3D 프린팅 101: FDM 및 SLA 3D 프린팅이 실제로 작동하는 방식

1.큰 그림: 플라스틱을 압착하는 것과 번쩍이는 자외선

3D 프린터가 첫 번째 플라스틱 라인을 놓는 것을 본 적이 있다면 개념은 거의 믿을 수 없을 정도로 단순해 보입니다. 플라스틱 끈을 녹이고 선을 그리고 1밀리미터 정도 위로 이동한 다음 다시 수행하는 것입니다. 그러나 FDM(고체 플라스틱 스풀)과 SLA(액체 화학 수지 통) 사이에서는 완전히 다른 두 가지 물리적 프로세스를 다루고 있으며, 잘못된 프로세스를 구입하면 눈에 띄는 레이어 라인으로 인해 좌절감을 느끼거나 끈적한 이소프로필 알코올에 빠져들게 됩니다.

전통적인 가공(예: CNC 밀링 또는 나무 조각)은 절삭 방식입니다. 큰 단단한 블록을 가져와 부품이 나올 때까지 재료를 깎아냅니다. 3D 프린팅은 적층식입니다. 얇은 공기에서 시작하여 물리적인 물체가 존재할 때까지 미세한 2차원 조각을 서로 직접 쌓습니다.

솔직한 진실은 다음과 같습니다. 두 기술 모두 전반적으로 '더 나은' 것은 아닙니다. FDM 프린터는 견고한 기계 부품용으로 제작된 스테로이드 기반 자동 글루건입니다. 레진 프린터는 끈적한 액체를 미세한 디테일을 갖춘 바위처럼 단단한 플라스틱으로 바꾸는 고해상도 복사기입니다. 실제로 필요한 것이 무엇인지 알면 수백 달러와 수십 시간의 낭비되는 문제 해결 시간을 절약할 수 있습니다.

2.FDM 프린터의 구조: 내부에는 무엇이 있습니까?

180달러짜리 보급형 Ender 3 베드슬링어든 1,200달러짜리 초고속 Bambu Lab 또는 Voron CoreXY든 지구상의 모든 FDM 프린터는 동일한 5가지 기계 장치에 의존합니다.

1. 압출기(근육): 1.75mm 원시 필라멘트를 잡고 엄격한 토크 제어로 앞으로 밀어내는 강화된 톱니 드라이브 기어에 전력을 공급하는 스테퍼 모터입니다. '다이렉트 드라이브' 설정에서 이 모터는 움직이는 프린트 헤드 바로 위에 위치합니다. 'Bowden' 설정에서는 압출기가 프린터 프레임에 볼트로 고정되어 길고 미끄러운 흰색 PTFE 튜브를 통해 필라멘트를 밀어냅니다. _

2. 핫엔드(오븐): 필라멘트는 핀이 달린 알루미늄 방열판에 들어가 종이처럼 얇은 열 차단 장치를 통과하여 200°C~300°C+에서 작동하는 알루미늄 또는 구리 히터 블록에 부딪힌 다음 작은 0.4mm 노즐 구멍 밖으로 밀려 나옵니다. _

3. 모션 시스템: 고무 GT2 타이밍 벨트, 정밀 강철 리드 나사, 선형 레일 또는 V-슬롯 롤러 휠을 구동하는 스테퍼 모터가 X, Y 및 Z 축을 따라 노즐을 정확하게 미끄러지게 합니다. _

4. 가열 베드: 질감 있는 PEI로 코팅된 자기 스프링 강판입니다. 이 시트를 50°C~100°C로 가열하면 플라스틱 바닥층이 너무 빨리 냉각되어 말린 감자칩처럼 침대에서 말리는 것을 방지할 수 있습니다. _

5. 브레인 및 펌웨어: 원시 좌표 숫자를 가져와 모터를 마이크로초까지 펄스하여 곡선이 들쭉날쭉하지 않고 부드럽게 유지되는 펌웨어(Marlin 또는 Klipper)를 실행하는 32비트 메인보드입니다. _

3.수지(SLA/MSLA) 프린터의 해부: 화학자의 접근 방식

레진 프린터는 움직이는 노즐, 히팅 베드, 플라스틱 스풀을 완전히 폐기합니다. 대신 그들은 광중합체 화학에 의존합니다.

1. UV 라이트 엔진: 기계 바닥에서 똑바로 위로 향하는 405nm 자외선 LED 그리드입니다.

2. LCD 마스크(MSLA): 초고밀도 흑백 LCD 화면(8K, 12K 또는 14K 해상도, 18미크론만큼 작은 픽셀). 이 화면을 디지털 스텐실로 생각하십시오. 부품의 정확한 단면을 제외한 모든 곳에서 빛을 차단합니다.

3. 수지 배트 및 이형 필름: 바닥에 광학적으로 투명하고 유연한 플라스틱 시트(FEP 또는 PFA)가 있는 금속 탱크로, 액체 감광성 수지 풀을 담고 있습니다.

4. The Build Plate & Z-Axis: A rigid metal platform that dips into the liquid until it's just 0.03mm above the FEP film. UV 조명이 2초 동안 깜박이면서 액체 단면이 고체 플라스틱으로 변합니다. 판은 흡인하는 '팝' 소리와 함께 위로 당겨지고 필름이 벗겨졌다가 다시 들어가는 과정을 2,000회 반복합니다.

4.CAD-to-Print 파이프라인: 실제로 제작되는 방법

여러분이 손에 들고 있는 모든 3D 프린트는 다음과 같은 4가지 동일한 단계를 거쳤습니다.

1단계: CAD 또는 3D 모델링. Fusion 360에서 브래킷을 디자인하거나, Blender에서 캐릭터를 조각하거나, Printables 또는 MakerWorld에서 기존 디자인을 STL, STEP 또는 3MF 파일로 다운로드할 수 있습니다.

2단계: 자르기. 해당 3D 파일을 슬라이서 소프트웨어(FDM의 경우 OrcaSlicer, PrusaSlicer, Bambu Studio 또는 Cura, 레진의 경우 Chitubox 또는 Lychee)에 로드합니다. 슬라이서는 말 그대로 모델을 수백 개의 종이처럼 얇은 수평 조각으로 자르고, 외벽의 두께를 결정하고, 부품이 단단한 플라스틱이 되지 않도록 내부 격자(채우기)를 계획합니다.

3단계: G 코드 생성. 슬라이서는 G 코드(예: 'X=120.4, Y=85.2로 이동, 60mm/s의 속도로 1.4mm 플라스틱 분출')라는 원시 기계 명령의 텍스트 파일을 출력합니다.

4단계: 머신 실행. Wi-Fi 또는 SD 카드를 통해 파일을 보냅니다. 프린터는 예열되고 베드가 수평인지 확인하고 퍼지 라인으로 노즐을 프라이밍한 후 작업을 시작합니다.

5.FDM과 SLA: 순수한 일대일 비교

저렴한 FDM 프린터로 인쇄된 도색되지 않은 레진 조각상의 마케팅 사진이나 레진 프린팅이 '엉성하지 않다'고 주장하는 것에 속지 마십시오. 매일 겪게 될 실제 절충안은 다음과 같습니다.

6.어떤 제품을 구매해야 할까요? 30초 판결

다음과 같은 경우 FDM 프린터를 구입하세요. 무게를 지탱하고, 서로 연결되거나, 자동차나 정원에 살 수 있는 기능적인 물건을 만들고 싶습니다. 당신은 방독면을 착용하지 않고도 여분의 침실이나 사무실에서 작동할 수 있는 기계를 원하며 화학 세척 스테이션을 다루고 싶지 않습니다.

다음과 같은 경우 레진(SLA) 프린터를 구입하세요. 미니어처를 칠하거나, 상세한 주얼리 주조 패턴을 인쇄하거나, 부드러운 유기적 곡선과 미세한 면에 깊은 관심을 기울이는 경우. 세척 및 치료 스테이션, 니트릴 장갑 한 갑, 99% 이소프로필 알코올 한 상자를 위해 추가로 150달러만 예산을 책정하세요.