판재 적층 방식(SL) 알아보기 : LOM, SDL

ASTM(미국재료시험협회)과 ISO(국제표준화기구)에서 3D프린터에 대해 7가지 프린팅 방식을 분류하였는데요, 오늘은 SL방식이라고 불리는 판재 적층 방식에 대해 알아보려고 합니다.

먼저 3D프린터의 기본 방식 7가지에 대해 알아볼께요!

① 접착제 분사식(Binder Jetting, BJ)

1) 3DP(3 Dimension Printing)

② 에너지 집중식 퇴적 방식(Directed Energy Deposition, DED)

③ 재료 압출식(Material Extrusion, ME)

1) FDM(Fused Deposition Modeling)

④ 재료 분사식(Material Jetting, MJ)

1) Polyjet

2) MJM(Multi Jet Modeling)

⑤ 분말 소결식(Powder Bed Fusion, PBF)

1) SLS(Selective Laser Sintering)

⑥ 표면 접착식(Sheet Lamination, SL)

1) LOM(Laminated Object Manufacturing)

⑦ 광수지화 방식(Vat Photopolymerization, VP)

1) DLP(Digital Light Processing)

2) SLA(Stereo Lithography Apparatus)

 

이중에서도 SL방식 즉 표면접착식, 시트적층방식, 판재적층방식으로 불리는 이 방식에 대해 알아볼께요.

이 방식의 대표 기술로는 LOM, SDL, RLM, Ultrasonic 등이 있고, 얇은 필름 형태의 재료나 마문지와 같은 얇은 두께의 종이, 롤 상태의 PVC laminate 같은 소재를 CO2레이저나 정밀 커터로 자른 뒤 열로 가열해서 접착제 등으로 접착해 형상을 만드는 방식입니다.

다른 방식에 비해 상대적으로 산업 응용력이 떨어진다는 단점이 있으며 다른 방식에 비해 소외된 방식 중 하나입니다.

 

그렇다면 판재적층방식의 대표 기술들에 대해 알아볼까요?

 

1. LOM(Laminated Object Manufacturing)

1) LOM방식이란?

- 개체 접합 조형, 박막적층방식이라고 불리는 이 방식은 Laminated Object Manufacturing의 약자로 LOM방식이라고 불리며 디자인한 모델의 단면 모양대로 잘려진 점착성 있는 종이, 플라스틱, 금속판 등을 접착제로 한층 한층 붙여 형상을 만드는 방식입니다.

 

이 방식은 이해하기 쉬우면서 화학반응이나 열처리 과정이 없어 다른 방식에 비해 ㅂ매우 간단한 방식이다.

2) 원리

- 접착제가 코팅된 소재를 공급해 칼이나 레이저로 자르고 한 레이어가 완성되면 플렛폼이 하강하면서 새로운 시트를 공급하고 가열된 롤러를 이동해 시트에 접착제를 용융시킵니다.

① 재료 시트가 가열된 롤러로 기본 구조물에 붙여진다.

② 레이저가 모델 한층의 형상대로 잘라내고 그 외 필요없는 부분은 제거된다.

③ 적층이 완료된 플랫폼은 하강한다.

④ 새 재료 시트가 플랫폼 위로 다시 올라간다.

⑤ 적층 될 층을 조형중인 모델에 붙이기 위해 플랫폼이 다시 위로 올라간다.

⑥ 위 과정을 반복해 형상을 만든다.

3) 특징

- 이 방식은 절삭가공방식과 적층가공방식을 혼합한 방식으로 절삭가공방식의 단점을 가지고 있는데요, 다른 3D프린팅 방식과는 달리 물체 내부가 빈 형태의 프린팅은 불가능합니다.

(1) 장점

① 비용이 저렴하다.

② 목재 재질 형상 구현이 가능하다.

③ 화학반응이나 열처리 과정이 불필요하다.

④ 실사와 같은 색상으로 출력 가능하다.

 

(2) 단점

① 시트 소모가 많다.

② 재료 사용 유연성이 떨어진다.

③ 종이를 사용할 경우 내구성이 약하다.

④ 내부가 비어있는 구조는 불가능하다.

2. SDL

1) SDL이란?

- Selective Deposition Lamination의 약자로 선택적 박판 적층이라는 뜻을 가진 이 방식은 아일랜드 엠코어 테크놀러지스에서 개발한 기술로 종이를 이용해 제품을 인쇄하고 접착한 종이를 잘라 입체 형상을 만드는 방식입니다.

첫 종이에 접착제를 도포하고, 다음 종이를 겹쳐서 열을 가해 서로 접착시키고, 커팅을 통해 한레이어를 잘라내고 다시 종이를 접착시켜 형상을 만드는 방식입니다.

2) 원리

① 새 용지 시트로 급지 기구를 이용해 종이 소재를 프린터에 공급한다.

② 이전 층에 겹쳐 접착제가 칠해진 시트를 상단 열판까지 이동시켜 압력을 가한다.

③ 압력을 가하면 두 종이는 접착되고 출력 부품의 가장자리에 해당하는 물체의 윤곽에 따라서 커팅 날이 tungsten carbide blade 로 한 번에 한 장의 용지를 절단하고 빌드 플레이트를 레이어 높이만큼 이동한다.

④ 표준 복사기 용지를 3D프린터로 컬러 인쇄하고 인쇄된 용지를 다시 공급한다.

⑤ 접착제를 사용해 이전 층에 고정하고, 공급되는 각각의 새로운 층은 3차원 데이터에 따라 선택적으로 증착된다.

⑥ 3D프린터는 롤 형태로 종이를 공급하고 3D프린터에서 컬러 인쇄와 출력을 진행한다.

지금까지 SL방식이라고 불리는 판재적층방식에 대해 알아보며 그 대표적인 기술 중 LOM방식과 SDL방식에 대해 알아보았는데요, 저도 이 방식에 대해서는 생소해서 공부해야 했는데 종이를 이용해 모형을 만든다고 생각해서 종이접기 형식을 생각했는데 보통의 3d프린터처럼 형상이 만들어지는 것을 보고 조금 신기했네요!