3D 프린터를 이용한 RP(Rapid Prototyping) 제작 작성자 : 정대하 항공우주특성화 대학원
3D 프린터란 ? - 상품을 내놓기 전 시제품을 만들기 위해 사용. - 미국 3D Systems 사에서 세계 최초 개발. -3 차원 설계도를 읽어 입체적인 물건을 인쇄. - 건설 & 자동차 업계에서 많이 사용. 3D 프린터의 원리 : 쾌속 조형 방식 - 입체적으로 그려진 물건을 마치 미분하듯이 가로로 1 만개 이상 잘게 잘라 분석. - 아주 얇은 막 (Layer) 을 한 층씩 쌓아 물건의 바닥부터 꼭대기까지 완성.
1) 파우더를 이용한 쾌속 조형 방식 - 석고나 나일론 등의 가루를 재료로 사용. - 재료가 담겨있는 통에 프린터 헤드가 지나가면서 바인더라는 접착제를 뿌림. - 접착제를 뿌린 곳에 가루 입자가 서로 엉겨 붙어 고체가 되고 그 위에 다시 가루를 뿌 리고 다시 바인더를 뿌린다. 이 방식을 반복해 한 층씩 쌓아서 제품을 완성. - 시간당 2.8cm 씩 적층 가능.
2) 파우더를 이용한 쾌속 조형 방식 - 광경화성 플라스틱을 녹인 액체 ( 레진이라 부름 ) 를 재료로 사용 - 빛 ( 자외선 ) 이 닿으면 딱딱하게 굳는 광경화성 플라스틱이 담기 용기에 접착액 대신 빛 을 쪼인다. 빛을 쪼인 레진은 빛의 모양에 따라 굳는다. 굳어진 레이어는 액체 속으로 잠기고 표면은 다시 액체가 된다. 그 위로 설계에 따라 빛을 쪼여준다. - 제품이 점점 레진에 잠기면서 완성 - 제품이 액체에 둥둥 뜨거나 모양이 망가지는 것을 방지하기 위해 플라스틱 레이어를 만들 때마다 지지대를 달아준다.
3) 플라스틱 실를 이용한 쾌속 조형 방식 - 플라스틱 실 ( 열경화성 플라스틱을 실처럼 자아낸 고체 ) 을 재료로 사용 - 고온에서 녹는 열경화성 플라스틱은 실처럼 자아내 실타래처럼 칭칭 감아둔다. 한 줄 을 끌어서 프린터에 펜처럼 생긴 노즐로 뽑아낼 수 있게 연결한다. 펜촉 같은 노즐 끝부 분에 순간적으로 7~800 도의 열을 가하여 압출한다. 압출된 층이 고화되면, 노즐이 고 화된 층위로 이동하여 재료를 그 위에 다시 압출해서 한 층씩 형상을 구현한다.
CatalystEX -3 차원 도면을 불러와 3D 프린터로 제작 명령을 내리는 소프트웨어.
General - Properties - 레이어의 두께를 설정. - 제품의 내부를 비울 것인지 채울 것인지 결정. - 서포트의 적층 방식을 결정. - 인쇄할 제품의 수. - 사용할 단위계. - 제품의 스케일 설정.
Orientation - 제품을 인쇄할 방향을 설정 – 서포트 사용량과 전체적인 제품의 Quality 를 결정.
Process STL -3 차원 도면을 분석하여 레이어를 나누고 Toolpath( 노즐이 움직이는 길 ) 를 생성.
Pack - 생성된 CMB 파일을 불러들여 오븐 내에서의 작업 방향, 위치 등을 결정.
Printer Status - 현재 작업 진행 상황, 재료의 남은 양 등을 파악할 수 있음.
Printer Services -3D 프린터의 작업 내역, IP 설정, S/W 유지 보수 기능등을 담당.
3D 프린터의 조형 모습
Samples
Quality 결합부 계단 적층
Post-Processing 퍼티 작업도색 작업
Product