 거울로 구성된 동적인 마스크인 디지털 마이크로미러 장치(DMD)가 빛을 반사합니다. 탱크 또는 방열판 바닥으로 빛을 조사하는 렌즈 사이에서 이 작은 거울을 빠르게 켰다 끄기를 반복하여 주어진 레이어에서 액체 레진이 경화될 좌표를 정의합니다. 

프로젝터가 디지털 화면이므로 각 층의 이미지는 사각형 픽셀로 이루어져 있고 결과적으로 버텍스라는 작은 사각형 육면체로 이루어진 3차원 층이 형성됩니다.

해상도는 3D 프린터 사양서에서 다른 값보다 자주 등장하지만 흔히 헷갈리는 지표가 되기도 합니다. SLA 및 DLP 프로세스의 기본 단위는 형태가 다르므로 수치 사양만으로는 서로 다른 장비를 비교하기 어렵습니다.

3D 프린팅에서는 3차원을 고려해야 합니다. 3D 프린팅을 만드는 두 개의 2D 차원 평면(X와 Y)과 세 번째 수직 Z 차원입니다.

Z 해상도는 3D 프린터로 생산할 수 있는 레이어 두께로 정의합니다. SLA와 DLP 같은 레진 3D 프린터는 모든 3D 프린팅 공정 중에서 Z 해상도가 가장 우수(레이어 두께가 가장 얇음)하며 사용자는 일반적으로 25~300 μm의 레이어 두께를 선택하여 디자인적 디테일과 속도 사이에서 균형을 잡을 수 있습니다.

DLP 3D 프린팅에서 XY 해상도는 프로젝터가 단일 레이어 안에서 재현할 수 있는 가장 작은 형상인 픽셀 크기로 정의합니다. 이는 프로젝터의 해상도와 광학 윈도우까지의 거리에 따라 다르며 해상도의 가장 일반적인 값은 완전 HD(1080p)입니다. 결과적으로 데스크톱 DLP 3D 프린터의 XY 해상도는 고정되어 있으며 대개 35~100 μm 사이의 값입니다.

SLA 3D 프린터의 XY 해상도는 레이저 조사점의 크기와 레이저 빔으로 제어 가능한 조사점 증분의 조합입니다. 예를 들어 Form 3 LFS 3D 프린터 조사점의 크기가 85 μm인 레이저를 사용하지만 고정적인 선형 스캔 과정 덕분에 레이저의 증분이 비교적 작으므로 XY 해상도가 25 μm인 파트를 일관되게 얻을 수 있습니다.

그러나 해상도 자체가 허영 지표일 뿐인 사례를 종종 찾아볼 수 있습니다. 어느 정도 지표가 될 수는 있지만 정확도, 정밀도, 프린트 품질과는 직접적인 상관관계가 없습니다.

저희가 마련한 심층 가이드에서 3D 프린팅 해상도를 자세히 알아보세요.

3D 프린팅은 층을 쌓아가는 공정이므로 레이어가 하나하나 쌓일 때마다 정확도가 떨어질 가능성이 생기고 레이어가 형성되는 과정은 각 레이어의 정확도 반복 가능성으로 정의하는 정밀도 수준에 영향을 미칩니다. 정확도와 정밀도는 수 많은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 3D 프린팅 과정, 소재, 소프트웨어 설정, 후처리를 비롯하여 많은 요인이 있습니다. 

일반적으로 SLA와 DLP 레진 3D 프린터는비교적 최고로 정확하고 정밀한 3D 프린팅 공정에 속합니다. 정확도와 정밀도의 차이는 기술 자체 보다는 다양한 업체에서 제조한 장비의 차이로 설명하는 편이 더 나을 때가 종종 있습니다.

예를 들어 초보자용 SLA 또는 DLP 프린터에는 기성품 프로젝터, 레이저 또는 검류계를 사용할 수 있고 그 제조업체는 이들 기성 부품으로 가능한 한 최고의 성능을 얻으려고 노력할 것입니다. Formlabs Form 3 같은 전문가용 SLA와 DLP 3D 프린터는 맞춤형 광학 시스템을 전문 고객 응용 분야에서 요구하는 사양에 맞춰 조정한 점이 특징입니다.

정확도와 정밀도는 치과용 부목(왼쪽)과 수술 가이드(오른쪽) 같은 파트를 제작하는 데 중요한 요소입니다.

보정 또한 중요합니다. DLP 제조업체는 프로젝터로 생기는 빌드 표면의 비균일 배광(광도의 분포가 균일하지 않음)과 렌즈의 광학 왜곡에 대처해야 합니다. 이는 중앙에 있는 픽셀과 가장자리에 있는 픽셀의 크기 또는 모양이 서로 다름을 의미합니다. SLA 3D 프린터는 프린트물의 모든 부분에 같은 광원을 사용하여 선명도가 균일하다고 할 수 있지만 왜곡을 방지하려면 여전히 광범위한 보정이 필요합니다.

구성품의 품질과 보정의 수준이 최고인 3D 프린터라도 소재에 따라 아주 다양한 결과를 얻을 수 있습니다. 다양한 레진에서 의도한 성능을 얻으려면 소재에 맞춰 설정을 최적화해야 하며 이런 성능은 특정 3D 프린터 모델로 기성품 소재 또는 레진을 꼼꼼히 테스트하지 않는 한 얻을 수 없습니다.

핵심은 무엇일까요? 정확도와 정밀도를 기술 사양서 하나만으로 이해하기란 거의 불가능합니다. 궁극적으로 3D 프린터를 평가하는 가장 좋은 방법은 실제 프린트한 파트를 검사하거나 제조업체에 문의하여 직접 디자인한 것 중 하나를 테스트 파트로 제작해보는 것입니다.

DLP 3D 프린터의 경우 해상도와 빌드 볼륨이 직접 상충합니다. 해상도는 프로젝터에 따라 다르고 사용 가능한 픽셀/복셀 수로 정의합니다. 프로젝터를 광학 윈도우에 더 가까이 가져가면 픽셀이 더 작아지고 이는 해상도는 증가하지만 가용 빌드 영역에는 제한이 생긴다는 의미입니다. 

일부 제조업체는 다수의 프로젝터를 나란히 적재하거나 고해상도 4K 프로젝터를 사용해 빌드 볼륨을 늘리지만 이렇게 하면 비용이 크게 증가하여 이런 장비의 가격은 종종 데스크톱 장비 시장의 가격대를 벗어납니다.

결과적으로 DLP 3D 프린터는 대개 특정 사용 사례에 최적화됩니다. 일부 프린터를 빌드 볼륨이 더 작고 해상도는 높아 주얼리 같이 작고 섬세한 제품을 제작하는 데 사용한다면 다른 프린터는 해상도는 더 낮지만 크기가 더 큰 파트를 제작하는 데 사용합니다. 

SLA 3D 프린터의 빌드 볼륨은 프린터의 해상도와 완전히 독립적이므로 광조형 수지 조형 방식(SLA) 공정은 본질적으로 더 확장할 수 있습니다. 어떤 크기로도, 어떤 해상도로도 또 빌드 영역 내 어떤 위치에서도 단일 파트를 프린트할 수 있습니다. 이로써 대형 파트를 고해상도로 또는 섬세하고 작은 파트를 대량으로 3D 프린팅하여 같은 장비로 처리량을 향상할 수 있습니다.

SLA와 DLP 3D 프린터의 빌드 볼륨을 늘리는 데 주요 장애물로 작용하는 나머지 요소는 박리력입니다. 규모가 더 큰 파트를 프린팅할 때는 경화된 레이어가 탱크에서 분리되면서 파트에 가해지는 힘이 기하급수적으로 늘어납니다. 

LFS 3D 프린팅을 이용하면 빌드 플랫폼이 파트를 위로 끌어올릴 때 레진 탱크 바닥의 유연한 필름이 부드럽게 벗겨져 파트에 가해지는 응력이 크게 줄어듭니다. 이 독보적인 기능 덕분에 Form 3L의 빌드 볼륨이 크게 확장되었고 최초의 경제적인 대형 포맷 SLA 3D 프린터가 되었습니다.

Form 3L은 30cm x 33.5cm x 20cm의 빌드 볼륨을 갖춘 최초의 실용적인 대형 SLA 3D 프린터입니다.

SLA와 DLP 레진 3D 프린터는 모두 3D 프린팅 공정 전체에서 표면 마감이 가장 매끄러운 파트를 제작하는 것으로 알려져있습니다. 차이를 설명하자면 대개 크기가 아주 작은 파트 또는 빼어난 디테일이 있는 모델에서만 그 차이를 확인할 수 있습니다.

3D 프린팅은 레이어를 쌓아 물체를 제작하므로 3D 프린트물에서는 종종 수평의 레이어 선을 볼 수 있습니다. 그러나 DLP 방식에서는 이미지를 사각형 복셀로 렌더링하므로 수직 복셀 선의 영향도 있습니다.

DLP 3D 프린터는 이미지를 사각 복셀로 렌더링하며 이로 인해 수직으로 생기는 복셀 라인의 영향도 있습니다. 이 이미지의 왼쪽에는 자연스럽게 나타나는 수직 복셀 라인이 보이고 오른쪽에는 더 쉽게 구별하도록 윤곽선으로 표시했습니다.

복셀은 단위가 사각형이라 곡선형 가장자리에도 영향을 미칩니다. LEGO 블럭을 끼워 둥근 형태를 만든다고 생각해보세요. 가장자리가 Z축과 X-Y 평면 모두에서 계단 형태로 보일 것입니다.

사각형 모양의 복셀 때문에 곡선형 가장자리가 계단 모양으로 보입니다. 복셀 선과 레이어 선이 나타나지 않게 하려면 샌딩 같은 후처리가 필요합니다.

LFS 3D 프린터에서는 레이어 선이 거의 보이지 않습니다. 결과적으로 표면 거칠기가 감소하여 표면 마감이 아주 매끄러워지고 투명한 소재를 사용하면 투과정이 더 좋은 파트를 얻을 수 있습니다.

3D 프린팅의 속도를 고려할 때는 다른 요소를 고려하지 않은 프린팅 속도 뿐만 아니라 생산량도 고려해야할 점입니다.

SLA와 DLP 레진 3D 프린터의 원시 프린팅 속도는 대개 비슷합니다. 프로젝터가 각 레이어 전체를 단번에 노출시키므로 DLP 3D 프린팅의 프린팅 속도는 균일하며 오직 빌드 높이에 따라서만 달라지지만, SLA 3D 프린터는 각 파트를 레이저로 생성합니다. 경험에 따르면 SLA 3D 프린터는 작거나 중간 크기의 단일 파트를 프린팅할 때 비슷하거나 더 빠르고 DLP 3D 프린터는 대형이며 완전히 조밀한 파트 또는 수량이 플랫폼을 거의 채울 정도인 파트를 프린팅할 때 더 빠릅니다. 

그러나 한 번 더, 해상도와 빌드 볼륨 사이의 균형을 고려해볼 가치가 있습니다. 소형 DLP 3D 프린터로는 고해상도이며 크기가 작은 파트 또는 소량의 더 작은 파트를 매우 빠른 속도로 프린트할 수 있으나 빌드 볼륨 때문에 파트 크기와 처리량에 한계가 있습니다. 빌드 볼륨이 더 큰 다른 프린터를 사용하면 더 큰 파트 또는 더 작은 파트를 대량으로 프린팅할 수 있으나 SLA 보다 해상도가 낮습니다.

SLA 3D 프린터로는 이 모든 생산 선택 사항을 단 한 대의 기기에서 처리할 수 있으며 사용자에게는 해상도, 속도, 처리량 중 어떤 요소를 기준으로 최적화할지를 결정할 자유가 생깁니다.

SLA 3D 프린터의 빌드 볼륨은 상대적으로 더 크므로 사용자가 파트를 배치하고 하룻밤 안에 프린트하여 처리량을 늘릴 수 있습니다.

속도는 소재 선택에 따라서도 달라질 수 있습니다. Formlabs 표준 소재 보다 4배 빠르게 프린팅할 수 있는 Draft Resin은 초기 프로토타입 제작, 반복 작업 기간 단축 뿐만 아니라 치과 및 정형외와 모델 제작에도 적격한 소재입니다.빠르게 반복 프린팅할 수 있어 최소한의 서포트 제거, 세척, 경화를 신속하게 거칠 수 있는 Draft Resin은 최적화된 워크플로로 효율성을 진정으로 극대화할 수 있는 소재입니다.

정확도와 정밀도의 측면과 마찬가지로 워크플로와 가용 소재는 기술 보다는 기기에 따라 달라집니다. 

SLA와 DLP 3D 프린터에는 대부분 "플러그 앤 플레이(plug and play)" 기능이 있어 빌드 플랫폼과 레진 탱크를 손쉽게 교체할 수 있습니다. 일부 더 진보한 모델은 카트리지 시스템 또한 갖추고 있어 탱크에 액체 레진을 자동으로 채워주어 신경이 덜 쓰이고 밤새 프린팅하기도 쉽습니다. 

다른 제조사에서 기성품 솔루션을 제공하는 것과는 상반되게 일부 프린터에는 Formlabs SLA 3D 프린터용 PreForm 같은 독점 소프트웨어가 제공되어 3D 모델을 준비할 수 있습니다. 기능은 소프트웨어 도구에 따라 달라집니다. 예를 들어 PreForm으로는 원 클릭 프린팅 설정 기능, 서포트의 밀도와 크기 강력 수동 제어 기능, 레이어 두께 적응형 최적화 기능 또는 재료와 시간 절약 기능을 사용할 수 있습니다. 다행히도 소프트웨어는 3D 프린터를 구매하기 전에 손쉽게 다운로드하여 테스트해 볼 수 있습니다.

Resin 3D 프린터는 다양한 소재를 프린팅할 수 있어 광범위한 응용 분야에서 사용할 수 있는 제품입니다.

레진 3D 프린팅의 가장 중요한 이점 중 하나로 다양한 응용 분야에서 파트를 제작할 수 있는 갖가지 재료가 있습니다. 레진은 다양한 구성으로 배합할 수 있는 점이 특징입니다. 소재는 부드럽거나 단단할 수 있고, 유리와 세라믹 같은 2차 재료로 충전하거나, 처리 과정을 거쳐 높은 열 변형 온도 또는 내충격성과 같은 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 

단, 3D 프린터 모델에 따라 지원하는 소재 옵션의 범위가 다르므로 구매 전 제조사에 문의하는 것을 권장해드립니다. 

SLA 및 DLP 기술로 프린팅한 파트는 후처리를 해야 합니다. 먼저 파트를 용제로 세척하여 잔여 레진을 제거해야 합니다. 엔지니어링 또는 생체적합성 파트 같은 일부 기능성 소재도 후경화 해야 합니다. Formlabs의 SLA 3D 프린터는 이러한 단계를 자동화하여 시간과 노력을 절약하는 솔루션입니다.

결국 서포트를 사용한 3D 프린팅 파트는 이러한 서포트 구조를 제거해야 하며, 이는 SLA 및 DLP 3D 프린터 모두에서 유사한 수동 프로세스입니다. LFS 3D 프린팅을 이용하면 접촉점이 매우 작아 쉽게 제거할 수 있고 최소한의 서포트 흔적이 남는 라이트 터치 서포트 구조를 사용하므로 이 단계가 단순해집니다.

기술과 산출물 상의 차이점을 확인한 후 워크플로 및 프린팅 요구 사항에 가장 적합한 레진 3D 프린터를 훨씬 쉽게 선택할 수 있기를 바랍니다.

차세대 SLA 3D 프린팅 기술을 탐색하려면 Form 3 및 Form 3L LFS 3D 프린터를 자세히 알아보세요. 

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