[첨단 헬로티]

3D프린팅은 아웃소싱 비용 절감, 반복 작업 가속화, 생산 및 원형 제작 최적화 등의 강점을 앞세워 빠른 발전을 이루고 있다. 이는 3D프린팅 기술과 소재의 끝없는 진화가 있었기에 가능했다. 특히 3D프린팅 소재 개발은 산업 전반에 걸쳐 실현 가능한 응용 분야를 확장시키고 있다. 

▲사진 : 게티이미지뱅크

빠르게 진화하는 3D프린팅 소재

플라스틱은 3D프린팅 분야에서 다양한 용도로 활용되는 소재다. 현재는 고성능 엔지니어링 폴리머, 탄성 소재, 복합재 등이 광범위하게 사용된다. 플라스틱은 유연성, 내구성, 강성, 인성, 안전성 등의 측면에서 최적의 부품으로 손꼽힌다. 

플라스틱 기술 혁신으로 인해 수요가 많은 기타 특성 중에서도 생체 적합성, 내열 및 방수 특성을 제공한다. 점차 3D프린팅의 활용 경계가 확장되고 정밀 솔루션이 등장하면서, 소재와 관련한 3D프린팅 기술이 작동하는 방식을 이해해야 할 필요성이 커지고 있다. 

이에 3D프린터 기업 3D시스템즈는 실용적인 접근 방식을 취해 독특하고 관례적인 비교 기준을 정의해 플라스틱 소재를 그룹화 한 백서를 공개했다. 특성 및 용도 범주로는 주조, 복합재, 풀 컬러, 범용, 견고성 및 내구성, 고온, 투명성 및 생체 적합성 등이 있다.

각 용도 범주에 속한 다양한 소재는 다양한 3D프린팅 공정에 의존하며, 원형 제작 및 생산과 관련해 다양한 장점 및 이점을 제공할 수 있다. 몇 가지 3D프린팅 소재를 알아보도록 하자. 

▲범용적 활용이 가능한 탄성소재 ‘DuraForm TPU’

풀 컬러가 가능한 ‘VisiJet PXL’은 고해상도 CMYK 부품으로서 단색에서 풀 CMYK 컬러까지 가능하다. 더 강한 원형 제작을 위한 ColorBond 용침재부터 왁스에 이르는 다양한 마감 처리 옵션과 호환된다. 

범용적으로 활용이 가능한 ‘DuraForm TPU’ 탄성소재는 고무와 유사한 탄성 소재로서 평균 이상의 내구성과 인열 저항성이 양호한 열가소성 레진이다. 이 소재는 고무와 유사한 속성을 지닌 기능성 원형 제작이 가능해 개스킷, 호스, 실 등으로 활용된다. 

‘FabPro Elastic BLK’는 설계 및 원형 제작을 할 수 있는 탄성소재다. 이 소재는 유사 고무 형태로 우수한 압축 특성과 높은 연신율을 자랑한다. 오버몰드, 날씨 내후성, 틈마개, 그로밋 등으로 제작할 수 있어 설계 검증 및 테스트에 적합하다. 

‘Accura Xtreme’은 3D시스템즈의 SLA프린터에서 사용할 수 있는 회색 플라스틱 소재다. 초강력 플라스틱으로서 내구성 있는 성형 플라스틱의 모양과 느낌을 지니고 있다. 이 소재는 고속 원형 제작이 가능하며, 기능적 어셈블리, 스냅핏 구성품, 가정용 전자기기 구성품 등에 활용된다. 

▲설계 및 원형 제작에 활용되는 탄성소재 ‘FabPro Elastic BLK’

한편, 고온에 적합한 소재로는 MJP 유사 ABS 내열성 플라스틱 소재 ‘VisiJet M3-X’,  강성이 매우 높은 황색 소재 ‘Figure4 HI TEMP 300-AMB’, SLA 세라믹 강화 복합재 ‘Accura PEAK’, ‘DuraForm Prox HST Composite’ 등이 있다. 

용도에 따라 다변화 하다

최근 3D프린팅 소재 분야에서는 우수한 강성과 내구성을 지닌 제품들이 등장하고 있다. 유사 ABS 소재인 ‘Accura 55’의 경우, 견고하고 정확한 기능성 부품으로서 설계 검증이나 기능성 원형 제작, 내구성 강한 어셈블리 및 스냅핏 등의 공정에 활용된다. 

고성능 합성 물질인 ‘Accura HPC’는 안정적인 고강성 부품으로, 풍동 모델, 자동차 엔진룸 부품, 지그·고정 장치 도구 등에 쓰인다. 또한, ‘ProX’과 함께 사용할 수 있는 흰색 나노 복합 소재이기도 해 고속 생산이 가능하다는 장점이 있다. 

‘DuraForm ProX AF+’는 탁월한 표면 마감 처리와 일관된 기계적 속성을 가진 소재로, 자동차·항공우주·소비재 등 기능적 원형 제작 및 소량 생산 부품 제작에 활용된다. 금속성 표면 마감 처리와 높은 강성을 갖추고 있어 하우징 및 인클로저, 복잡한 스냅핏 어셈블리 등에도 쓰인다. 

▲3D프린팅 소재 분야에서는 우수한 강성과 내구성을 지닌 제품들이 등장했다. 

한편, 3D시스템즈에서는 생체적합성에 부합하는 소재도 개발됐다. 생체적합성 및 경질 플라스틱 소재인 ‘Figure4 MED-AMB 10’은 의료 및 산업 응용 분야에 적합하다. 이 소재는 견고함과 내열성, 내습성 등의 특성을 갖춰 외과 드릴 가이드, 부목, 해부학에 쓰이는 뼈 모형 등의 제작에 활용된다. 또한, 고온에서 진행되는 멸균 테스트도 진행할 수 있다. 

이외에도 주조가 가능한 왁스 소재인 ‘VisiJet M2 ICast’는 기존 주조 워크플로우에 원활하게 통합돼 반복 가능한 주조 패턴에 사용할 수 있는 100% 왁스다. 이 소재는 기존의 소모성 왁스 주조 프로세스 및 장비를 통해 신뢰할 수 있는 성능과 결과를 얻을 수 있는 내구성이 강한 고품질 패턴을 제공한다.