MJP(멀티젯) 프린팅이란?

안녕하세요~!

오늘은 3D프린팅 방식 중 하나인 MJP방식이란 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

멀티젯프린팅이라고 불리는 Multi Jetting Printing은 쉽게 MJP나 MJM방식이라고도 하는데요, 프린터 헤드에서 재료를 분사함과 동시에 UV로 경화하여 조형하는 방식입니다.

그럼 지금부터 자세히 알아볼까요?

ASTM(미국재료시험협회)과 ISO(국제표준화기구)에서 3D프린터에 대해 7가지 프린팅 방식을 분류하였는데요, 제작방식에 따라 구분되는 3D프린팅 방식에 대해 먼저 확인하고 갈께요.

① 접착제 분사식(Binder Jetting, BJ) : 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화물질을 분말원료에 분사하는 방식으로 적층한다.

1) 3DP(3 Dimension Printing)

 

② 에너지 집중식 퇴적 방식(Directed Energy Deposition, DED) : 지지대 역할 금속 표면에 고출력 레이저 빔을 조사하여 일시적으로 용융풀을 생성하고, 여기에 금속 분말을 공급하여 클래딩 층을 형성한다.

 

③ 재료 압출식(Material Extrusion, ME) : 고체 재료를 열을 이용하여 노즐을 통해 분사시켜 물체를 형성한다.

1) FDM(Fused Deposition Modeling)

 

④ 재료 분사식(Material Jetting, MJ) : 액상재료를 프린팅 노즐을 통해 분사시켜 자외선으로 경화하여 물체를 형성한다.

1) Polyjet

2) MJM(Multi Jet Modeling)

 

⑤ 분말 소결식(Powder Bed Fusion, PBF) : 파우더 재료를 베드위에 놓고 레이저나 전자빔을 조사하여 선택적으로 소결, 녹여 물체를 형성한다.

1) SLS(Selective Laser Sintering)

 

⑥ 표면 접착식(Sheet Lamination, SL) : 얇은 필름 형태의 재료를 칼이나 레이저로 가공하여 접착제 등으로 붙여 물체를 형성한다.

1) LOM(Laminated Object Manufacturing)

 

⑦ 광수지화 방식(Vat Photopolymerization, VP) : 광, 레이저 조사로 액상 재료를 경화하여 물체를 형상한다.

1) DLP(Digital Light Processing)

2) SLA(Stereo Lithography Apparatus)

 

ISO에서 분류한 7가지 프린팅 방식에 대해 알아보았는데요, 그럼 지금부터 본격적으로 멀티젯 프린팅에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 멀티젯프린팅이란..?

멀티젯 프린팅은 프린터 헤드에서 재료를 분사함과 동시에 자외선으로 경화하여 형상을 만드는 방식으로 SLA방식과 CJP 적층 방식이 혼합된 프린터로 정밀도가 뛰어나 많이 활용되고 있습니다.

 

프린터 헤드에서 재료인 Acrylic photopolymer와 서포트가 되는 왁스 재료를 동시에 분사하여 자외선으로 굳혀가며 형상을 만드는 이 방식은 multi Jetting Modelling, Multi-Jet Modelling, Multi-jet Printing 등으로 불리기도 하고, 쉽게 MJP 또는 MJM이라고 불리거나 쓰기도 하는데요, 원리는 폴리젯과 같으나 이렇게 다양한 이름으로 불리는 것은 바로 FDM과 FFF방식과 같은 이유 때문입니다.

 

폴리젯방식은 오브젯이라는 회사에서 개발하고 후에 stratasys에 합병되었고, MJM은 3D systems에서 개발하여 방식은 동일하지만 명칭은 다릅니다.

두 가지 방식의 차이점은 후처리 과정인데요, 서포트 재료가 달라 지지대 제거 시 후처리 과정이 다릅니다.

MJM방식은 냉장고에 넣었다가 후처리 장비를 이용해 표면정리 액체를 이용해 제거하고, 폴리젯방식은 출력물을 세척하고 후처리 액체에 담그기만 하면 되기 때문에 시간이나 과정이 폴리젯방식이 훨씬 수월하고 편리하다고 볼 수 있습니다.

2. 원리

SLA(광경화)방식과 CJP(잉크젯) 적층 방식이 혼합된 3D 프린터 원리입니다.

MJP 3D프린터는 3D프린터 헤드의 노즐로부터 모델의 소재가 되는 광경화성 수지와 지지대가 되는 왁스 재료를 동시에 분사하고, 분사한 두 가지 재료를 자외선으로 경화시키며 형상을 제작하는데요, 이때 플랫폼은 장비의 정면에서 보았을 때 앞뒤로 왔다 갔다 하면서 정해진 위치에 재료와 지지대 재료가 적층될 수 있도록 X축 방향을 잡아주게 되며 한층 한층씩 형상이 완성되면서 그 높이만큼 프린터 헤드가 Z축 방향으로 올라가게 되며 형상을 만드는데요, 쉽게 말해 광경화성 수지는 모형이 되고, 왁스는 서포트 역할을 하게 됩니다.

① 출력 시 받쳐주는 작업대는 고정된 상태에서 출력물이 한층 한층 쌓일수록 프린터 헤드 부분이 Z축으로 올라간다.

② 작업대가 앞뒤로 왕복하며 정해진 위치에서 형상이 적층될 수 있도록 X, Y축 방향으로 이동한다.

③ 형상이 완성되면 헤드가 Z축 방향인 위로 올라간다.

3. 특징

MJM방식의 특징은 정밀도와 표면 조도가 매우 우수하고, 곡선처리가 매우 뛰어나다는 것! 크기가 작아도 정밀하게 표현되며 투명한 조형물 제작이 가능하다는 것이 가장 큰 장점이 아닐까 싶은데요, 다만 재료의 강도가 약하고, 온도에 취약해 형상이 쉽게 변한다는 단점이 있다고 하네요.

무엇보다 개인적으로 사용하기에는 비싸다는 것!!! 아마 금액적인 부분이 가장 큰 단점이 아닌가 싶습니다.

다시 한 번 정리해보자면,

<장점>

① 곡선처리가 뛰어나다.

② 정밀도가 매우 우수하다.

③ 광경화성 수지를 사용하기 때문에 투명한 출력물을 얻을 수 있다.

④ 표면조도가 우수해 별도의 후처리가 필요없다.

 

<단점>

① 장비와 소재가 비싸기 때문에 개인보다는 기업에서 많이 사용하는 편이다.

② 강도가 약하다.

③ 내열성이 약해 고온에서 형상의 변형이 올 수 있다.

④ 후처리 시간이 오래 걸리는 편이다.

지금까지 MJP, MJM방식이라고 불리는 멀티젯 프린팅에 대해 알아보았는데요, 앞번에 폴리젯 프린팅에 대해 포스팅을 한 적이 있는데 원리가 같다고 하니 이해가 더 쉬운 것 같습니다.

이 포스팅을 보신다면 참고자료로 폴리젯 3D프린터에 대한 포스팅도 같이 보시면 좋을 것 같아요!