3D 프린팅

3D 인쇄 기술은 적층 제조라고도 불리며 적층식 방법으로 층별로 재료를 연속적으로 제작하여 디지털 모델로부터 3D 물체를 만드는 공정입니다. 먼저, 해당 물체의 가상적인 3D 재현을 컴퓨터 지원 설계(CAD)를 이용하여 구현합니다. 그런 다음 해당 모델을 일련의 수평층으로 ‘절단’하여 해당 디자인을 3D 프린터가 읽을 수 있는 STL(표준 테셀레이션 언어) 파일로 전환합니다. 이 데이터는 프린터로 전송되고 프린터 설정이 결정됩니다. 최종 물체는 한 번에 하나의 층으로 생성되며, 이전 층에 각 층을 결합하여 쌓아 올립니다.  

다양한 소재로부터 높은 정밀성과 재현성을 가지고 상당히 복잡한 모양과 구조를 제작할 수 있는 능력으로 3D 프린팅은 항공우주, 자동차, 건설, 패션, 식품, 보석, 제조, 의료 분야에서 광범위한 애플리케이션을 위해 이용됩니다. 용융, 액상 또는 분말 상태의 소재로부터 다양한 기계적, 열적, 화학적 특성을 가진 물체를 3D 프린팅하는 기술은 수없이 많습니다.

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많이 사용되는 3D 프린팅 기술로는 다음과 같습니다.​

VAT 중합(Polymerization) 

수조형 중합작용은 광중합을 이용해 액상 폴리머 수지를 경화 및 고형화합니다. 이 방법을 이용한 광조형기술(SL)은 처음 개발되고 사용화된 3D 프린팅의 첫 번째 유형입니다. SL 프린터는 X-Y 축에 위치한 반사경을 사용하여 레이저 빔을 수지 수조에 조사하여 물체의 단면을 생성합니다. 디지털광원처리(DLP)는 LCD 스크린 또는 UV 광원의 프로젝터를 이용하여 빛을 투과 시켜 각 층을 생성합니다. 이러한 유형의 수지 기반 3D 프린팅은 전체 층이 한 번에 노출되어 신속하게 진행됩니다. 마스크 광조형기술(MLA)은 일련의 LED를 이용하여 UV 광선을 액정표시(LCD) 포토마스크를 통해 조사합니다.

융합증착모델링(FDM)

융합증착모델링(FDM)은 융합필라멘트제작(FFF) 또는 소재압출이라고도 하며 가장 일반적이며 저가의 3D 프린팅 기술입니다. 열가소성 필라멘트(예: PLA, ABS)의 스풀이 녹는점까지 가열되어 노즐을 통해 플랫폼으로 압출되면 용융된 소재는 냉각되어 고형화됩니다. 이 기술은 즉석 사용 제품을 위해 사출성형 및 현대적인 플라스틱 제조에 이용됩니다.

분말베드융합(Powder Bed Fusion) 

분말베드융합은 폴리머 또는 금속 분말을 열에너지원으로 경화하여 고형 플라스틱 또는 금속 물체를 생성합니다. 분말은 먼저 녹는점 바로 아래의 온도까지 가열됩니다. 그런 다음 층 위에 레이저가 투과되기 이전에 롤러가 매우 얇은 층의 분말을 빌딩 베드의 표면 위에 도포하여 융합합니다. 한 층이 완료되면, 분말 베드는 점진적으로 하강하여 다음 층을 형성합니다. 선택적 레이저 소결(SLS)은 레이저를 이용하여 폴리머 분말을 연속적으로 소결합니다. 선택적 레이저 용융(SLM)은 소결 대신 완전히 용융된 금속 분말을 사용합니다. 다른 형태의 금속 분말베드융합(Powder Bed Fusion)은 직접금속레이저소결(DMLS) 및 전자빔용융(EBM)을 포함합니다. 

분사(Jetting)

소재 분사는 잉크젯 프린터 기술을 이용하여 빌딩 플레이트에 광중합 또는 왁스의 미세한 방울을 분사합니다. 프린트를 하면서 동시에 자외선(UV)은 층을 경화합니다. 소재 분사(MJ)는 점 방식이 아닌 신속한, 라인 방식으로 소재를 침전시킵니다. 따라서 다중 물체를 한 라인에서 생산할 수 있습니다. 또한, 이 방식은 같은 물체에서 다른 소재를 인쇄할 수 있도록 합니다. 드롭온디맨드(drop-on-demand, DOD) 3D 프린팅 기술은 2개의 잉크젯 한 세트를 활용하여 최종 물체 소재와 용해성 지지 물질 모두를 동시에 침전시킵니다.