3D프린터의 원리와 종류에 대해 알아보자

안녕하세요. 공방나즌입니다.

본격적으로 3D프린팅 작업을 하기에 앞서(프린터가 도착하지 않았기 때문이 아닙니다.), 3D프린터에 대한 개념을 어느 정도 정립하고 가는 것이 어떨까 생각합니다. 3D프린터는 사실 우리가 알고있는 2D프린터와 완전하게 다른 것은 아닙니다. 레이저 프린트된 출력물을 손으로 만져보면 인쇄된 부분이 미세하게 볼록 솟아있는 것을 느낄 수 있죠. 이것은 종이 위에 분말 형태의 토너가 정전기에 의해 융착되었기 때문입니다. 즉, 미세하게나마 볼륨이(Z좌표 값이) 생겼다는 뜻입니다. 3D프린터는 이와 같은 과정을 n번 반복해 적층하면서 볼륨을 만들어내는 작업을 하는 기계입니다. 기존 프린터가 한번 하던 일을 여러 번 반복한다는 점에서 서로가 완전히 다른 것은 아니라고 말씀드린 것입니다. 그렇다면 어떤 재료를 적층할 것인가가 궁금할 수 있겠죠? 3D프린터의 종류를 나누는데는 여러 가지 요소들이 기준으로 작용하지만, 보통은 사용하는 재료에 따라 그 종류를 구분합니다.

 

흔히 접할 수 있는 3D프린터의 재료는 크게 세 가지 정도로 나눌 수 있습니다. 열가소성 플라스틱 필라멘트, 광경화성 수지(레진), 분말형태의 합성수지 또는 금속이 바로 그것입니다. 재료의 형태가 같더라도 프린터의 종류를 일컫는 말에는 여러 가지가 있습니다만, 이번에는 가장 대표적인 한가지씩만 알아보도록 하겠습니다.

FDM 프린터

먼저 가장 대중적으로 보급되어있는 FDM(Fused Deposition Modeling) 프린터입니다. FDM은 열가소성 플라스틱으로 만들어진 필라멘트에 열을 가해 노즐을 통해 사출하면서 적층하는 방식입니다. 다른 3D프린터들에 비해 가격이 월등히 저렴하기 때문에 많이 보급되어있지만 그만큼 한계가 분명한 방식이기도 합니다. 플라스틱을 사출해 적층하는 방식이다 보니, 출력물의 표면에 적층된 레이어들의 결이 그대로 보인다는 단점이 있습니다. 이를 해결하기 위해서 사포질, 퍼티작업 등의 후공정 작업이 필요합니다.

SLA 프린터

다음은 SLA(Steeo Lithography Apparatus) 프린터입니다. SLA는 광경화성, 즉 빛특정파장의 빛을 받으면 굳어지는 성질을 가진 액체를 주재료로 합니다. 요즘 유행하는 레진아트에 쓰이는 것과 같은 재료라고 보시면 됩니다. SLA는 FDM에 비해 프린터 자체의 가격도 비싸고 특수한 재료를 사용하기 때문에 그 재료의 값도 더 비싸다는 단점이 있습니다. 하지만 FDM방식처럼 출력물의 표면에 결이 생기지 않고 매끈한 표면을 만든다는 것은 큰 장점입니다.

SLS 프린터

마지막으로 SLS(Selective Laser Sintering) 프린터는 분말을 재료로 사용합니다. 재료의 형태가 분말이라면 모래, 금속, 합성수지 등 어떤 것으로도 출력할 수 있습니다. SLS 방식은 약자로도 알 수 있듯이 레이저를 이용해 분말을 접착시켜 형태를 만드는 기술입니다. 이 방식으로 얻은 결과물들은 정밀도와 강도가 매우 우수하다는 장점이 있습니다. 출력속도도 비교적 빠른 편이며 다양한 재료로 출력할 수 있다는 것도 큰 강점입니다. 하지만 장비 자체가 크고 가격이 매우 비싸기 때문에 가정이나 소규모 업종에서는 사용하지 않는 방식입니다. 여담으로, 회사일 때문에 SLS방식으로 출력한 제품을 받아본 적이 있었는데 개인적으로는 그 거칠거칠한 표면도 나름의 매력이 있다고 느꼈습니다.

 

오늘은 이처럼 프린터의 재료에 따른 분류를 알아보았습니다만, 이 밖에 기계의 구동방식에 따른 분류도 있습니다.

(x,y,z축이 각각 어떻게 거동하는지에 따라서..등등) 다음기회에 다른 분류방식에 대해서도 공부해보고 소개해보도록 하겠습니다.