Form 4의 저력을 뒷받침하는 차세대 기술 둘러보기

Form 4를 움직이는 것은 차세대 저강도 디스플레이 프린트 엔진입니다. LFD는 업계에서 통용되는 성능 표준을 재정의할 만큼 뛰어난 기술로, 안정성, 프린트 속도, 프린트물 품질, 치수 정확도, 소재의 다양성이 타의 추종을 불허하며 이 모든 성능을 을 프린터 한 대에서 확인할 수 있습니다.

LFD 기술은 Formlabs의 저강도 광조형(LFS)™ 프린트 엔진을 기반으로 개발되었습니다. 2011년부터 50,000개가 넘는 기업이 130,000대 이상의 Formlabs 3D 프린터를 사용하여 4억 개 이상의 고성능 파트를 생산해오고 있습니다.

1984년 과학자 척 헐(Chuck Hull)이 SLA로 특허를 획득하여 세계 최초의 상용 3D 프린팅 기술로 이용하게 된 이래로 프로토타입 제작은 전문가 수준으로 향상되었고 속도 또한 빨라져 애플(Apple), 보잉(Boeing), 포드(Ford) 같은 기업의 디자인 프로세스에는 가히 혁명이라고 불러도 좋을 만한 변화가 일어났습니다. 하지만 포춘지 선정 500대 기업에서나 그 장점을 이용할 수 있었는데 이는 프린터 비용과 크기, 복잡성, 소재의 한계 때문이었습니다.

Formlabs은 2011년 Form 1을 통해 최초로 데스크톱에 SLA 프린팅을 불러왔으며 그 덕분에 사용자 층은 포춘지 선정 500대 기업에서 벗어나 완전히 새로운 엔지니어 및 디자이너 계층이 전문가 수준의 인하우스 프로토타이핑 및 생산 역량을 갖출 수 있게 되었습니다.

2015년 Form 2는 자동 레진 공급, 번거로움 없는 소재 변경, 40% 확장된 빌드 볼륨, 터치 스크린 제어, Wi -Fi 연결, 안정성, 다양한 고성능 소재 등의 장점으로 SLA 프린팅과 전문가층에 새로운 진보를 가져왔습니다.

2019년에는 LFS 기술을 장착한 Form 3와 Form 3B(생체적합성 3D 프린팅용)가 출시되었습니다. LFS 기술은 광경화성 수지 조형 방식의 한 형태로 유연한 탱크와 선형 조명을 이용해 프린트물의 품질과 프린터의 안정성에 혁명을 가져왔습니다. 박리력은 약해졌고 그 결과 프린트물은 표면 마감이 매끄러워지고 서포트 제거(라이트 터치)도 훨씬 간단해졌습니다.

최근에는 레이저 기반 SLA에서 DLP나 LCD 방식으로 전환하는 제조사가 많은데 이는 이들 광학 시스템을 이용하면 프린트 속도가 빨라지기 때문입니다. 그렇지만 이들 방식은 대부분 표면 마감, 안정성, 해상도, 하드웨어 수명을 희생해야 한다는 제약이 있습니다. Formlabs은 이런 어려움을 해결하여 속도와 안정성, 전문성을 갖춘 파트 품질까지 한 대의 프린터에서 모두 구현할 목적으로 Form 4의 LFD 프린트 엔진을 개발했습니다. 새로운 첨단 하위 시스템을 도입한 LDF 엔진에는 백라이트 장치, 광처리 장치, 분리 텍스처, 내장 카메라를 장착했으며 플렉서블 필름 탱크, 레진 카트리지, 자동 레진 취급과 인텔리전트 제어 시스템은 상당 부분 업그레이드했습니다.

^{* 프린팅하려는 모델의 높이가 Form 4/B에서는 19.0 cm를, Form 3/B/+에서는 18.5 cm를 초과하면 프린트물을 꺼낼 때 레진 탱크를 꺼내야 합니다. 작업물의 높이가 Form 4/B에서는 19.0 cm, Form 3/B/+에서는 18.5 cm를 초과하면 PreForm이 경고 메시지를 띄웁니다.}

LFD 프린트 엔진의 핵심은 백라이트 장치입니다. 이 초고강도 광원에는 60개의 LED와 통합 쿨링 시스템, 시준 렌즈가 탑재되어 있으며 광도는 16mw/cm²로, 속도는 섬광처럼 빠르고, Build Platform의 어느 곳에나 빛을 고르게 조사하여 뛰어난 프린트 품질과 정확도를 얻을 수 있습니다.

백라이트 장치는 빛을 균일하게 조사하고 이 빛은 렌즈 어레이를 통과하며 시준 상태, 즉 평행 상태가 되어 어둡거나 밝은 부분 없이 더욱 균일해집니다. 맞춤형 렌즈 어레이는 플라노컨벡스(plano-convex) 렌즈로 제작되어 고강도 빛도 높은 수준까지 시준한 후 균일한 빛으로 조사합니다.

여기서 빛은 광처리 장치(Light Processing Unit, LPU) 4를 통과하여 일련의 편광판, 광학 코팅 및 맞춤형 액정 디스플레이를 사용하여 프린팅된 층의 모양으로 형성됩니다. 고해상도 LCD와 사전 튜닝된 안티 애일리어싱 기능의 50 μm 픽셀 크기로 날카로운 디테일과 매끈한 표면 마감, 정확한 공차까지 얻을 수 있습니다. 맞춤형 LCD는 또한 높은 광선 투과율을 특징으로 하여 레진에 최대 광도를 제공하여 엄청나게 빠르게 프린팅할 수 있습니다.

기존 LCD 기반 프린터와 달리 LPU 4는 오래 지속되며 프린팅된 재료 및 레이어 높이에 따라 교체 전까지 600,000~2,700,000 레이어의 일관된 프린트 성능을 제공하도록 설계 및 제조되었습니다. 또한 견고한 금속 프레임, 긁힘 방지 표면 코팅, 스마트 소프트웨어(잔해 감지 및 포스 제한)를 갖추고 있어 우발적인 손상이 잘 발생하지 않습니다.  교체가 필요한 경우 LPU4는 저렴한 비용으로 누구나 쉽고 빠르게 교체할 수 있습니다.

빛이 레진 탱크 내부의 액상 레진에 도달하면 전 영역이 즉각적으로 고체층으로 경화됩니다. 그러면 Build Platform이 레진 밖으로 상승하고 레진 탱크 바닥에서 Z-축 방향 박리가 정밀하게 일어납니다. 

과거에는 박리력이 레진 3D 프린팅의 주요 장애물로 존재해 왔어서 프린터를 선택할 때 파트 품질이나 안정성, 프린트 속도 셋 중 몇 가지는 포기해야 했습니다. Form 4는 새로운 분리 텍스처와 재설계한 Flexible Film Resin Tank를 갖춰 박리력을 최소화한 제품입니다. 

분리 텍스처는 독점적인 마이크로 텍스처가 구현된 광학 필름으로 공기 흐름을 유입시켜 레진 탱크가 LPU에 흡착되지 않도록 방지하는 역할을 합니다.

플렉서블 필름 Resin Tank는 프린터 내부에서 액상 레진을 담고 있으며 이중 레이어, 복합재 플렉서블 필름으로 액체 레진이 경화되는 표면 역할을 합니다. 이중 레이어로 된 플렉서블 필름을 갖추고 있어 경화된 레이어의 가장자리부터 부드럽게 층을 분리하여 레이어에 가해지는 박리력을 줄여주는 역할을 합니다.

분리 텍스처와 플렉서블 필름 탱크 덕분에 프린트물에 가해지는 힘을 상당히 줄여주는 효과가 있습니다. 결과적으로 Form 4는 라이트 터치 서포트를 통해 부드럽고 섬세하여 사출 성형에 필적할 만한 파트를 빠르고 안정적으로 생산할 수 있으며, 뛰어난 프린트 속도와 안정성을 제공하는 제품이 되었습니다.

프린팅 시작 전에 레진을 가열하는 동안 기다려야 했던 시절은 막을 내렸습니다. Form 4에는 레진 히터와 적외선 센서가 장착되어 가열 시간을 단축하므로 프린트 사전 절차를 최소화할 수 있습니다. 히터와 적외선 센서가 레진 온도를 정밀하게 제어하여 비교적 점도 높은 소재도 활용할 수 있습니다.

듀얼 레이어 플렉서블 필름 레진 탱크는 장기적으로 사용할 수 있도록 설계했으므로 유지비와 폐기물을 모두 감축할 수 있습니다. 상단 필름은 화학적으로 비활성이고 유연하며 하단 필름은 긁힘과 구멍을 방지하기 위해 단단하고 내구성이 뛰어난 점이 특징입니다. 레진 탱크는 사용하기에 편리합니다. 프린터에 장착하기 편리한 단순한 걸쇠와 주입이 쉬운 주입구를 갖추고 있고 대용량(프린팅 하지 않을 때 2.3 L)이라 우발적으로 쏟아지는 것도 방지할 수 있습니다.

레진 탱크에는 각각 재사용 뚜껑이 포함되어 있고 적재하기 편한 디자인이라 프린터 외부에서 레진을 보관하기 쉽습니다. 개별 레진 색상과 유형에 따라 분리된 탱크를 사용하면 새 탱크를 슬라이드해 삽입하는 것 만으로 손쉽게 소재를 변경할 수 있습니다.

Resin Tank는 장기 사용을 염두에 두고 제작되어 수명을 다할 때까지 일관성 있는 품질을 얻을 수 있습니다. 각각의 Resin Tank는 Formlabs의 레진 어떤 것이라도 75000 레이어 이상 적층하기까지 일관성 있는 성능을 발휘하도록 설계되었습니다. 플렉서블 필름 Resin Tank는 가격이 이전 모델 가격의 절반에 불과하지만, 새로운 소재를 시험해 보기가 그 어느때보다 쉬워져서 운영비를 절감할 수 있습니다.

고속 Resin Mixer는 레진 탱크에 쉽게 걸 수 있고 레진 고속 혼합으로 빠르게 균질의 액체로 만들수 있습니다. 속도가 너무 빨라 프린트 시간에 거의 영향을 미치지 않을 정도입니다. 이를 통해 어떤 크기의 파트를 프린팅하더라도 빌드 플랫폼 어디에서나 뛰어난 프린트 품질과 정확성을 보장할 수 있습니다. 레진 믹서는 탈부착식이며 동일한 소재가 담긴 레진 탱크라면 여러 개를 오가며 쉽게 재사용할 수 있습니다. 따라서 Form 4에서 프린팅하는 소재 하나당 하나의 레진 믹서면 충분하고 결과적으로 폐기물을 감축할 수 있습니다.

레진 취급 시스템은 레진을 프린터에 자동으로 공급하므로 사용자가 수작업으로 할 필요가 없습니다. 소재의 점도에 따라 달라지지만 재설계한 밸브를 이용하면 Form 3보다 5~10배 빠르게 충전할 수 있을 만큼 유속이 빠릅니다. Form 4 레진 카트리지는 이전과 동일하게 1 L의 레진을 담을 수 있지만 Form 3 카트리지보다 플라스틱을 63% 적게 사용하여 폐기물을 줄이고 설치 공간은 30% 더 작아 카트리지를 더 효율적으로 보관할 수 있습니다. 카트리지를 프린터에 장착하면 로드셀이 카트리지 내 레진양을 측정하여 레진 잔여량을 명확하게 확인할 수 있으므로 레진 수량을 미리 계획할 수 있습니다.

Form 4는 속도, 인성, 정확성 및 외관이 향상된 6가지 새로운 레진를 포함하여 Formlabs 재료 라이브러리에서 23가지 성능 재료를 프린팅할 수 있는 것으로 검증되었습니다.

• 일반 용도 레진 V5(Clear, Grey, Black, White)는 향상된 인성과 색상으로 Form 3보다 2~5배 빠르게 프린팅할 수 있습니다.
• Fast Model Resin은 고속 프로토타입 또는 교정기 제작용 모형 생산에 적합합니다.
• Precision Model Resin, 언제나 착용감이 우수한 치과용 모형을 정확하게 제작하는 데 잘 어울리는 소재입니다.

Formlabs 소재 라이브러리에서 자세한 내용을 알아보세요.

Form 4는 Form 3+의 직관적인 사용자 경험을 바탕으로 제작되었습니다. Wi-Fi, 이더넷, USB와 연결할 수 있고 전력 스위치까지 더해 비즈니스 요구 사항이 무엇이든 프린터를 쉽게 제어할 수 있습니다. 추가 업데이트를 통해 Form 4에서 자동으로 구동되는 인텔리전트한 기능이 점점 늘어나 고부가가치 업무에 집중하는 일이 쉬워질 전망입니다.

7인치 터치스크린을 통해 더 직관적으로 변신한 터치(Touch) UI와 상호작용할 수 있습니다. 화면상의 예방 유지보수 알림, 프린트 상태 정보 및 프린터 준비 정보를 통해 이전보다 더 쉽고 직관적으로 프린팅할 수 있습니다. 

프린터 이름과 상태를 언제나 화면에서 확인할 수 있으므로 프린터에 포스트잍을 붙이는 것과는 작별할 수 있습니다. 5분이 지나면 유휴 상태 스크린에 이름, 레진, 프린터 준비 상태가 큰 활자로 표시되므로 슬쩍 쳐다보는 것만으로도 프린터와 프린터의 준비 상태를 확인할 수 있습니다.

프린트 전 준비 시간이 단축된다는 것은 대개 프린트 시작 후 1분도 채 되지 않아 Form 4가 있는 곳에서 벗어나 다른 업무를 볼 수 있다는 것을 의미합니다. 프린터가 준비 상태가 되면 작업자가 프린터를 조작할 필요가 없고 컴퓨터에서 프린트 작업을 프린터에 전송하기만 하면 나머지는 Form 4가 자동으로 프린팅을 시작합니다.

화면 정보에는 프린터의 원활한 작동을 유지하기 위한 유지 관리 알림 및 진단 도구가 포함되어 있습니다. 문제가 발생하면 오류 메시지에 QR 코드를 표시해 관련 지원 문서를 연결하여 가능하면 빨리 작업을 재개할 수 있도록 도와줍니다.

언어 옵션 추가를 포함한 흥미롭고 새로운 기능을 펌웨어 업데이트를 통해 계속 추가할 예정입니다.

여섯 가지 내장 제어 시스템이 Form 4 내부의 온도, 레진 수위, 프린트 포스, 프린트물 상태를 정밀하게 측정하고 유지합니다. 또한 카트리지 로드 셀 센서와 열 전도 방식 히터 외에도 Form 4에는 프린터 수평 조절 센서, 레진 수위 센서, Z축 포스 센서, 카메라가 장착되어 있습니다.

프린터 수평 조절 센서: Form 4에 전원을 연결하고 스위치를 켜면 터치스크린 화면이 수평 조절 절차를 자동으로 안내합니다. 간단히 화면에 보이는 지시 메시지에 따라 프린터와 함께 제공해 드리는 도구로 프린터 다리를 조정할 수 있습니다. 프린터의 수평을 맞추면 레진 수위 센서 시스템이 Resin Tank 전체에서 액상 레진의 수위를 정밀하게 측정하여 일관성 있고 정확한 파트를 생산할 수 있습니다.

레진 수위 센서: Resin Tank 안에 남은 레진을 정확하게 측정하고 자동 레진 공급 시스템을 제어하여 프린터 성능을 일관성 있고 안정적으로 유지할 수 있습니다. .

Z-축 포스 센서: Z축 포스 센서는 프린트 중에 모든 레이어에 가해지는 힘을 측정하고 Z축 동작을 자동으로 조정하여 Z축으로 가해지는 힘을 최소화합니다. 이렇게하면 다양한 소재와 형상을 프린트할 때 프린트 속도와 프린트 품질을 최적화할 수 있습니다.

카메라: 빌드 챔버 내부에 카메라가 장착되어 완성된 프린트물을 개별적으로 사진 촬영하거나 타임랩스 영상으로 남겨 Formlabs의 프린트 관리 소프트웨어, Dashboard에 업로드합니다. 사용자는 어디서든 Dashboard를 통해 프린트물의 상태를 확인할 수 있습니다. 해당 기능으로 원격 프린트 모니터링이 가능하며 프린트 이력을 이전보다 쉽게 추적할 수 있습니다. 내장 카메라를 사용하고 싶지 않은 사용자는 쉽게 카메라를 끄거나 덮어두거나 떼어 놓을 수 있습니다.

두 가지 서로 다른 빌드 플랫폼 옵션으로 프린팅 작업을 최적화하고 프린트물을 손쉽게 분리할 수 있습니다. 빌드 플랫폼을 여분으로 마련해 두면 워크플로가 빨라지고 논스톱 프린팅도 가능합니다.

Build Platform의 표면은 경질 알루미늄입니다. 특허받은 신속 분리 기능(Quick Release Technology)을 이용할 수 있도록 제작된 Build Platform Flex는 프린트 표면이 플렉서블하여 도구를 사용하지 않고도 단 몇 초 만에 파트를 분리해낼 수 있습니다. Build Platform Flex를 이용하면 파트가 손상될 위험은 방지하고 워크플로는 간소화할 수 있습니다. 프린팅 표면을 스테인리스 스틸로 제작하여 오래도록 변함 없이 사용할 수 있습니다. Build Platform Flex 위에 직접 파트를 프린팅하여 소재 비용과 후처리 시간을 절약해 보세요.

Form 4의 Build Platform과 Build Platform Flex는 모두 프린팅 가능 면적이 20 x 12.5 cm로, 14.5 x 14.5 cm인 Form 3 Build Platform과 Build Platform 2의 프린트 가능 면적보다 넓습니다.

Form 4의 Build Platform과 Build Platform Flex 뿐만 아니라 Build Platform(Form 2, Form 3/B/+)과 Build Platform 2(Form 3/B/+) 모두 신규 Form Wash(2세대)와 호환됩니다.

일 초가 흐를 때마다 프린트물은 단단해집니다. Formlabs의 엔지니어들은 Form 4를 설계할 때 속도, 정확도, 안정성, 소재 성능을 최우선으로 생각했습니다. Form 4는 기대 이상의 성능을 발휘하는 도구를 제작하기 위해 연구와 개발에 수많은 시간을 쏟아 빚어낸 결과물입니다.

상자에서 꺼낸 직후부터 섬광 같은 속도와 정확한 결과물을 확인할 수 있습니다. 지금 Form 4 또는 Form 4B를 주문하거나 3D 프린팅 전문가에게 문의하여 귀사가 비즈니스 목표에 도달하는 과정을 저희 제품으로 견인할 방법을 알아보세요.