filament-blog-hero

3D 프린팅 재료: 필라멘트와 필라멘트 제조

적용 분야

3D 프린팅 재료 시리즈 1부와 2부에서는 FFF 프로세스부터 특정 사용 사례 및 기계적 속성에 이르기까지 다양한 재료 관련 주제를 가지고 폭넓게 알아보았습니다. 3부와 최종 설치에서는  재료에  기계적 속성을 더하는 첨가제와 블렌드부터  필라멘트  생산에 대한 개요에 이르기까지  필라멘트의 모든 것에  대해 알아보겠습니다.

3D 프린팅 필라멘트의 정의 

 3D 프린팅 재료 시리즈 1부에서 FFF 3D 프린팅에 열가소성 플라스틱이 사용된다고 설명했습니다. 여기에서 열가소성 플라스틱이란 가열 시 유연하고 주조가 가능하며, 냉각 시 고체 상태로 바뀌는 플라스틱 폴리머를 말합니다. 

폴리머(“폴리”는 “많다”를 뜻함)는 모노머(“모노”는 “하나"를 뜻함)라고 불리는 다수의 분자로 구성된 물질이며, 모노머는 "중합 반응"으로 알려진 과정에서 길게 고리 형태로 결합됩니다. 모노머가 반복해서 고리 형태로 결합되면서 폴리머는 유연성이나 강성 같은 고유 속성을 갖게 됩니다.

monomer
모노머의 형태
polymer
폴리머의 형태

반면에 코폴리머는 다른 유형의 모노머가 서로 결합되어 구성된 물질입니다. 코폴리머는 FFF 3D 프린팅에서 특정 응용 분야나 사용 사례에 필요한 기계적 속성을 다양하게 부여할 수 있습니다.

copolymer
An illustration of a copolymer

필라멘트 제조 방식 

3D 프린팅 필라멘트 제조 공정을 "컴파운딩"이라고 합니다. 먼저 펠렛 형태의 플라스틱 레진 원재료를 만듭니다. 펠렛에 첨가제를 혼합하여 원하는 기계적 속성을 부여할 수 있습니다. 혼합물을 건조시킨 후 원하는 너비(일반적으로 1.75 또는 2.85mm)로 압출하면서 스풀에 감습니다. 필라멘트 재료가 완전히 감기면 3D 프린팅에 사용할 준비를 마친 셈입니다.

material production process
The filament production process

첨가제와 블렌드 

아시다시피 첨가제는 플라스틱 레진에 첨가되어 일정한 기계적 속성을 부여하는 데 사용됩니다. 유리나 탄소 섬유 같은 충전제는 필라멘트의 강도와 중량을 높일 수 있습니다. 안료는 색상을 추가합니다. 항산화제는 자외선에 대한 내성과 내화학성이 우수한 필라멘트를 만들 때 사용됩니다.  그리고 대전 방지제는 정전기 방전(ESD)을 방지하는 역할을 합니다. 그 밖에 첨가제는 내충격성을 줄이거나, 난연성을 부여하거나, 유연성을 높이는 데 사용되기도 합니다.  

한편 블렌드는 폴리머를 두 가지 이상 혼합해서 만들어지며 3D 프린팅 필라멘트 제조에 사용됩니다. 필라멘트 제조 공정 초기에 펠렛 형태의 폴리머들이 결합됩니다. 블렌드는 여러 가지 폴리머의 강도를 결합하여 해당 응용 분야에 적합한 필라멘트를 제조하는 데 사용됩니다.  

완벽한 재료 찾기 

Ultimaker의 개방적인 재료 시스템과 Ultimaker Material Alliance를 사용하면 고객 요건에 적합한 필라멘트를 틀림없이 찾을 수 있습니다. 또한 Ultimaker Marketplace를 방문하면 Ultimaker를 비롯한 파트너의 필라멘트까지 모두 간략하게 살펴볼 수 있습니다. 여기에서 원하는 결과를 최대한 쉽고 빠르게 얻을 수 있는 프린트 프로파일도 다운로드 가능합니다.

Ultimaker 재료에 대해 자세히 알아보세요

3D 프린팅 재료: 필라멘트와 필라멘트 제조