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최신 동향 기술3D 프린팅 기술

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1. 3D 프린팅의 기술 방식 분류
 3차원 조형물을 제작하기 위한 기존 방식은 재료를 자 르거나 깍아 생산하는 절삭가공방식이 대표적이며, 3D프린팅은 액체, 파우더형태의 폴리머(수지), 금속 등의 재 료를 적층하여 제조하는 방식으로 제작한다는 점이 가 장 큰 차이점이라 할 수 있다. 이렇게 제작하는 프로세 스의 차이를 강조하여 3D 프린팅을 적층제조(Additive Manufactuing)기술이라 하며, 상대적으로 복잡하고 긴 기존 공정과 비교하여 상대적으로 빠르게 제작할 수 있는 점을 강조하여 쾌속조형 (Rapid Prototyping) 제작 방식 이라 부르기도 한다. 3D 프린팅의 구현은 소재기술 또는 성형기법에 따라 다양하게 구현이 가능하며, 미국재료시 험학회(ASTM)에서 대표적인 7가지 3D 프린팅 기술방식 을 분류하였고, 다음과 같다. 

•광중합방식(PP, Photo Polymerization) 빛의 조사 로 플라스틱 소재의 중합반응을 일으켜 선택적으로 고형화시키는 방식, SLA, DLP가 대표적 방식 •재료압출방식(ME, Material Extrusion) 고온 가열 한 재료를 노즐을 통해 압력으로 연속적으로 밀어내 며 위치를 이동시켜 물체를 형성시키는 방식, FDM 이 대표적 방식
•접착제 분사방식(BJ, Binder Jetting) 가루형태의 모 재위에 액체 형태의 접착제를 토출하여 모재를 결합 시키는 방식, 3DP가 대표적 방식
•재료분사방식(MJ, Material Jetting) 용액형태의 소 재를 Jetting으로 토출하고 자외선 등으로 경화시키 는 방식, Polyjet이 대표적 방식
•분말적층용융방식(PBF Power Bed Fusion) 가루형 태의 모재위에 고에너지빔(레이저 또는 전자빔)을 주 사하며 조사해 선택적으로 결합시키는
방식, SLS가 대표적 방식
•고에너지 직접조사방식(DED, Direct Energy Deposition) 고에너지원(레이저 또는 전자빔)으로 원 소재를 녹여 부착시키는 방식,
DMT가 대표적 방식
•Sheet Lamination 방식이 있으며 얇은 필름 형태의 재료를 열, 접착제 등으로 붙여가며 적 층하는 방식

2. 3D 프린팅의 기술의 장점  

 3차원 조형물을 만들어 내기 위해 기존 기술은 중간재 를 대상으로 필요한 부분만 남기고 나머지 재료를 제거하 거나(절삭가공), 소재를 용융시켜 틀에 주입하여 형상을 만드는 (주물가공, 주조) 방법을 사용하였다. 이러한 기존 제조방식과 달리 선택된 부분만 반복적으로 적층하여 3 차원 조형물을 만들어 낼 수 있는 3D 프린팅 기술은 기존 기술 대비 상대적으로 복잡한 형상의 구현이 용이하고, 소재를 절감하며, 디자인 변경이 용이하고 다양한 산업과 연계 융합이 가능한 장점을 갖는다.

 •(복잡한 형상 구현) 작업물과 공구간 간섭이 최소화 되어 복잡한 형상 제조에 더욱 유리하며 적층방식의 제작으로 내부 형상 제작이 가능하다.

•(소재의 절감) 임의의 3차원 형상을 제작하는데 있어 전통적인 절삭가공과 비교하여 필요한 만큼의 소재 를 사용하므로 소재를 크게 절감할 수 있고,
또한 고 강도를 갖는 3차원 격자 구조의 설계기법을 기반으 로 형상의 무게를 크게 줄일 수 있다.

•(디자인 변경이 용이) 별도의 금형이 필요 없기 때문에 다품종 소량, 맞춤형 제작에 활용되며 제품개발 및 제작의 비용이 대폭 감소된다.


[출처]전자공학회지 2016. 10



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