플렉시블 3D 프린팅 필라멘트는 설계자와 엔지니어에게 수많은 가능성의 문을 활짝 열어주었습니다. 복잡하고 탄력적인 형상도 사내에서 손쉽게 제작하여 플렉시블 피처의 프로토타이핑부터 맞춤형 도구 제작에 이르기까지 여러 가지 다양한 방식으로 사용할 수 있습니다.
하지만 3D 프린터를 처음 사용하는 초보자들은 TPU를 비롯한 기타 플렉시블 재료를 사용하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 다른 재료와 비교해 사용이 쉽지 않기 때문입니다.
여기 플렉시블 필라멘트를 사용해 작업할 때 필요한 정보와 이점에 대해서 소개합니다.
플렉시블 필라멘트의 정의
플렉시블 필라멘트란 강성 플라스틱과 고무의 속성이 혼합된 재료를 말합니다. 이렇게 속성이 혼합된 재료를 열가소성 엘라스토머(TPE)라고 부릅니다. 열가소성 엘라스토머는 고무와 비슷한 속성을 가지고 있기 때문에 단선 없이 최대한 늘리거나 비틀 수 있습니다.
현재 다양한 플렉시블 필라멘트가 사용되고 있으며, 탄성에도 서로 차이가 있습니다. 그중에서도 열가소성 폴리우레탄(TPU)가 가장 많이 사용됩니다.
플렉시블 필라멘트의 장점과 단점
플렉시블 3D 프린팅 필라멘트는 다음과 같이 사용자에게 커다란 이점을 제공합니다.
뛰어난 탄력성. 늘어나거나 휘어지는 필라멘트가 필요하다면 플렉시블 필라멘트가 적합합니다.
내충격성. 플렉시블 필라멘트로 프린트된 제품은 커다란 충격을 가하더라도 쉽게 변형을 일으키지 않습니다.
비교적 적은 진동. 고무 같은 재료가 진동을 감쇠시키기 때문에 기계 또는 산업 분야에서 사용되는 부품에 적합합니다.
하지만 다음과 같이 몇 가지 단점도 있습니다.
적합성 테스트를 위해 3D 프린트된 개스킷 프로토타입
움직이지 않게 고정하기 위해 내측 그립에 TPU를 사용한 로봇 그리퍼
플렉시블 필라멘트가 많이 사용되는 응용 분야
TPU 같은 재료는 다음과 같이 여러 가지 방식으로 사용됩니다.
기능성 프로토타이핑 및 적합도 테스트. 전화 케이스 또는 커버 같이 탄성이 있는 제품이나 부품을 제작하는 설계자들은 실제와 같은 유연성으로 기능을 테스트할 수 있습니다.
맞춤형 툴링. 플렉시블 필라멘트는 핸들이나 손잡이 부품 같이 연성 요소가 포함된 도구도 제작 가능합니다.
최종 사용 부품. 고무 같은 속성은 여러 가지 유용한 부품이나 예비 부품에 적합합니다. 특히 TPU 같은 재료는 접촉 부위를 더욱 부드럽게 처리하기 때문에 생산 라인에서 기계로 인한 상품 손상을 방지할 수 있습니다.
플렉시블 필라멘트가 많이 사용되는 산업
사용되는 3D 프린팅 재료의 수가 늘어나면서 다양한 산업에서 플렉시블 필라멘트의 인기가 점차 높아지고 있습니다.
예를 들어 자동차 산업에서는 아무리 작은 손상이라도 값비싼 스크랩 비용을 초래할 수 있기 때문에 차량 패널과 휠이 조립 과정에서 발생하는 충격을 견딜 수 있어야 합니다. 이때 플렉시블 재료로 3D 프린트된 맞춤형 툴링을 사용하면 차량 부품이 긁힐 수 있는 위험을 줄여서 더욱 빠르고 저렴하게 제작할 수 있습니다.
차량 엠블럼을 정확한 위치에 부착할 수 있는 도구로서 접촉 시 충격을 방지할 수 있도록 측면에 TPU가 사용됨
Volkswagen Autoeuropa 생산 시설에서 사용 중인 도구
소비재의 경우에도 제품 포장 라인에서 유사한 요건이 존재합니다. 아래 보이는 파란색 예비 부품은 Heineken의 Seville 양조장에서 TPU 95A를 사용해 3D 프린트한 것으로 컨베이어 벨트에서 맥주병 팩을 이송하는 데 효과적입니다.
제품을 정교하게 이송할 목적으로 3D 프린트된 예비 부품(파란색 프린트)
그 밖에 제품 및 산업 설계에서는 플렉시블 필라멘트가 자전거 핸들부터 기계 구성품에 이르기까지 여러 가지 프로토타입을 테스트하는 데 사용될 수 있습니다.
하드웨어 요건
오늘날 출시된 TPU 및 TPE 필라멘트가 매우 많다 보니 필라멘트마다 요구 사항에 차이가 있습니다. Ultimaker 3D 프린터의 경우에는 Ultimaker 2+와 Ultimaker 3, 그리고 모든 S-라인 모델에서 TPU 95A가 지원됩니다.
Ultimaker TPU 95A를 사용해 프린트할 때는 다음과 같은 하드웨어 요건을 따라야 합니다.
온도. 빌드 플레이트는 가열해서는 안 되며, 70°C를 넘어서도 안 됩니다. 노즐 온도는 220~235°C가 되어야 합니다.
냉각 팬. 또한 최상의 결과를 얻고 싶다면 3D 프린터 내부에 부품 냉각 팬을 설치하는 것이 좋습니다.
접착 방법. 대부분 경우 추가 접착 없이도 성공적인 프린트 결과를 얻을 수 있습니다. 하지만 항상 글래스 빌드 플레이트에 접착제 또는 Magigoo Flex를 얇게 도포하는 것이 좋습니다.
플렉시블 3D 프린팅 필라멘트를 사용할 때 인클로저가 필요하지는 않지만 안정성을 높여 프린팅 환경에 도움이 될 수는 있습니다.
플렉시블 필라멘트 유형 선택
플렉시블 필라멘트는 선택의 폭이 넓습니다. 다음은 Ultimaker에서 제공하는 재료를, 혹은 사전 설정된 프린트 프로파일 덕분에 Ultimaker 3D 프린터에서 손쉽게 프린트할 수 있는 필라멘트 재료를 간략하게 나타낸 것입니다.
플렉시블 필라멘트를 사용해 프린트하는 방법
현재 출시된 플렉시블 재료가 매우 많고 다양하기 때문에 제조사에서 권장하는 환경을 확인하는 것이 중요합니다.
위의 표에 있는 재료를 Ultimaker 3D 프린터 및 Ultimaker Cura 소프트웨어와 함께 사용할 경우에는 사전에 설정된 프린트 프로파일이 제공됩니다. 따라서 프린트 작업에 따라 적합한 설정을 직접 선택할 필요가 없어 많은 시간을 절감할 수 있습니다.
Ultimaker TPU 95A를 사용해 프린트하는 방법에 대해 자세하게 알고 싶다면 정식 지원 페이지를 확인하세요.
Ultimaker의 플렉시블 재료 범위에 대해 자세히 알고 싶다면 웹사이트에서 재료 페이지를 참조하세요.
