접근성이 커진 100% 실리콘 3D 프린팅: Silicone 40A Resin 소개

Formlabs은 최초로 실용성까지 갖춘 실리콘 3D 프린팅 소재, Silicone 40A Resin을 출시하게 되어 무척이나 자랑스럽습니다. 해당 소재는 실리콘 주조에서 찾아볼 수 있는 뛰어난 소재 물성과 3D 프린팅의 장점을 접목하여 특허 출원 중인 Pure Silicone Technology™(순수 실리콘 기술)로 구현되었습니다. 

엘라스토머 3D 프린팅은 다양한 분야에서 사용할 수 있지만, 비용이 많이 들고 기술적 문제가 많아 현재 시중에서 첨단 소재 물성이 있는 순수 실리콘 3D 프린팅 솔루션은 드물게 찾아볼 수 있습니다. Formlabs이 개발하고 특허 출원 중인 Pure Silicone Technology™ 를 이용하면Formlabs의 광경화성 수지 조형 방식(SLA) 에코시스템에서 100% 실리콘 파트를 인하우스 방식으로 제작할 수 있고 제작에 드는 시간도 단 몇 시간으로 아주 짧습니다

Silicone 40A Resin으로 제작된 파트는 쇼어 경도 40A , 파단신율 230%, 인열강도12 kN/m의 물성을 갖추고 있어 반복적인 연신, 굴곡, 압축에도 유연성과 내구성이 요구되는 응용 분야에 제격입니다. Silicone 40A Resin 파트의 반발 탄성은 34%이며 내화학성과 내열성(-25°C ~125°C)이 우수하고 기존 제조 공법을 사용했다면 구현할 수 없었을 최소 0.3 mm의 미세 피쳐와 복잡한 형상을 구현할 수 있습니다.

Silicone 40A Resin 파트는 다음 응용 분야에 적합합니다. 

• 커넥터, 그로밋, 액추에이터, 키패드, 시계 밴드와 같은 탄성 소비재, 자동차 파트 및 산업용 장비의 제품 개발 주기의 신속 프로토타입 제작, 베타 테스트 및 검증 단계.
• 씰 및 개스킷과 같은 실내 최종 사용 파트의 비용 효율적 소량 또는 맞춤형 제조.
• 유연한 주형, 지그, 고정구, 마스킹 도구 등 품질이 우수하고 오래 가는 제조 보조 도구와 공구.
• 의료 기기 구성품, 환자 맞춤형 보철물, 청각 기기.
• 기존 방식으로는 제조하기 어려운 복잡한 형상의 파트.

유연성, 내구성, 압축성, 내화학성, 내열성 등의 물성이 우수한 실리콘 파트는 자동차 제조에 필요한 씰과 개스킷부터 로봇 공학의 액추에이터와 벨로우즈, 웨어러블, 이어폰, 주방 도구 등의 소비자 제품에 이르기까지 광범위한 응용 분야와 산업에서 사용됩니다. 

실리콘 파트를 수천 개씩 대량으로 제조할 때는 사출 성형, 압축 성형, 또는 압출 공정이 비용 효율적이고 효과적인 방법일 수 있습니다. 그렇지만 이런 공정에는 값비싼 도구 제조와 장비가 필요하고 종종 그런 도구의 설계와 제조에 전문성을 갖춘 외주 업체의 노하우가 필요할 수 있습니다.

순수 실리콘 파트를 소량(1~1000개)으로 생산할 방법을 찾고 있는 엔지니어, 디자이너, 제조업체라면 제조에 필요한 도구의 제작 비용과 시간이 장애물로 작용할 수 있습니다. 소량 생산에 실리콘 주조처럼 비용이 적게 드는 공정을 이용할 수도 있지만 실리콘 주조는 노동 집약적이며 시간이 많이 들고 완벽하게 복제하기가 어려우며 실리콘 주조가 가능한 설계와 형상이 따로 있어 제약이 됩니다. 엘라스토머 소재를 3D 프린팅해도 빠르고 저렴하게 실리콘 파트를 얻을 수 있지만 이런 소재의 물성은 실리콘의 물성과 비교했을 때 뒤쳐집니다. 일부 3D 프린터 제조업체에서 직접 3D 프린팅해서 실리콘 파트를 얻을 수 있는 순수 실리콘 소재를 구매할 수 있지만 이런 시스템은 비용이 $100,000 이상입니다.

이제는 Silicone 40A Resin이 출시되어 가격, 품질, 속도를 타협할 필요가 없어졌습니다. Formlabs SLA 3D를 보유하고 계신 사용자라면 고품질 실리콘 소재를 직접 신속하게 3D 프린팅할 수 있는 역량이 생겨 복잡한 주조 과정을 생략하고 고비용 툴링을 하지 않아도 됩니다.

고가의 기존 실리콘 3D 프린터를 감당할 수 없던 많은 기업들이 순수 실리콘 3D 프린팅에 접근하기가 어려웠습니다. 이런 기업과 개인은 Formlabs의 접근성 높은 플랫폼에서 최종 사용품과 동일한 품질의 파트를 제조 업체와 소비자에게 친숙한 소재로 제작할 수 있습니다. 실리콘 파트 제작을 외주 대행 업체에 의존했던 제조 업체라면 이 새로운 공정으로 자사의 제어권을 되찾아올 수 있고 대기업의 프로토타입 제작 팀이라면 생산성을 향상할 수 있습니다.

차량의 클러치 액추에이터 실린더를 물, 먼지, 이물질로부터 보호하는 소프트 실리콘 커버입니다. Silicone 40A Resin는 내화학성 및 내열성이 뛰어나므로 이와 같은 내부 구성품은 자동차 애플리케이션의 최종 사용 파트로 사용할 수 있습니다.

Silicone 40A Resin을 3D 프린팅하면 툴링이나 노동 집약적인 실리콘 주조에 외주 대행 업체에 의존할 필요 없이 부드럽고 유연한 파트를 여러 번 빠르게 3D 프린팅하고 당일에 기능 테스트를 수행할 수 있어 제품 개발 일정을 단축할 수 있습니다. 소비재, 자동차, 항공우주 또는 로봇 설계와 같은 퍼포컨스 응용 분야의 경우 웨어러블, 그리퍼, 액추에이터, 개스킷, 씰과 같은 파트를 3D 프린팅으로 제작하여 기능 시험을 거치면 팀이 설계를 최적화하고 베타 테스트 및 검증 단계를 훨씬 더 빠르게 진행할 수 있습니다. 

사출 성형으로 제작된 최종 사용 실리콘 파트와 똑같이 작동하는 제품과 파트를 테스트하면 개발 프로세스 과정에서 보안을 유지할 수 있고 프로세스 자체를 신뢰할 수 있습니다. 재설계와 구식 툴링 방식을 피하면 수천 달러를 절약하고 제품의 신뢰도를 높이며 기업이 시장 진출 기회를 활용할 수 있습니다

FINIS는 뛰어난 품질과 성능으로 모든 수준의 수영 선수들에게 신뢰를 얻고 있는 최첨단 제품을 개발하는 것으로 유명합니다. 미국 캘리포니아에 본사를 둔 이 회사는 수영 선수와 코치들의 변화하는 요구사항에 초점을 맞춰 혁신적인 제품을 지속적으로 발전시키는 데 전념하고 있습니다.

과거에는 실리콘 파트를 금형으로 주조하는 방식을 사용했는데, 이는 노동 집약적이고 리드 타임이 길었습니다. 지금은 Form 3+ 레진 3D 프린터와 새로운 Silicone 40A Resin을 결합하여 단 8시간 만에 생산 품질과 유사한 수영 고글 개스킷을 적은 비용으로 3D 프린팅하여 일반적으로 아웃소싱에 소요되는 천 달러 이상의 비용과 3주 정도의 기간을 크게 단축했습니다. 3D 프린팅 실리콘 개스킷은 수영장 환경에서 엄격한 수밀성 평가를 거쳐 제품 개발 일정을 단축하는 데 도움이 되었습니다.

100년 전통의 경상용차 및 대형차 애프터마켓 자동차 파트 제조업체인 Dorman Products,는 생산 일정을 단축하고 품질을 높이기 위해 제조 방법을 3D 프린팅으로 전환했습니다. 두 곳에 분산 배치된 12대의 3D 프린터를 통해 주문자 상표 부착 생산(OEM)에 새로운 제조사와 모델이 지속적으로 추가되는 상황에 대응할 수 있습니다. 

이 회사는 대규모 테스트 환경을 갖추고 있어 신규 디자인이 나올 때마다 테스트할 수 있습니다. 압력을 테스트해야 하는 구성품의 경우 특정 포트와 면을 밀봉할 수 있어야 합니다. 하지만 모든 파트를 밀봉할 수 있는 결합 형상이 항상 있는 것은 아니기 때문에 팀은 창의적인 아이디어를 내야 하며, 대부분의 경우 맞춤형 개스킷과 고정구를 제작해야 합니다.

기존에는 연구실에서 파트를 측정하고 금속 금형을 제작한 다음 아버 프레스에서 금형으로 맞춤형 개스킷을 절단했습니다. Dorman Product의 적층제조 책임자인 크리스 알레바흐(Chris Allebach)“시트에서 쿠키를 오려내는 것 같았죠. 재료 사용과 실험실 기술자의 시간 측면에서 매우 비효율적이었습니다.”라고 답답함을 토로했습니다.

3D 프린팅으로 전환한 후, 특히 새로운 파트의 수가 많다는 점을 고려하면 리드 타임과 비용을 대폭 줄일 수 있었습니다. 알레바흐는 “스로틀 바디 테스터를 위해 수백 개의 맞춤형 개스킷을 프린팅하여 스로틀 바디의 양쪽 끝을 밀봉한 다음 유량 테스트를 수행했습니다.”라고 설명합니다.