schubert-materials-hero

인성 및 내충격성 재료: 초보자 가이드

적용 분야

“인성”은 물체가 가진 강도(쉽게 부서지는 정도)와 연성(쉽게 변형되는 정도)의 조합입니다. 이러한 방식에서 인성과 내충격성은 동일하며, 특히 재료 과학에서는 인성이 충격을 받은 부품이 얼마나 쉽게 부서지는지에 대한 척도이기도 합니다.

인성과 내충격성이 중요한 이유

인성은 강도 다음으로 중요한 기계적 특성으로 손꼽힙니다. 인성이 높은 부품은 깨지거나 부서지기 전에 변형되며 충격에도 더 잘 견딜 수 있습니다.

인성 및 내충격성 재료의 일반적인 용도

인성 및 내충격성 재료는 생산 라인과 제조업의 지그, 고정 장치, 도구에 많이 사용됩니다. 일례로 Heineken은 제조 공장에서 매일 사용할 수 있을 정도로 내구성이 뛰어난 부품을 만듭니다. Ford는 독일 쾰른에 있는 파일럿 공장에서 인성 및 내충격성 지그, 도구, 고정 장치를 사용하는데 이러한 장치는 조작하는 사람이 조립 라인에서 집중적으로 사용해도 견딜 수 있어야 합니다. 또한 Gerhard Schubert GmbH는 인성 재료를 사용하여 다용도 상단형 포장 기계의 부품을 만들기도 합니다.

Schubert-Ultimaker-printed-tools
인성 및 내충격성 재료를 사용하여 상단형 포장 기계를 위한 부품을 제작하는 Schubert

그 밖에 알아야 할 것

  • Ultimaker의 인성 및 내충격성 재료 포트폴리오에는 Ultimaker Tough PLA, 나일론, TPU 95A 및 ABS가 포함됩니다.

  • 나일론과 TPU 재료는 뛰어난 인성이 필요할 때 사용되는 경우가 많으며 Tough PLA, ABS, CPE+, PP, PC(검정색 및 흰색)는 적당한 인성이 필요할 때 많이 사용됩니다.

  • 인성이 높지 않은(잘 부서지는) 재료는 PLA, CPE 및 PC(투명)입니다.

  • 탄소 섬유 재료도 강성이 높아서 잘 부서지므로 인성이 높지 않은 경우가 많으며 유리 섬유 재료는 내충격성에 더 유익합니다.  

  • 유연한 재료는 파손에 대한 저항성이 있으므로 인성이 높은 경우가 많습니다.

인성 및 내충격성 재료 파트너

Lubrizol

Estane® 3D TPU F70D는 Shore D 70 폴리에테르계 TPU(열가소성 폴리우레탄) 재료로 낮은 온도에서도 반강성을 유지하는 동시에 높은 투명도와 UV 안정성을 제공합니다.

Estane® 3D TPU F98A는 투명도가 높고 빠른 프린팅 속도를 자랑하는 Shore A 98 폴리카프로락톤계 TPU(열가소성 폴리우레탄) 재료로서, 기계적 특성이 우수하고 뒤틀림과 수축성이 낮습니다.

“다른 재료가 이미 부서지는 낮은 온도에서도 탁월한 인성을 자랑하는 Lubrizol Estane® 3D F70D는 야외에 노출되는 응용 분야 또는 매우 추운 환경의 부품에 매우 실용적입니다”라고 엔지니어링 폴리머의 응용 개발 엔지니어인 Miguel Navarro는 말합니다. “Lubrizol는 또한 반복적인 충격이 존재하는 경우에 솔루션을 제공합니다. Lubrizol Estane® 3D F98A는 높은 파단 연신율로 인해 충격이 가해졌을 때 에너지를 흡수하고 분산시켜 다른 재료 또는 개체를 보호할 수 있으므로 신발 같은 응용 분야나 자동화된 생산 라인에 많이 사용되는 유연한 재료입니다.” 

A positioning jig printed with TPU F70D
Lubrizol Estane® 3D TPU F70D로 프린트한 부품
A transparent bottle 3D printed with TPU F98A
Lubrizol Estane® 3D TPU F98A로 프린트한 부품

Jabil이 엔지니어링한 재료

TPE SEBS 1300 95 A는 수정된 스티렌 블록 코폴리머 엘라스토머이며 고유한 특성 집합을 갖추고 있고, 여기에는 우수한 충격 강도와 내마모성으로 해석되는 XY 축의 매우 높은 파단 연신율(780% 이상)이 포함됩니다. 고무 같은 느낌과 함께 이러한 특성 덕분에 TPE SEBS 95는 EOAT, 재료 유지 네스트, 부츠, 압력 완화를 위한 부드러운 그립을 추가하는 데 적합한 옵션입니다.

jabil-tpe-sebs-1300-95
Jabil TPE SEBS 1300 95A로 프린트한 부품

"TPE SEBS 95A는 다른 엘라스토머와 달리 수분을 흡수하지 않는 필라멘트를 손쉽게 프린트할 수 있기 때문에 독특합니다. 이는 곧 프린트하기가 더 쉬우며, 실패하는 프린트가 적고 레이어 간 접착력이 뛰어나다는 의미입니다"라고 Jabil의 제품 관리 및 적층 가공 책임자인 Matt Torosian은 말합니다.

Arkema

3DXFLEX™ TPE는 레이어 접착력이 뛰어나서 쉽게 프린트할 수 있는 재료입니다. Arkema의 Pebax® 폴리에테르 블록 아미드계 엘라스토머로 만들어져 가벼운 무게, 우수한 에너지 반환 및 저온 내구성으로 잘 알려져 있습니다.

"3DXFlex TPE를 만드는 Pebax® 수지는 러닝화와 미끄럼 방지 신발 같이 인성이 중요한 응용 분야에서 세계적으로 유명한 재료입니다”라고 Arkema의 시장 관리자인 Steve Serpe는 말합니다. “여기에는 까다로운 서비스 수명이 요구되며 구부림 주기와 충격에도 잘 견딜 수 있어야 합니다. 열심히 노력했지만 충격 테스트 중에 -40C에서 Z축 방향으로도 3DXFlex TPE를 부수지는 못했습니다. 이 뛰어난 성능을 이제 FFF 부품에도 사용할 수 있게 되었습니다."

ARKEMA-3DFLEX-TPE
Arkema 3DXFLEX™ TPE로 프린트한 부품
Arkema-Pebax-part-1d

BASF 3D 프린팅 솔루션

XSTRAND® GF30-PA6은 유리 섬유가 30% 함유된 강화 PA6 나일론 필라멘트이기 때문에 순수 ABS 또는 나일론보다 강도가 최대 250% 높습니다.

XSTRAND® GF30-PP는 유리 섬유가 30% 보강된 폴리프로필렌 필라멘트입니다. 따라서 강도가 탁월할 뿐만 아니라 내화학성과 UV 내성도 높습니다. 이 필라멘트는 수분 흡수가 낮기 때문에 스포츠 및 레저 분야에 유용합니다.

OC XSTRAND GF30-PA6
A part printed with XSTRAND® GF30-PA6
OC-XSTRAND-GF30-PP
XSTRAND® GF30-PP로 프린트한 부품

"XSTRAND® GF30 PA & GF30 PP는 유리 섬유로 강화된 엔지니어링 필라멘트의 한 종류로, 사용자에게 뛰어난 강성, 인성, 내화학성의 이상적인 조합을 제공합니다”라고 BASF Forward AM의 추가 압출 시스템(AES) 영업 책임자인 Roger Sijlbing은 말합니다. “이러한 재료를 사용하면 혹독한 환경에서 높은 부하를 견딜 수 있는 도구를 주문형으로 3D 프린팅하여 효율성을 높일 수 있습니다. 산업 최종 사용자는 XSTRAND® 필라멘트로 새로운 응용 분야와 비즈니스 모델을 찾아볼 수도 있습니다.”

Mitsubishi Chemical

3Diakon™은 내후성, UV 안정성, 충격 성능 및 강성이 우수하기 때문에 옥외 환경에서 사용하는 데 적합할 뿐만 아니라 잔류 고형물을 최소화하기 위한 완전 연소가 성능에 커다란 영향을 미치는 주조 공정에도 이상적입니다.

After
Mitsubishi Chemical 3Diakon™으로 프린트한 부품

DURABIO™는 BPA가 함유되지 않은 바이오 기반 3D 프린팅 재료로 Mitsubishi Chemical에서 개발되었습니다. 높은 투명도는 PMMA(폴리메타크릴산 메틸)와 비슷하지만 충격 거동과 내열성이 뛰어나기 때문에 DURABIO™가 PC(폴리카보네이트)와 PMMA의 격차를 좁히는 효과가 있습니다.

a-vehicle-Grill---mitsubishi-durabio
Mitsubishi Chemical DURABIO™로 프린트한 부품

"DURABIO™는 폴리카보네이트(PC)의 유리한 특성 대부분과 PMMA의 장점을 결합했습니다"라고 Mitsubishi Chemical 영업 및 마케팅 담당 Stefano Bertani는 말합니다. “뛰어난 내충격성 외에도 UV 및 긁힘 저항은 DURABIO™가 수많은 MIC(유색 몰드)와 고광택 응용 분야에 사용되는 이유를 설명하는 핵심적인 특징입니다. DURABIO™는 긁힘 저항, 경도, 내화학성과 관련해서는 열악한 것으로 잘 알려진 PC의 특성을 능가합니다.”

시작할 준비가 되었습니까? 지금 인성 및 내충격성이 높은 재료와 호환되는 Ultimaker 3D 프린터를 알아보세요.

Ultimaker 3D 프린터 알아보기

더 많은 블로그 읽기