SLA방식 3D프린터 특징 알아보기

앞번 FDM방식에 대해 알아보았는데요, 오늘은 이어서 SLA방식 3D프린터에 대해 알아보도록 하겠습니다.

3D프린터가 다양한 분야에서 많이 활용되기 시작하면서 사람들의 관심도 높아졌는데요, 시제품제작 시 특징에 따라 어떤 방식으로 출력을 하는지 결정하게 됩니다.

이런 경우 방식별로 특징을 알고 있다면 도움이 많이 되겠죠?

그럼 지금부터 SLA3D프린터의 모든 것에 대해 알아보겠습니다!

1. SLA방식이란..?

SLA는 Stereo Lithography Apparatus의 약자로 역사상 가장 오래된 출력방식입니다.

이 방식은 FDM방식에 비해 속도가 빠르고 정밀도가 우수하다는 장점이 있어 정밀한 금형을 활용한 기계, 자동차 산업 및 의료, 덴탈, 주얼리 등 넓은 분야에서 사용될 것으로 기대되고 있습니다.

이는 레진이라고 부르는 액체 상태의 광경화성 수지가 레이저와 닿으면 굳어지는 원리를 활용한 방식인데요, 액상 레진이 담긴 수조에 레이저를 쏘면 그 빛을 받은 위치의 레진이 딱딱하게 굳으면서 한 층의 레이어가 형성되고, 이때 레이저는 거울에 한 번 반사되어 레진에 닿게 됩니다.

그러면 이 반사경을 움직여 레이저 방향을 조절하고, 이 과정을 반복하면 출력물이 완성되는 것이지요.

출력 시 인쇄물과 인쇄물을 받쳐주는 지지대(support)는 빌딩 플랫폼(Building flatform)에 조형되고, 한층 한층 쌓아 갈 때마다 이 빌딩 플랫폼이 움직이면서 그다음 쌓일 위치를 알려주면서 결과적으로는 빌딩 플랫폼에 3D프린팅 된 인쇄물이 완성됩니다.

액상수지와 빛을 사용하는 방식은 SLA와 DLP 두 가지 방식을 가장 많이 사용하는데 두 방식의 차이점은 많은데 그중에서도 전자는 1980년 초반에 나온 3D프린팅 방식이며 집중된 레이저를 사용하여 특정 단일지점에 경화를 시키고, 유사한 방식인 DLP방식은 1980년 후반에 나왔으며 SLA와 다르게 단일지점이 아닌 한 평면을 경화시키는 방법입니다.

 

이 방식의 특허는 Charles Hull이 창업한 3D system사가 가장 많이 보유하고 있으며 2015년 1월 기준으로 52개의 특허가 만료되어 3D프린팅에 관심이 있다면 일반인도 충분히 소스를 보고 만들 수 있을 것으로 보입니다.

2. 특징

1) 장점

① 정밀도와 출력 표면 상태가 우수하다.

- 출력물에 적층되는 줄이 남는 FDM방식과는 달리 표면이 매끄럽게 출력되기 때문에 표면 처리를 위한 후가공이 적습니다.

② 고장 가능성이 낮다.

- 움직이는 부분이 수직 축 하나이기 때문에 고장 가능성도 매우 적다.

③ 깔끔하게 서포트 제거가 가능하다.

④ 출력 속도가 빠르다.

⑤ 필라멘트를 녹이지 않기 때문에 냄새가 적다.

⑥ 소비전력이 적다.

⑦ Z축만 존재하기 때문에 진동이 적다.

- 그래서 정밀도가 요구되는 보석, 시제품, 의료용 시제품을 출력할 때 사용할 수 있다.

 

2) 단점

① 장비와 소재 가격이 비싸고 원료와 색상의 사용이 제한적이다.

- 기계 및 레진의 가격이 다른 출력방식의 3D프린터에 비해 비싸서 개인적으로 사용하기에는 부담스럽고 한계가 있다.

② 보관과 관리가 어렵다.

- 이 방식의 소재는 액체로 된 레진으로 냄새가 심한 편이라 소재와 장비 모두 환기가 잘 되는 곳에 보관해야 되고, 레진은 인체에 유해할 수 있기 때문에 레진을 사용할 때는 방독마스크와 보호 장갑 등을 착요해야 한다.

③ 액체 상태의 광경화성 수지를 사용하기 때문에 프린팅 후 세척 과정이 필요하다.

- 출력물에 묻은 액체 상태의 광경화성 물질은 자연적인 햇빛 등에 노출이 되어 굳어질 수 있기 때문에 출력 후에는 반드시 세척작업을 해야 한다.

④ 디테일 표현이 떨어진다.

⑤ 빛을 넓게 쏘아야 하는 경우 밝기가 떨어지고, 왜곡이 생긴다.

⑥ 대형화가 어렵다.

⑦ 별도의 지지대 제거 작업이 필요하다.

- 제거 시간이 오래 걸리는데 지지대가 많을수록 더 많은 시간이 소요되며 지지대가 깔끔하게 떨어지지 않으면 사포로 샌딩작업이 필요할 수도 있습니다만 소프트웨어로 서포트가 출력물에 형성되는 정도를 조절할 수 있어 지지대를 제거하는 과정을 조금이나마 편하게 할 수 있다.

⑧ 출력물의 강도가 약하고, 60도 이상의 온도에서 변형, 마모가 발생할 수 있다.

- 빛으로 조형하는만큼 출력물의 강도가 약하여 UV를 통한 추가 경화 처리를 필요할 수 있다.

⑨ 작은 빛으로 액체를 굳혀 형상을 만드는 작업이라 특수 소재 액상이 아니면 제작이 불가능하다.

 

3. 소재의 종류

SLA3D프린터는 액상 수지의 소재를 이용해 빛을 쏘아 굳혀 형상을 만드는 방식이라 특수한 레진을 사용합니다.

이 레진의 종류는 한가지가 아니라 종류가 몇 가지 있는데 그 소재에 대해 소개하도록 하겠습니다.

① 일반 광 경화성 레진

- 일반적으로 많이 사용하는 것으로 액체 상태이며 빛에 닿으면 굳기 때문에 항상 용기의 뚜껑을 잘 닫아 어두운 곳에 보관해야 한다.

그리고 출력물은 100% 알코올로 씻어줘야 제대로 액체 레진이 제거되기 때문에 이후에 자외선 등으로 더욱 경화시켜줘야 한다. 그 외에 강도가 약하다는 문제도 있다.

② 주조용 레진

- 이 소재는 굳으면 밀랍 비슷한 물질이 되는데 이는 고온의 녹은 금 같은 것에 닿으면 증발하기 때문에 이 특성을 이용해서 금형 속에 넣고 녹은 금을 부으면 레진은 증발하고 그 형상대로 금이 남아 귀금속 제조에 사용되고 있다.

③ 플렉시블 레진

- FDM방식의 TPU소재와 비슷하게 탄성있는 제품을 만들 수 있다.

④ 리지드 레진

- 얇게 출력하는게 가능한 레진으로 샘플용으로 사용된다.

⑤ 터프 레진

- 내충격성이 약한 SLA, DLP방식의 재료 중에서 몇 안되는 단단하고, 탄성을 자랑하는 재료로 정밀 엔지니어링 부품 제작에 쓰인다.

 

지금까지 SLA방식 3D프린터가 무엇인지와 특징에 대해 알아보았는데요, 정밀도와 표면조도가 뛰어나다는 장점도 있지만 장점이 있으니 단점도 있는 것은 당연한 것!

각 방식들의 장비와 소재의 특징들만 파악하고 있어도 어떤 제품을 만들 것이냐에 따라 사용 목적과 용도를 따져 적용할 수 있는 방식으로 제작하면 좋을 것 같습니다.