[부산대 어드벤처 디자인] 6장 3D 모델링 및 프린팅 예비보고서

문서 내 토픽

1. 적층제조(Additive Manufacturing)

적층 제조는 디지털 모델에 따라 재료의 레이어를 하나씩 지정하여 물리적 (또는 3D) 객체를 만드는 프로세스입니다. 절삭 제조와 달리 부품을 추가하여 최종 제품을 형성하는 것이 특징입니다.
2. 절삭제조(Subtractive Manufacturing)

절삭 제조는 큰 덩어리를 조각하듯이 깎아내는 방식입니다. 절삭형은 여분을 깎아내 재료가 손실되지만, 적층형은 여분 재료의 손실이 없다는 장점이 있습니다.
3. FFF(Fused Filament Fabrication)

FFF 방식은 실 형태의 고체 필라멘트를 순간적으로 녹여서 한 층씩 쌓아 올려 원하는 형태를 완성하는 프린터 출력 방식입니다. 간단한 작동법, 쉬운 접근성, 합리적인 비용, 긴 출력 시간, 그리고 표면의 적층 무늬와 서포터가 필요하다는 특징이 있습니다.
4. SLA(Stereolithography Apparatus)

SLA 방식은 액상 레진이 담긴 수조에 레이저를 쏘면 그 위치의 레진이 굳어져 한 층의 레이어가 형성되는 3D 프린터 출력 방식입니다. 우수한 출력 표면 상태, 낮은 고장 가능성, 다소 비싼 가격, 그리고 보관/관리의 어려움이 특징입니다.
5. SLM(Selective Laser Melting)

SLM 방식은 금속 소재를 출력하는 3D 프린터에서 80% 이상 사용되는 방식으로, 높은 강도와 정밀도를 자랑합니다. 다양한 금속 재료를 사용할 수 있어 자동차, 의료, 우주, 항공 등 여러 산업 분야에서 활발하게 기술을 적용하고 있습니다.
6. 서포트

서포트는 출력하는 동안 형상의 돌출 부분을 받쳐주는 구조물입니다. 복잡한 형상을 서포트 없이 출력할 경우 필라멘트가 제대로 굳기 전에 밑으로 흘러내리거나 형상이 부러지거나 쓰러질 수 있어 서포트가 필요합니다.
7. 오버행 각도

오버행 각도는 3D 프린터가 서포터 없이 출력을 할 수 있는 한계 각도로, 서포트가 생성되기 시작하는 각도를 말합니다.

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1. 적층제조(Additive Manufacturing)

적층제조는 3D 프린팅 기술의 핵심으로, 기존의 절삭 가공 방식과는 달리 재료를 층층이 쌓아 올려 제품을 만드는 방식입니다. 이 기술은 복잡한 형상의 제품 제작이 가능하고, 재료 사용량이 적어 자원 절감 효과가 있으며, 제품 개발 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있습니다. 최근 들어 기술의 발전과 함께 다양한 재료와 응용 분야가 늘어나고 있어, 제조업의 혁신을 이끌어 낼 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있습니다.
2. 절삭제조(Subtractive Manufacturing)

절삭제조는 전통적인 제조 방식으로, 재료에서 불필요한 부분을 제거하여 원하는 형상의 제품을 만드는 방식입니다. 이 방식은 정밀한 가공이 가능하고, 다양한 재료에 적용할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 재료 손실이 크고, 제품 개발 시간이 오래 걸린다는 단점이 있습니다. 최근에는 CNC 기계 등 자동화 기술의 발전으로 생산성이 향상되고 있지만, 적층제조 기술의 발전에 따라 점차 그 비중이 줄어들고 있는 추세입니다.
3. FFF(Fused Filament Fabrication)

FFF는 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 기술 중 하나로, 열가소성 플라스틱 필라멘트를 녹여 층층이 쌓아 올리는 방식입니다. 이 기술은 저렴한 장비 비용과 다양한 재료 선택 가능성, 그리고 비교적 간단한 작동 방식 등의 장점이 있어 개인 사용자와 소규모 기업에서 많이 활용되고 있습니다. 하지만 출력 속도가 느리고 표면 품질이 다른 기술에 비해 낮다는 단점이 있어, 산업용 응용 분야에서는 점차 다른 기술들이 주목받고 있는 추세입니다.
4. SLA(Stereolithography Apparatus)

SLA는 액체 상태의 광경화성 수지를 레이저로 경화시켜 제품을 만드는 3D 프린팅 기술입니다. 이 기술은 높은 해상도와 정밀도, 그리고 매끄러운 표면 품질을 가지고 있어 주로 시각화 모형, 의료 분야, 보석 제작 등에 활용됩니다. 또한 다양한 수지 재료를 사용할 수 있어 응용 범위가 넓습니다. 다만 장비 가격이 비싸고 후처리 공정이 복잡하다는 단점이 있습니다. 최근에는 DLP(Digital Light Processing) 기술 등 SLA 기술의 발전으로 이러한 단점들이 점차 개선되고 있습니다.
5. SLM(Selective Laser Melting)

SLM은 금속 분말을 레이저로 선택적으로 용융시켜 제품을 만드는 3D 프린팅 기술입니다. 이 기술은 금속 부품 제작에 특화되어 있으며, 복잡한 형상의 제품 제작이 가능하고 경량화가 용이하다는 장점이 있습니다. 또한 기존 제조 방식에 비해 재료 사용량이 적고 제품 개발 시간을 단축할 수 있습니다. 하지만 장비 가격이 비싸고 출력 속도가 느리다는 단점이 있어, 주로 항공, 의료, 자동차 등 고부가가치 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 최근 기술 발전으로 이러한 단점들이 점차 개선되고 있는 추세입니다.
6. 서포트

3D 프린팅에서 서포트는 제품 제작 시 필요한 필수적인 요소입니다. 서포트는 제품의 과다한 오버행 부분이나 내부 공간을 지지하여 안정적인 출력을 가능하게 합니다. 서포트 구조는 제품 설계 단계에서부터 고려되어야 하며, 출력 후에는 제거 과정이 필요합니다. 서포트 제거 방식과 재료 선택은 제품의 품질과 생산성에 큰 영향을 미치므로, 3D 프린팅 공정 전반에 걸쳐 서포트에 대한 고려가 필요합니다. 최근에는 서포트리스 기술 등 서포트 없이 출력할 수 있는 기술들이 개발되고 있어, 서포트 관련 이슈들이 점차 해결되고 있는 추세입니다.
7. 오버행 각도

3D 프린팅에서 오버행 각도는 제품 설계 시 매우 중요한 고려 사항입니다. 오버행 각도는 제품의 특정 부분이 수직 방향으로 지지되지 않고 공중에 떠 있는 정도를 나타내는 것으로, 이 각도가 너무 크면 안정적인 출력이 어렵고 서포트 구조가 필요해집니다. 일반적으로 45도 이하의 오버행 각도를 권장하지만, 재료와 출력 기술에 따라 다릅니다. 오버행 각도를 최소화하기 위해서는 제품 설계 단계에서부터 이를 고려하여 형상을 최적화해야 합니다. 또한 출력 공정에서도 적절한 서포트 구조와 출력 방향 설정 등이 필요합니다. 오버행 각도 관리는 3D 프린팅의 품질과 생산성 향상을 위해 매우 중요한 요소라고 할 수 있습니다.

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2021.04.25· 4페이지