플라스틱제품 제조 업체에서 PROTOTYPE제작하기.

따뜻한 봄이 지나가고 여름이 물씬 다가왔습니다.

뉴스 기사를 보니 이번 주부터 본격적으로 여름 날씨를 느낄 수 있다고 하는데요, 날씨가 갑자기 더워지면 큰일인데, 다들 건강에 유의하세요!

PROTOTYPE제작, 다른 말로 시제품제작이라고도 하는 이것은 시험 삼아 만들어 본 제품을 뜻하는데요, 제품을 만들기 전 확인과 테스트를 위해 만드는 것을 말합니다.

프로토타입은 주로 플라스틱이나 금속으로 만드는데 전에는 두 가지 모두 CNC가공으로 제작했었다면 최근에는 3D프린터로 제작하는 추세입니다.

 

플라스틱제품제조에 있어 제작 방식은 다양하지만 그 어떤 방식보다 빠르고, 저렴하게 제작할 수 있으며 크기에 구애받지 않고 크기가 크나 작으나 모두 제작가능하고, 무엇보다 아무리 어렵고 복잡한 형상이라도 구현가능하기 때문입니다.

RP(Rapid prototype)의 기본적인 작동 원리는 X, Y, Z 세 가지 축을 움직이며 소재를 녹여 쌓아 올리며 형상을 만드는 형태입니다.

 

한층 한층 쌓아 올려 형상을 만드는 방식인 만큼 공중에 떠서 있거나 속이 비어있는 부분은 출력물을 지탱하고, 형상이 어그러지지 않게 지지대를 세웁니다.

쾌속조형방식의 종류가 다양한데 그중에서도 플라스틱제품제조를 위해 많이 사용하는 방식은 FDM과 SLA입니다.

 

Stereo Lithography Apparatus는 1980년대 처음 개발이 되어 나온 최초의 광경화성 프린터로 액체상태의 광경화성 레진에 레이저를 쏘면 액체가 굳으면서 형상을 만드는 방식입니다.

이 방식의 경우 출력물의 퀄리티가 높고, 출력속도가 매우 빠르다는 장점이 있지만 장비와 소재가 비싸고, 출력 시 냄새가 나서 환기가 필요합니다.

SLA방식의 장비는 FDM장비에 비하면 가격 차이가 크고, 프린터와 재료인 레진의 가격이 고가로 개인적으로 구매해서 사용하기는 어렵습니다.

무엇보다 레진의 소재에 따라서 세척과 경화작업이 필요할 수 있어서 후처리가 번거롭다는 단점이 있습니다.

 

그러나 출력물의 퀄리티가 굉장히 좋고, 표면이 매끄럽게 나오며 복잡한 구조의 형상도 출력가능하기 때문에 정교한 작업이 필요한 사람들이 많이 찾는 방식입니다.

또 다른 방식인 Fused Deposition Modeling는 가장 대중화된 방식으로 가열된 노즐을 통해 필라멘트를 압출하여 층층이 쌓아 올려 형상을 만드는 방식입니다.

 

이 장비의 경우 사용법이 간단해서 작동이 쉽고, 별도의 가공 장비가 필요하지 않으며 내구성이 좋고, 원료 수급이 쉽습니다.

그러나 출력시간이 오래 걸리고, 정밀도가 떨어지며 출력 표면이 거친 편입니다. 무엇보다 원료가 제한적이라는 단점이 있습니다.

 

재료는 필라멘트라는 얇은 실 같은 소재를 사용하는데 주로 PLA와 ABS를 사용합니다.

Poly-Lactic Acid는 옥수수, 사탕수수 등과 같은 식물성 전분에서 추출한 원료로 만들어지는 친환경 수지로 자연에서 추출했기 때문에 환경 오염을 일으키는 플라스틱 대체 소재로 각광 받고 있습니다.

 

이 소재는 강도와 내구성이 높고, 층 사이사이 접착력이 우수하며 열 수축에 강해 출력이 쉽기 때문에 히팅베드를 사용하지 않아도 된다는 장점이 있으며 무엇보다 친환경 소재이기 때문에 인체에 해롭지 않습니다.

다만 높은 온도에서 출력물의 변형이 쉽게 생길 수 있고, 출력 후 서포트 제거 및 후가공이 어렵다는 단점이 있습니다.

Acrylonitrile Butadiene Styrene는 우리가 일상 속에서 흔히 쓰는 플라스틱 컵, 마우스 등이 이 소재로 만들어졌으며 가장 대중적이고 구하기 쉽습니다.

이 재료는 내구성, 내열성이 높으며 단단하다는 장점이 있으며 아세톤에 녹는다는 특징을 가지고 있어 후가공에 용이합니다.

무엇보다 표면 광택은 다소 적지만 표면 조도는 뛰어나다는 장점 갖고 있습니다.

 

다만 한편으로는 다루기 까다로운 소재이기도 합니다.

열 수축에 약해 뒤틀림 현상이 생기면서 모형의 변형이 생길 수 있고 수축으로 정해진 크기보다 작게 출력되는 경우도 종종 있으며 재료를 녹일 때 특유의 플라스틱 냄새로 인체에 유해할 수 있어서 작업 시에는 무조건 환기를 시키며 작업해야 합니다.

PLA와 ABS는 각각 다른 특징을 갖고 있기 때문에 출력물의 사용 용도에 따라 알맞은 소재로 사용하면 됩니다.

광택이 나고 높은 강도의 출력물을 원한다면 PLA로, 광택이 낮은 표면과 출력 후 후가공을 원한다면 ABS로!

지금까지 3D프린팅의 주요 방식과 핵심 부품인 필라멘트의 특징에 대해 알아보았는데요, 플라스틱제품 제조, 요즘 대세인 3d프린터로 PROTOTYPE제작 해보세요.

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