3D프린터의 인쇄방식 'DLP,SLS,잉크젯,폴리젯'

 

3D프린터의 인쇄방식 'DLP, SLS, 잉크젯, 폴리젯'에 대해서 자세하게 알아보도록 하겠다. 3D프린터의 인쇄방식은 여러 가지로 나눠서 설명할 수 있다. 3D프린터가 상용화된 만큼, 기계와 사용법 또한 다양하게 상용화되어 있기 때문이다. 따라서 어떻게 출력이 되는지에 따라서 원하는 출력물의 결괏값을 얻을 수 있다. 

이번에는 3D프린터의 인쇄방식의 네 가지에 대해서 정리하여 보도록 하겠다.

 

 

DLP 인쇄방식의 개념과 장단점 

3D프린터의 인쇄방식으로 앞서 FDM, SLA를 살펴보았다. 다음으로 알아볼 3D프린터 인쇄 방식은 DLP이다. DLP는 (Digital Light Processing) UV 레이저가 선을 그리며 움직이는 SLA방식과 달리, 영상 프로젝터와 유사하게 자외선램프와 조광장치를 이용해 카메라 플래시를 터뜨리듯 단번에 한층 전체를 경화시킨다. 따라서 출력속도가 매우 빠르며, 고가의 레이저 스캐닝 기술이 필요 없기 때문에 SLA방식에 비해 저렴한 편이다. 나머지 장단점은 SLA와 비슷하다. 마찬가지로 레진의 유해성이 주의해야 한다. 

 

 

SLS 인쇄방식의 개념과 장단점 

SLS인쇄방식의 개념과 장단점에 대해서 알아보자.  SLS방식은 영어로'Selective Laser Sintering'라고 하며, 즉 선택적 레이저 소결방식으로 롤러를 이용해 분말 형태의 재료를 베드에 얇게 깐 다음, 레이저로 선택된 부분을 녹이고 굳히는 과정을 반복하는 방식이다. 이러한 소결과정을 통해 분말 재료가 서로 결합되어 레이어가 만들어진다. 소결 되지 않은 분말 형태는 그대로 남으므로 재사용을 할 수 없다. SLS방식에서는 소결 되지 않은 분말이 서포트 역할을 하기 때문에 별도의 서포트가 필요 없으며, 따라서 표면의 품질이 매우 좋다. 참고로 레이저를 재료를 가열하여 결합시키기만 하는 SLS방식과는 달리, 재료를 완전히 녹여서 붙이는 경우는 SLM 방식이라고 부른다. 이 경우 재료를 완전히 융해시키므로 에너지 소모량은 크지만 물성이 좋아진다.

SLS방식의 가장 큰 장점은 분말형태의 재료를 사용하므로 소재의 선택범위가 넓다는 점이다. 이이방식에서는 분말 입자를 균일하게 할 수만 있다면 어떤 재료든 사용 가능하다. 레이저의 출력을 재료에 따라 다르게 설정하기만 하면 된다. 그러나 분말 재료를 사용하는 것에는 여러 가지 단점이 존재한다. 먼저 분말 덩어리에서 출력물을 떼어내기 전에 완전하고 균등하게 냉각시키는 과정을 거쳐야 하는데, 이 과정에서 시간이 꽤 걸린다. 분말을 털어내기 위해 붓, 흡입기, 분사기 등을 사용해야 하는 점 또한 단점 중 하나다. 가장 큰 단점은 미세입자가 발생한다는 점이다. 일반적으로 발생하는 분말의 입자의 크기는 20~100으로 꽤 미세하다. 출력 중에는 이보다 작은 초미세입자가 방출되기도 한다. 이러한 미세입자는 인체에 유해하므로 절대 흡입해서는 안되며, 따라서 분말이 날리지 않도록 챔버나 흡입기 장치 같은 시설이 필요하다. 작업 시에는 보호마스크와 별도의 후처리 부스를 같이 사용하는 것이 좋다. 호흡기에 들어가는 순간, 플라스틱은 발암물질이 된다.  SLS 방식은 가공속도가 상당히 느린 편으로 정밀도 높은 대신에 출력비용이 비싸고 프린터 자체 가격도 최대 수억 원에 달한다. 2014년 이르러 관련 기술의 특허가 만료되면서 가격 인하의 기미가 보이지만, 앞서 설명한 기술적인 문제들 때문에 개인 사용

자에게는 매우 부적합하다. 

 

 

잉크젯 인쇄방식의 개념과 장단점 

잉크젯 인쇄방식의 개념과 장단점에 대해서 알아보자.  범위가 너무 포괄적이지만, 과거에는 이방식의 대표주자였던 지코퍼레이션사의 이름을 따서 지코프 방식이라고도 불렸다. 이방식의 기반 기술에서 이름을 따 잉크젯 방식이라고 부루는 경우가 많다. 잉크젯 출력방식은 널리 사용되고 있는 잉크젯 종이 프린터와 원리가 비슷하다. 잉크젯 종이 프린터에서는 종이 위에 잉크를 분사하지만, 여기에서는 분말 재료 위에 액체형태의 접착제를 분사하여 재료를 경화시킨다. 상대적으로 빠른 조형이 가능하며 접착제와 컬러용액을 분사가능하므로 색을 입힐 수 있다. 단 출력물의 내구성은 접착제에 의존하게 되므로 상당히 약한 편이며 분말을 사용한다는 점에서는 SLS방식과 같은 단점을 공유한다. 잉크

젯 방식의 프린터는 기본적으로 크기가 상당히 큰 편인 데다 가격 역시 수천만 원을 호가하므로 개인용으로는 적합하지 않다.

 

폴리젯 인쇄방식의 개념과 장단점

폴리젯 인쇄방식의 개념과 장단점에 대해서 알아보겠다. SLS방식과 잉크젯 방식을 섞은 듯한 새로운 방식인 폴리젯 방식이다. 이 방식에서는 헤드에서 분사한 레진을 즉시 UV램프로 경화시키면서 적층해나 간다. 수조를 전체 한 종류의 레진으로 채워야 하는 SLA 또는 DLP에 비해 여러 가지 재력 방식이다. 이스라엘의 오브젯사에서 2001년에 발표했고, 현재는 스트라타시스사에서 인수했다. 고가의 산업용 장비로 주로 판매되고 있으며, 재료가격도 매우 비싼 편이므로 일반 사용자가 접하기는 힘들다.

지금까지 총 여섯 가지 3D프린팅 방식에 대해서 간단하게 알아보았다. 각각 방식 모두 나름대로 장단점을 가지고 있으며, 앞으로 충분히 발전할 가능성이 있는 기술이다. 사용 환경이나 목적에 따라서 달라지겠지만, 자신만의 프린터를 집에 두고 사용하고 싶다면 FFF방식이 가장 적합하다. (FDM출력방식) 이 방식의 프린터는 프린터 자체의 가격뿐 아니라 소재의 가격도 저렴하고, 제작과 운용이 쉬운 편이므로 이제는 전문가 층을 넘어서 일반 사용자들에게도 보급되고 있다. 물론 출력 성능면에서는 다른 방식에 비해 한계가 있다고는 하지만, 오픈소스라는 강점에 힘입어 개량과 발전이 지속적으로 이루어지고 있다. 물론 최근에는 SLA, DLP 방식의 3D프린터 역시 데스크톱 시장에 점점 보급되고 있다. 그러나 이들이 개인용 프린터로서 자리 잡기는 쉽지 않을 전망이다. 프린터의 가격, 출력비용과 난이도, 그리고 환경적인 문제 등 아직 해결해야 할 숙제가 많이 남아있기 때문이다. 이제 이내용들을 바탕으로 3D프린터에 대해서 더 자세히 사용과 범위, 방향들을 알아보도록 하자.