Formlabs는 비용이 너무 많이 들고 복잡하지 않은 기술 세라믹 워크플로의 필요성을 해결하기 위해 Alumina 4N Resin을 개발했습니다. 이전에는 3D 프린팅용 세라믹을 $250,000 이상의 시스템에서만 사용할 수 있었고 복잡한 워크플로로 인해 사용자가 3D 프린팅 세라믹 파트를 안정적이고 일관성 있게 경제적으로 생산할 수 있는 능력이 제한되었습니다.

Alumina 4N Resin은 이런 어려움에 해답이 될 수 있습니다. 테크니컬 세라믹의 이면에는 재료 과학과 공학이 접목되어 있고 여기에 사용 편의성, 일관성, 경제성을 갖춘 Formlabs의 3D 프린터까지 사용할 수 있기 때문입니다.

Alumina 4N Resin은 모든 기술 세라믹과 마찬가지로 극한의 열, 화학 또는 전기 저항이 필요한 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 세라믹은 거의 항상 이러한 응용 분야에서 사용되어 왔지만, 3D 프린팅 세라믹은 일반적으로 기존에 제작된 세라믹 부품의 기계적 특성을 충족하지 못했습니다. Alumina 4N Resin은 99.99%의 순도를 자랑하며 고난도 응용 분야에 필요한 내열성과 내화학성을 갖추고 있습니다.

기존 공법으로 제작한 세라믹 파트를 이용하는 편이 비용 효율적인 분야가 아직은 많지만 제작할 형상이 복잡하거나 반복 설계를 통해 변경하거나 맞춤화해야 할 때는 Alumina 4N Resin 처럼 3D 프린팅이 가능한 세라믹을 사용하는 편이 더 효율적입니다.

Alumina 4N Resin과 결합된 Formlabs SLA 프린터의 직관적인 워크플로 덕분에 이전에는 비용을 많이 들여 외주 제작 업체에 주문하거나 워크플로가 심하게 복잡하고 100배 이상 비용이 들어 (전용) 세라믹 3D 프린터가 있어야만 생산할 수 있었던 고성능 세라믹 파트를 완전히 새로운 방식으로 생산할 수 있게 되었습니다. 

1. 3D 프린트: Form 4 및 Form 3/+ 프린터에서 Alumina 4N Resin을 50 마이크론 레이어로 프린트합니다. 그린 강도가 높기 때문에 스테인리스 스틸 빌드 플랫폼에서 파트를 제거하려면 면도날과 같은 얇은 파트 제거 도구가 필요합니다.
2. 세척: 플랫폼에서 파트를 분리한 후에는 필요한 세라믹 세척 용액을 사용하여 파트를 세척하고 서포트(습식 연마)를 제거합니다. 용제는 Finish Kit에 포함된 통에 담아서 사용하거나 Form Wash에서 사용할 수 있습니다. 파트를 습식 사포로 처리하려면:
   1. 강도 높은 샌딩에는 80번(그릿) 사포를 사용합니다
   2. 일반 샌딩에는 320번(그릿) 사포를 사용합니다
   3. 섬세한 샌딩에는 1000번(그릿) 사포를 사용합니다
3. 건조: 압축 공기로 과도한 용제를 제거한 후 파트를 완전히 건조시킵니다. 건조는 하룻밤 동안 자연 건조하거나 시간에 쫓기는 경우 오븐에서 건조합니다. 세척 및 건조에 대한 전체 지침은 Formlabs Alumina 4N Resin빠른 시작 가이드
에서 확인할 수 있습니다.
4. 탈지 및 소결: 파트를 탈지 오븐으로 옮긴 후 오븐에서 소결하여 공정의 마지막 단계를 진행합니다. 최적의 재료 물성을 얻으려면 여기에서 확인할 수 있는 소성 일정 지침을 정확히 따라야 합니다.

알루미나는 많은 세라믹과 마찬가지로 매우 높은 온도에서 사용되며, 이 온도는 모든 강철과 니켈 초합금을 포함한 대부분의 금속의 용융점을 초과하는 경우가 많습니다. 이러한 온도에서 어떻게 거동하는지 이해하는 것이 중요하며, 파트의 성공 여부를 결정짓는 차이점이기도 합니다.

알루미나의 융점은 2000°C 이상이지만 그 전에 재료가 처지고 강도가 떨어지기 시작합니다. Formlabs의 TDS는 최대 작동 온도를 1500°C로 권장하지만, 이 실험은 응용 분야에 따라 훨씬 높은 온도에서 성공할 수 있음을 보여주는 것을 목표로 합니다.

고온에서의 테스트는 악명 높게 어렵고, 종종 사용 가능한 결과를 얻기 위해 값비싼 장비가 필요합니다. 그러나 처짐 테스트는 상당히 간단하며 고온에서 소재가 어떻게 작동하는지 기본적으로 이해하는 데 사용할 수 있습니다.

시험에 사용된 바(시편)는 위 이미지에서 보이는 치수로 프린팅했으며 변위를 가장 확실하게 확인하기 위해 의도에 따라 극도로 얇게 제작되었습니다. 더 두껍게 제작했다면 변형을 거의 관찰하지 못 했을 것입니다. 아래 그림에 시험 준비 상태가 묘사되어 있습니다. 얇은 바를 90 mm 간격에 걸쳐 두고 양 끝에는 삼각형 지지대를 배치해 두었고 일부는 겹치게 하여 고온에서 파트가 처져도 지지대에서 떨어지지 않게 했습니다.

바는 테스트 전에 휨이 아래로 향하도록 배치하여 소성 전후에 측정하여 중력만이 처짐에 영향을 미치도록 했습니다. 이 모든 것은 화강암 테이블과 높이 게이지를 사용하여 측정되었으며, 양쪽 끝의 바 높이와 높이 게이지 바로 아래를 통과한 높이를 찾아 최대 처짐 높이를 결정했습니다.

모든 바는 처음에 두 개의 가마에서 권장 소성 사이클을 통해 정상적으로 소성되었습니다. 그런 다음 처짐 테스트는 일관된 프로세스를 따랐으며, 목표 온도에서 400°C까지 5°C/분으로 가열한 다음 목표 온도까지 2°C/분으로 가열하고 2시간 동안 유지했습니다. 1600 °C와 1200 °C에서 소성한 버전은 아래 그래프에 표시되어 있습니다.

테스트는 1700°C까지 계속 진행되었으며, 결과는 다음 그래프와 같습니다. 특정 온도에서 테스트를 반복한 결과 결과가 서로 유사하여 통계학적으로 유의미한 변동을 관찰하지 못 했습니다.

하지만 절대 거리 변화가 반드시 가장 대표적인 데이터 포인트는 아닙니다. 지지대와 처진 영역 사이에 각도를 구성하면 더욱 대표적인 측정값을 얻을 수 있습니다. 이 방법은 더 다양한 상황에 적용할 수 있다는 장점도 있습니다. 아래에 각도와 실제 결과가 표시되어 있습니다.

Alumina 4N Resin의 고온 테스트 결과 처짐에 매우 강한 것으로 나타났습니다. 2.6mm 두께의 파트는 1600°C에서 파트 높이의 30배가 넘는 무지지대 스팬에서도 쳐진 각도가 1° 미만이었습니다.

극한의 온도에서 작동하는 파트에는 Alumina 4N Resin이 완벽한 선택이며, 1400°C 미만의 '저온'에서는 전혀 처지거나 변형되지 않습니다. Alumina 4N Resin의 극한의 전기 저항, 화학적 저항, 낮은 투과성 등 기타 특성과 더불어 3D 프린팅 파트로는 이전에 얻을 수 없었던 많은 엔지니어링 응용 분야에 이상적으로 적합합니다.

귀사의 응용 분야를 두고 Alumina 4N Resin의 적용 가능성을 상담하시려면 당사의 전문가 팀에 문의해 주세요.