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다른 종류의 필라멘트에 관한 정보가 필요하시면 아래의 글들을 보시면 됩니다.
3D 프린터 필라멘트 Best25: 프로페셔널(전문가급)
이번에 알아본 필라멘트들은 프로페셔널급의 필라멘트들입니다.
프로페셔널급으로 분류한 데에는 두가지 이유가 있습니다.
첫번째로는 지금까지 다루었던 필라멘트들과는 다르게 데스크탑용 3D프린터에서는 잘 사용하지 않기 때문입니다. 주로 매니아층이나 산업용으로 사용되는 재질입니다.
두번째로는 이 필라멘트들은 프린팅의 재료일 뿐 만 아니라 특수한 기능을 하기 때문입니다.(서포트 또는 클리닝 등)
이번에 다룰 필라멘트의 종류들은 아래와 같습니다.
탄소섬유(카본 파이버)
PC-ABS
HIPS
PVA
Wax(몰드 레이)
ASA
PP
Acetal(POM,아세탈)
PMMA(아크릴)
Cleaning
FPE
세라믹(점토)
탄소섬유(카본 파이버)
PLA,ABS,PETG,나일론과 같은 필라멘트들에 탄소섬유가 보강된다면, 무게는 가벼우면서 매우딱딱하고 견고하게 됩니다. 이러한 혼합물은 거칠고 다양한 환경에 노출되는 구조에 사용되기에 좋습니다.
하지만 탄소섬유 필라멘트를 사용하게 되면 노즐이 쉽게 닳고 망가지게 됩니다. 특히 노즐이 황동과 같이 잘 부식되는 재질이라면 500g만 출력을 하더라도 노즐의 지름이 넓어진 것을 느낄 수 있습니다. 노즐을 자주 교체하기 싫다면 좀 더 강한 재질의 노즐을 사용하여야 합니다.
탄소섬유는 튼튼한데 가볍기까지한 훌륭한 재질입니다. 기계부품들이나 자동차모델, 비행기모형등을 만들 수 있습니다.
PC-ABS
PC-ABS(Polycarbonate ABS alloy)은 튼튼한 플라스틱으로 PC의 튼튼함, 내열성과 ABS의 탄성을 혼합한 재질입니다. 주로 자동차,전자제품등에 사용되고, 열가소성 플라스틱 중에서 가장 많이 사용되는 재질 중에 하나입니다.
3D프린트로 출력을 할 때에는 약간 출력방법이 복잡한 단점이 있습니다. 먼저 PC-ABS는 흡습성 재질이라 출력전에 베이크(bake)를 하여야 제대로 출력을 할 수 있습니다. 두번째로는 프린팅을 위해서는 높은 온도(최소260°C)가 필요합니다. 마지막으로 수축으로 인한 휨현상이 발생할 수 있기 때문에 베드의 온도도 항상 높아야 합니다(최소100°C)
HIPS
HIPS(high impact polystyrene)는 폴리에스테르의 단단함과 고무의 유연함을 혼합한 물질로 상업용으로는 주로 보호용 케이스에 많이 사용이 되는 재질입니다.
하지만 3D프린터용 HIPS는 다른 용도로 사용됩니다. 3D프린터는 공중에 출력을 할 수가 없기 때문에 서포트라는 것을 출력하여 그 위에 출력물을 출력하게 되는데, HIPS는 이 영역에 가장 적합한 재질입니다. 듀얼 익스트루젼 3D프린터에서 ABS와 함께 HIPS를 서포트 출력용으로 사용한다면 정말 완벽한 조합입니다. HIPS를 서포트로 출력한 뒤에 출력물을 리모넨에 담가두면 녹아서 없어지게 됩니다.
단, 리모넨에 의해서 손상이 될 수 있는 재질은 HIPS와 함께 출력하는 것을 피해야 합니다. ABS는 리모넨에 손상되지도 않을 뿐더러, 비슷한 강도와 출력온도를 가지고 있어서 잘 어울리는 조합입니다.
HIPS는 주로 서포트용으로 사용되기는 하지만 HIPS 자체로도 좋은 필라멘트입니다. PLA와 ABS보다 튼튼하며 ABS에 비해 휘는 현상도 적습니다. 그리고 붙이고 갈아내고 색을 칠하는 데에도 더 좋은 재질입니다.
PVA
PVA(Polyvinyl alcohol)은 물에 용해가 되는 물질입니다. 이러한 특징을 이용한 상업용 상품들로는 물에 녹는 세제포장지나 낚시용 미끼 주머니 등이 있습니다.
3D프린터에서도 마찬가지로 비슷하게 사용이 되고 있습니다. PVA는 최고의 서포트용 재질입니다. 듀얼 익스트루젼 프린터를 이용해서 다른 재질과 함께 PVA는 서포트로 사용할 수 있습니다. HIPS에 비해서 뛰어난 점은 ABS 뿐만 아니라 PLA나 나일론과 같은 다른 재질들과도 함께 사용이 가능한 점입니다.
PVA는 출력이 약간 어려운 단점이 있습니다. 그리고 공기중의 수분 역시 필라멘트에 데미지를 입히기 때문에 관리를 잘 하여야 합니다.
Wax(몰드 레이)
황동이나 주석등의 진짜 금속을 출력하고 싶으십니까? 왁스 3D프린터 필라멘트를 사용하면 가능합니다! 사실은 금속용 몰드(주형)를 제작하는 것입니다. 하지만 몇 단계만 진행하면 디자인 한 물건을 금속으로 만들 수 있습니다.
이 방법은 lost-wax 또는 investment라고 부르는 방법입니다.
1.튀어나온(양각) 왁스몰드를 제작한다.(금속모형의 왁스복제품을 뜻함)2.석고반죽에 담근 뒤에 굳힙니다.3.왁스-석고 덩어리를 오븐에 넣고, 왁스가 녹아서 빠질 정도로 온도를 높여 줍니다.석고 안의 왁스가 모두 녹아서 빠져나가게 되고 금속이 주조될 공간이 남게 됩니다.
3D프린터용 왁스 필라멘트는 첫번째 단계의 왁스모형을 쉽게 만들 수 있도록 해줍니다.
가장 많이 쓰이는 왁스 필라멘트는 MOLDLAY의 제품들 입니다. 이 제품을 사용할 때의 주의점은 왁스 필라멘트는 다른 어떤 필라멘트에 비해서 부드럽기 때문에 3D프린터의 익스트루더나 베드, 출력물의 레이어등을 조절할 필요가 있습니다.
ASA
ABS가 우수한 재질임은 사실이나 단점도 존재합니다. 그래서 플라스틱 제조사들은 항상 다른 대안을 찾고 있습니다. ASA(acrylonitrile styrene acrylate)는 그 대안 중 하나입니다. ASA는 날씨의 변화에 강한 내성을 가지고 있습니다. 그래서 자동차업계에서 많이 사용되는 소재 중 하나입니다.
3D프린터용 필라멘트 역시 튼튼하고 딱딱하며 상대적으로 프린트가 쉬운 특징이 있습니다. 그리고 화학적 노출,열에 강하고 모양과 색상의 변화가 없습니다.
ABS로 출력된 제품은 야외에 둘 경우 부식되거나 변색이 되지만 ASA는 그렇지 않습니다. 정원의 새집이나 야외장식품들을 출력할 때에는 ASA 보다 좋은 재질은 없는 것 같습니다.
다른 장점으로는 출력 중에 ABS에 비해서 휨 현상이 적습니다. 하지만 쿨링팬을 잘 설정하여야합니다. ASA는 출력중에 바람이 많이 불게 되면 크랙이 생기기 때문입니다.
PP
PP(Polypropylene)는 튼튼하고 유연하며 밝고 화학적으로도 강한 재질입니다. 게다가 식품에도 안전한 장점을 가지고 있습니다. 그래서 PP는 엔지니어링용,식품포장용,지폐 등 넓은 방면에서 사용되고 있습니다.
하지만 불행히도 PP는 3D프린터로 출력하기에는 굉장히 힘듭니다. 휨 증상이 심하고, 베드에는 잘 붙지도 않습니다. 이런 단점들이 없었더라면 PLA와 함께 최고의 필라멘트 자리를 다투고 있었을 지도 모릅니다.
흥미롭게도 집에서 사용되는 많은 PP 생활용품들이 3D필라멘트로 재활용이 가능한 점입니다.
Acetal(POM,아세탈)
아세탈 또는 델린이라고 불리기도 하는 POM(Polyoxymethylene)은 엔지니어링용 플라스틱으로 널리 사용되고 있습니다. 튼튼함,단단함,잘 마모되지 않음,피로가 누적되지 않음 등의 장점들이 있어서 기어,베어링,카메라의 포커싱메카니즘,지퍼 등과 같이 섬세한 움직임이 필요한 곳에 자주 사용되는 재질입니다.
이 전에 언급했던 다른 필라멘트들의 재질들은 상업용으로 판매되는 제품들과 3D프린터를 통해서 출력되는 제품 사이의 품질 차이가 컸지만, POM필라멘트로 출력을 한 경우에는 이 차이를 매우 줄여서 대량생산된 제품에 가까움 품질을 가질 수 있습니다.
POM을 출력 할 때에는 첫번째 레이어가 베드에 잘 안붙는 점을 유의하여야 합니다.
PMMA(아크릴,Acrylic)
PMMA(polymethyl methacrylate)에 대해서 들어보셨나요? 거의 못들어 보셨을 겁니다. 혹시 아크릴에 대해서는 들어보셨나요? 네 맞습니다. PMMA는 아크릴로 가볍고, 깨지지 않아서 유리대용으로 자주 사용되는 재질입니다.
단단하고 충격을 흡수해주며 투명한 재질입니다. 이 필라멘트는 빛을 분산시키거나 유리대용으로 사용하거나 컬러풀한 장난감을 만들 때 적합합니다. 하지만 휘지는 않으니 구부러지는 물체를 만들 때에는 사용하면 안됩니다.
PMMA 필라멘트를 이용한 출력은 난이도가 꽤 높습니다. 휘는 것을 방지하거나 투명함을 높이기 위해서는 일정하게 출력이 되어야 하기 때문입니다. 그리고 출력에 노즐 온도가 필요하며 프린팅을 위한 챔버가 있으면 더 좋습니다.
Cleaning
다른 필라멘트들과는 다르게 이번 필라멘트는 물건을 만들 때 사용되는 필라멘트가 아닙니다. 이 클리닝 필라멘트를 이용해서 익스트루더를 청소 할 수 있습니다. 전에 출력이 된 이후에 익스트루더 안에 남아있는 찌꺼기들을 제거해주는 역할을 합니다.
다른 재질이나 색상의 필라멘트로 교체를 할 때 중간에 클리닝 필라멘트로 청소를 해주면 좋습니다.
일반적인 사용법은 뜨거운 핫엔드로 필라멘트를 밀어 넣어서 남은 찌꺼기들을 밀어낸 뒤에 핫엔드가 약간 식었을 때 땅겨 뽑는 방법입니다. 자세한 방법은 제조사의 설명서를 참고하시기 바랍니다.
다른 주의 점들입니다.
- 핫엔드의 온도는 그 전에 어떤 필라멘트를 사용했건 간에 (클리닝)다음에 사용할 필라멘트의 온도에 맞춰서 가열을 하여야 합니다.(클리닝 필라멘트는 150도에서 280도까지는 안정된 상태입니다.)
- 한 번에 10cm이상 쓸 필요는 없습니다.
- 위의 클리닝 필라멘트 사용법이랑 비슷한 방법인 "콜드 풀"(cold pull)이라는 방법으로도 익스트루더 청소가 가능합니다.
FPE
FPE(Flexible polyester)는 단단하고 부드러운 폴리에스테르를 합친 필라멘트를 뜻합니다. PLA와 유사하기는 하지만 더 부드럽고 더 유연합니다. 필라멘트의 유연성은 합쳐진 비율에 따라서 달라지게 됩니다.
레이어간에 접착력이 좋고 열과 화학물질에 강한 장점이 있습니다. FPE는 다양한 종류가 있는데, 구분하는 좋은 방법은 80A, 60D와 같은 쇼어(shore)값을 읽는 것 입니다. 높을 수록 유연성은 줄어듭니다.
세라믹(점토)
이번 필라멘트 관련 글들에서도 알 수 있듯이 3D프린터에서 사용되는 주된 재료들은 모두 플라스틱입니다. 그래서 프라스틱 이 외의 재료를 알아보았는데, 세라믹은 그 중 하나입니다. 정확히 말하면 점토세라믹입니다.
세라믹은 원재료로 만든 물건을 구워서(베이크) 만들수 있는데, 점토는 가장 많이 사용되는 재질입니다. 식품에 안전하고, 재활용이 가능하며, 물을 담을 수 도 있습니다. 컵,접시, 조각상, 피규어등을 만드는데 완벽한 재질입니다.
하지만 친환경적인 세라믹 출력물은 반드시 가마에서 구워내야만 해서 특수한 3D프린터가 필요합니다. 이 특수한 프린터들은 구매는 가능하지만 가격이 너무 비싸므로 출력대행을 해주는 업체를 찾아서 이용하는 것을 고려할 수 도 있습니다.
참고글: all3dp.com
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