증기 스무딩은 선택적 레이저 소결 방식(SLS)으로 3D 프린팅한 파트에 흔치 거치는 후처리 단계로, 증기 스무딩을 거치면 파트의 공극률 개선, 표면 거칠기 경감, 외관과 촉감 향상의 효과를 얻을 수 있습니다. SLS 파트에 증기 스무딩을 거치면 표면 품질과 내구성이 사출 성형으로 제작된 파트에 필적할 만큼 향상되어 최종 사용품으로 사용해도 손색이 없을 정도입니다.
Formlabs은 어디티브 매뉴팩처링 테크놀로지스(AMT)사와 협력하여 Formlabs Fuse 1+ 30W SLS 3D printer에서 당사의 인기 소재인 SLS 분말, Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder, TPU 90A Powder, Nylon 11 CF Powder, Nylon 12 GF Powder
를 프린팅하여 얻은 파트에 증기 스무딩을 거친 결과를 시험해 보았습니다.양 사가 협동 시험에서 얻은 결과의 전문을 확인하려면 백서를 다운로드해 주세요.
증기 스무딩을 거친 SLS 3D 프린팅 파트의 표면 품질 향상: Formlabs과 AMT의 공동 연구
이 백서에서는 증기 스무딩 시 고려할 사항과 이점을 검토하고 AMT 증기 스무딩 시스템을 사용하여 Formlabs SLS 분말을 테스트한 결과를 알려드립니다.
증기 스무딩이란 무엇인가요?
증기 스무딩은 SLS 방식으로 3D 프린팅한 파트의 표면을 용제의 증기에 노출시키는 화학적 공정입니다. 열과 용제의 증기가 표면을 선택적으로 용해하여 매끄럽고 기공이 막힌 표면을 얻을 수 있습니다.
내부 핵심부는 그대로 둔 채 표면 레이어 품질만 향상할 수 있는 것입니다. 공정을 진행하는 챔버의 환경 조건을 맞춤형으로 조성하면 증기 스무딩의 정확도를 제어하여 원하는 표면 마감을 얻을 수 있어 증기 스무딩 장비를 제조하는 기업에서 맞춤형 설정 프로파일을 개발하는 일이 종종 있습니다.
증기 스무딩은 소비재나 맞춤형 의료 기기의 표면을 매끄럽게 마감하기에도, 개성 있는 표면 디자인을 표현하여 시선을 끌기에도 안성맞춤인 후처리 방법입니다.
SLS 3D 프린팅 파트에 증기 스무딩을 거치면 어떤 장점을 얻을 수 있나요?
SLS 3D 프린팅 파트에 증기 스무딩을 거치면 다양한 장점을 얻을 수 있고, 다음은 몇 가지 장점의 예입니다.
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표면 거칠기가 줄어들고 색상을 고르게 입힐 수 있습니다.
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Formlabs과 AMT는 Formlabs의 SLS 분말로 프린팅하여 증기 스무딩을 거친 파트에서 표면 거칠기가 평균 72~81%(Ra) 정도 감소했음을 확인했습니다.
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박테리아 성장 및 수분 흡수 방지:
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Formlabs과 AMT는 Nylon 12 Powder로 프린팅한 파트의 표면에서 MRSA 박테리아 성장이 60% 감소했음을 확인했습니다.
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시선이 닿지 않는 면까지 균일 개선:
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공정 중에 용제의 증기가 직접 시선이 닿는 부분 뿐만 아니라 파트의 표면 전체에 고르게 작용하여 다른 유형의 코팅 공정보다 표면 개선 효과가 우수합니다.
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기계적 물성 유지:
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Formlabs과 AMT은 기계적 물성치의 미세한 변동만을 확인했으며 이는 파트의 기능적 성능이나 구조적 무결성에 영향을 주지 않고 심미성과 표면 마감 향상 같은 증기 스무딩의 이점을 얻을 수 있음을 의미합니다.
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증기 스무딩은 이 맞춤형 향수 병 같은 소비재의 표면 품질과 심미성을 개선하기에 제격인 방법입니다.
증기 스무딩은 구조적 무결성에 전혀 영향을 끼치지 않아 얇은 벽으로 이뤄진 파트를 처리하는 데 잘 어울리는 방법입니다.
SLS 3D 프린팅 파트의 증기 스무딩 처리 방법
SLS 파트를 대량으로 생산해야 하는 기업, 특히 최종 사용 분야는 자체 증기 스무딩 장비를 구매할 수 있습니다. 현재 증기 스무딩 장비를 판매하는 기업으로는 AMT와 Dyemansion, 두 회사가 있습니다. 두 회사 모두 증기 스무딩용 하드웨어와 소모품을 판매합니다. 장비 가격은 크기, 처리량, 소재 유형에 따라 달라지지만 $100,000 근처에서 시작하며 자금을 융자받아야 할 정도입니다.
그렇지만 SLS 3D 프린팅 파트에 증기 스무딩 서비스를 제공하는 대행 업체와 외주 업체가 많습니다. 추천 업체를 확인하려면 백서를 다운로드해 주세요.
증기 스무딩 진행 전 고려 사항
자체적으로 증기 스무딩을 진행하려면 디자인된 형상과 공정을 좌우하는 변수들을 반드시 고려해야 합니다.
증기 스무딩 프로파일
증기 스무딩 회사에도, 장비에도 나름의 변수 세트와 파트 표면을 평탄하게 만드는 데 사용되는 용제가 존재합니다. 가장 자주 조정하는 변수는 온도와 압력입니다. 더욱이 SLS용 소재에는 제각기 증기 스무딩 장비 제조 회사에서 개발한 프로파일이 있어 최고의 결과를 얻으려면 이를 준수해야 합니다. AMT와의 협력의 일환으로 Formlabs은 자사의 SLS 소재 모두를 대상으로 개별 맞춤형으로 구성된 특수 장비 프로파일을 개발했습니다. 해당 특별 개발 프로파일을 확인해 보려면 AMT사에 직접 문의해 보세요.
파트 형상
벽 두께와 총 파트 크기 같은 파트의 형상 요소는 스무딩 공정에 영향을 미칠 수 있어 증기 스무딩 프로파일 설정에서 고려해야 하는 변수입니다. 한 예로, AMT에는 Nylon 12 Powder 파트의 박벽(벽 두께 2mm 미만)에 사용할 장비 프로파일이 Nylon 12 Powder 파트(벽 두께 3 mm 초과)용 프로파일과 별도로 존재합니다.
와이어와 클립 사용 흔적
증기 스무딩 공정은 진행하는 내내 파트를 금속 와이어 렉에 매달아 두어야 하므로 파트에 와이어나 클립에 연결할 수 있는 형상이 필요합니다. 이런 흔적이 비록 미미할지라도 이런 흔적을 방지하려면 3D 설계 단계에 모든 파트를 연결하고 설계에 연결 부위를 넣는 것을 고려해 볼 수 있습니다.
용제 고임
증기 용제가 움푹하게 패인 형상에 고이는 것을 방지하려면 움푹 패인 형상이 바닥 면을 향하도록 파트를 매달아 용제가 흘러 내리게 해야 합니다. 다른 방법으로 타당한 선에서 파트 디자인에서 움푹 팬 형상을 제거하는 방법이 있습니다.
안전 및 설비 관련 고려 사항
AMT사는 증기 스무딩 시스템의 설치 및 작동이 안전 기준에 부합하도록 PostPro SF 장비 전체를 대상으로 종합 현장 준비 안내서를 마련했습니다. 해당 안내서에는 장비 작업자의 필수 안전 및 취급 교육이 포함되어 잠재적인 위험을 완화하는 데 꼭 필요한 단계를 확인할 수 있습니다. Formlabs과 AMT’사의 권장 사항을 더 자세히 알아보거나 표면 공극률, 항박테리아성, 수분 흡수와 관련하여 양 사가 협력하여 시험한 결과 전체를 확인하려면 백서를 다운로드해 주세요.
증기 스무딩 비용
증기 스무딩에 드는 비용은 파트 크기, 사용 소재, 파트 표면의 복잡도, 파트 수량 등 몇 가지 요소에 따라 달라집니다. 일반적으로 증기 스무딩에 드는 비용은 파트의 크기와 수량에 대략적으로 정비례합니다. 다음에 소개해드리는 고객사에서 자체적으로 제작한 3D 프린팅 파트를 콜로라도주 아비드 제품 개발(Avid Product Development)사로 보내 증기 스무딩 처리를 했을 때의 비용 시나리오를 고려해 보세요.
| 파트 | 뒤틀림이 없는 교정용 깔창 | 아이웨어 프레임 | 워치 스트랩 |
|---|---|---|---|
| 소재 | Nylon 11 Powder | Nylon 12 Powder | TPU 90A Powder |
| 치수(mm) | 157 x 23 x 80 | 144 x 36 x 47 | 262 x 13 x 37 |
| 수량 | 50 | 80 | 50 |
| 소결된 분말 비용(파트당) | $3.98 | $0.62 | $2.98 |
| 증기 스무딩 비용(파트당) | $0.98 | $0.49 | $0.78 |
| 파트당 총비용 | $4.96 | $1.11 | $3.66 |
증기 스무딩을 거친 SLS 파트의 응용 분야
SLS 3D 프린팅 파트의 외관과 사용성을 향상하기 위해 증기 스무딩을 이용하는 엔지니어와 제조업체, 제품 디자이너가 많습니다. SLS 3D 프린팅이 업계에서 영역을 넓혀 저변을 확대하게 되면서 증기 스무딩은 점점 SLS 워크플로의 일부로 편입되었습니다.
증기 스무딩은 보이는 바와 같은 플렉서블 SLS 3D 프린팅 부트 같은 자동차용 부속품을 제작할 때 유용하게 사용할 수 있습니다.
아이웨어 프레임에 증기 스무딩을 처리하면 착용감을 개선할 수 있습니다.
SLS 3D 프린팅으로 제작한 교정용 깔창에 증기 스무딩을 거치면 착용감과 심미성이 향상됩니다.
자동차 부속품
흡기 매니폴드, 엔진 커버, 대시보드 부속품 같은 자동차 부속품의 표면 마감과 내구성을 향상하는 데도 증기 스무딩을 사용할 수 있습니다. 수분과 유체의 흡수율이 줄어드는 점도 가솔린과 디젤 연료가 존재하는 자동차 응용 분야에는 유용한 장점입니다. 증기 스무딩을 거치면 표면 기공을 막아 액체와 기체 흡수율이 줄어들기 때문입니다.
의료 장치
SLS 3D 프린팅은 오늘날 의료 기기 생산에 폭넓게 사용되는 기술이며 이에 따라 증기 스무딩도 보철물, 교정기, 의료 기기용 조립체 같은 파트의 표면 마감은 개선하는 한편 기본 소재의 생체적합성은 그대로 유지하는 데 널리 사용되고 있습니다. 증기 스무딩은 환자가 교정용 장치를 착용할 때 생기는 표면 마찰뿐만 아니라 박테리아 성장의 가능성도 큰 폭으로 축소할 수 있는 공정입니다.
소비재
증기 스무딩을 거치면 폰 케이스, 아이웨어, 게임 장치 부속품, 기타 전자 기기 액세서리 같은 소비재의 외관에 심미성을 향상하여 Class A 또는 B의 표면 마감을 얻을 수 있습니다. 공정을 거치면서 표면 광택을 광택에서 반광택까지 조정할 수도 있습니다. 마지막으로 가능한 한 최고의 심미성을 얻으려면 뒤틀림 없는 SLS 소재에 세라코트를 사용하거나 TPU 90A Powder 소재에 BASF사의 Ultracur3D Coat F를 사용하는 등 증기 스무딩 위에 코팅을 거치는 것을 고려해 볼 수 있습니다.
증기 스무딩 시작하기
백서에 수록된 협동 시험의 결과에서 보이는 바와 같이 증기 스무딩은 표면의 공극률, 항균성, 수분 흡수, 미학적 특성을 향상할 수 있는 후처리 기법입니다.
SLS 3D 프린팅 워크플로를 자세히 알아보고 SLS 방식에 증기 스무딩을 사용하는 것이 내 프로젝트에 적합한지를 알아 보려면 담당팀에 문의해 주세요. 증기 스무딩 장비 구매를 AMT사에 문의하려면 AMT사의 웹사이트에 방문해 주세요.
