3D 프린터의 원리 (개인용)

한마디로 3D 프린터라고해도 그 원리는 다양한 방식의 것이 존재합니다. "3D 프린터의 종류"에서 설명했지만, 개인용 3D 프린터의 주요 방식은 열 용해 적층 법 (FDM)입니다. 녹은 수지를 다지면서 적층 해 나가는 타입입니다. 
3D 프린터를 선택할 경우, 「개인」및 「업무 용 '으로 한정하지 않고, 어떤 방식의 것이 존재하는지 이해하고 있어야합니다. 
3D 프린터 방식은 다음의 5 가지 주요 것으로됩니다.

 

· 열 용해 적층 법 
· 광 조형 
잉크젯 방식 
분말 석고 조형 
분말 소결 조형

 

각각 유효한 물자가 다르거 나, 조형의 정확도 (아름다움)가 다르거 나합니다.

 

조형 방식	원리	재료	치수 정밀도
열 용해 적층 법 (FDM)	용융 수지를 압출 적층	ABS, PLA, 나일론 등	〇
잉크젯 방식	용융 수지를 자외선 경화 또는 접착	광경 화성 수지  아크릴  ABS 계열  PP 계열	◎
광 조형	용융 수지를 레이저로 치료	에폭시  PP 계열  ABS 계열 등	◎
분말 석고 조형	접착	석고	〇
분말 소결 조형	레이저 소결	나일론  스테인리스  티타늄 등	△

 

열 용해 적층 법

 

열 용해 적층 법은 개인용 3D 프린터의 주류를 이루고있는 방식입니다. FDM 법라고도 1980 년 후반에 스토라테시스 사가 특허를 보유하고 있으며, 2009 년에 특허가 만료됨에 따라 가격 파괴가 발생 개인용 3D 프린터에 적용이 진행되었습니다.

 

릴 형태로 감긴 수지를 노즐의 첨단에있는 히터로 가열하여 녹여 밀어 내면서 조형합니다.

 

 

사용되는 수지는 ABS와 PLA 등의 열가소성 수지라고하고, 열을 가하면 녹는 수지입니다. 
ABS 수지는 아크릴로 니트릴 (A) 부타디엔 (B) 스티렌 (S)의 머리 글자의 약자이며, 일반 제품에서도 범용 적으로 이용되는 수지입니다. 강도가있는 수지이기 때문에 힘이 가해 것에도 사용할 수 있습니다.

 

조형시 형상을 깨끗하게 유지하기 위해 지원 재료를 필요로하는 경우도 있습니다. 지원 재료는 PLA와 PVA (폴리 비닐 알코올) 등이 사용됩니다. PVA는 물에 녹는 물질이므로 조형 후의 제거가 용이합니다.

 

 

열 용해 적층 법은 여러 재료를 사용할 수있는 타입이 있으며, 그 경우의 노즐은 2 개 또는 3 개입니다. 
여러 노즐이있는 경우 2 가지 이상의 재질과 색상을 사용한 조형물을 만들고, 앞에서 언급 한 지원 재료를 사용한 조형물을 만들 수 있습니다.

 

그림과 같이 노즐 선단에서 수지와 지원 재료가 밀려 있습니다. 노즐 히터에 의해 수지가 녹아 1 층 분의 수지가 밀려 있습니다. 1 층째가 조형있는 테이블이 1 층만큼 감소합니다. 이 거리를 "적층 피치"라고합니다.

 

 

 

따라서 적층 피치보다 미세한 형상을 만들 수 없다는 것입니다. 정밀도를 요구하는 경우 적층 피치가 세세한 조형 장치를 이용하거나 광 조형 등 업무용 조형기에서 조형 할 수 있습니다.