3D prints in different materials

3D 프린팅에 사용할 수 있는 재료

용도 | 인기 필라멘트 | 재료 가이드

적용 분야

3D 프린팅은 활용도가 좋은 기술입니다. 이 기술을 사용해 다양한 특수 재료를 다양하게 응용할 수 있습니다. 그러나 시작하기 전에 이러한 재료가 무엇인지, 그 기능, 그 재질(가소성 물질, 레진, 파우더), 3D 프린터에서 사용할 때 예상되는 결과를 아는 것이 중요합니다.

이 가이드에서 다룰 내용

  1. 3D 프린터로 할 수 있는 것들

  2. 3D 프린터 필라멘트의 재질

  3. 프린터 설정 설명

  4. 일반 3D 프린터 필라멘트(PETG, TPU, ABS, PLA)

  5. 금속 및 목재 3D 프린팅 재료

  6. 서포트 재료

  7. 필라멘트, 레진 및 파우더 비교

3D 프린터로 할 수 있는 것들

FFF 3D 프린팅, 즉 fused filament fabrication은 열가소성 재료를 가열된 노즐로 통과시켜 물체를 한층 한층 만들어가는 적층 제조 공정입니다. FFF 3D 프린팅의 주요 용도는 다음과 같습니다.

  • 보조 장치 제조. 아웃소싱보다 리드 타임이 더 짧고 광범위한
    엔지니어링 재료를 사용하는 FFF 3D 프린팅은 제조 산업에서 광범위하게 사용됩니다.
    3D 프린터는 툴링 및 교체 부품을 신속하게 제공하기 때문에
    생산 라인의 가동 시간과 생산성을 극대화합니다. 그리고 맞춤 품질 게이지나
    소형 배치 최초 가동 같은 최종 사용 부품을 유연하게 만들어 제품의 출시 시간을
    단축할 때도 사용됩니다.

  • 최종 사용 부품. 3D 프린팅은 맞춤형 최종 사용 부품을 소량 생산하는 데도 사용됩니다. 유연성이 뛰어나기 때문에 대량 배치 제조 시 발생하는 위험 없이 소량 배치 방식으로 부품을 제작할 수 있습니다. 또한 "현장 프린팅" 방식으로 고객이 기다리는 동안 제품을 제작할 수도 있습니다.

  • 프로토타입 제작. FFF 3D 프린팅은 재료 원가가 낮고 리드 타임이 짧아 반복 디자인 공정에 적합합니다. 3D로 프린트한 프로토타입은 눈으로 봐서 완성품과 비슷하거나 기술적 성능을 테스트할 수 있는 기승성 부품입니다.

  • 교육. 저렴하고 사용이 편한 FFF 하드웨어는 어린 학생들에게 STEAM 기초를 가르치거나 대학생들에게 엔지니어링 프로젝트를 연구하고 최신 작업장에 필요한 기술을 개발할 수 있는 생산 랩을 제공하는 등 교육용으로 다양하게 활용할 수 있습니다.

3D printed part in use on a snow machine
3D로 프린트한 최종 사용 부품 – 영화 효과 스노우 머신의 노즐
A product prototype
3D로 프린트한 원형 – 태블릿 홀더 장치 테스트

3D 프린터 필라멘트의 재질

3D 프린팅 필라멘트를 만드는 공정을 "컴파운딩"이라고 합니다. 먼저 원료인 가소성 레진을 펠릿 형태로 생산합니다. 여기에 첨가제를 섞어 특성을 바꿀 수 있습니다.

혼합물이 건조되면 원하는 너비(일반적으로 1.75mm 또는 2.85mm)로 압출하여 스풀에 감습니다. 필라멘트 재료가 완전히 감기면 3D 프린팅에 사용할 준비를 마친 셈입니다.

3D 프린팅 재료 설정 설명

각 재료마다 특성이 다릅니다. 시판되는 3D 프린터도 특성이 다 다릅니다. 크기, 인클로저, 노즐 유형은 재료의 프린트 방식에 영향을 줍니다. 원하는 프린트 속도나 부품 형상 등과 같이 프린트 작업의 특성도 영향을 줍니다.

Loading 3D printer filament
Ultimaker 3D 프린터에 필라멘트 로드하기

이 가이드의 다음 단원에서는 가장 많이 사용되는 필라멘트로 프린트하는 방법에 관한 기본적인 조언을 제시합니다.

FFF 3D 프린터의 일반 지침으로 권장 프린트 설정을 제시합니다. 프린트 전에 제조사 권장 지침을 꼭 확인하는 것이 좋습니다. (Ultimaker 재료로 프린트하는 경우에는 당사 서포트 페이지에서 자세한 지침을 확인할 수 있습니다.)

지침에서 재료를 비교하고, 용도에 가장 맞는 재료를 쉽게 선택할 수 있습니다. Ultimaker 같은 플랫폼과 함께 당사 프린터와 재료용으로 구성된 프린팅 프로파일과 당사 마켓플레이스를 통해 타사 필라멘트에 필요한 수백 가지 이상의 재료를 추가할 수 있는 옵션이 포함된 소프트웨어가 제공됩니다. 원하는 속도, 품질, 용도만 선택하면 사전에 구성된 프로파일이 나머지를 처리합니다.

A 3D printer with software and material products
Ultimaker은 완벽한 플랫폼이 주는 이점만 제공하는 것이 아니라 타사 재료도 사용할 수 있습니다.

PETG란 무엇인가?

PETG는 PLA와 ABS 필라멘트의 장점을 겸비한 3D 프린팅 재료입니다. 내충격성과 기계적 강도가 높고 유연성도 어느 정도 있어 PLA보다 견고합니다. 내열성, 내화학성, 내마모성도 있습니다. 프린트하면 유광으로 마무리됩니다.

용도의 측면에서 PETG는 다양하게 활용할 수 있습니다. 내마모성과 내후성이 우수해 도구, 기타 최종 사용 부품, 기능성 프로토타입 제작에 적합합니다. 다양한 활용성 덕분에 조직 전체에서 확장하고 표준화하기가 쉽습니다. 즉, 구성 변경 없이 생산성을 높일 수 있습니다.

PETG로 프린트하는 방법

PETG 필라멘트의 일반적인 압출 온도 범위는 225-245°C입니다. 일부 PETG 필라멘트와 프린터는 가열식 빌드 플레이트가 없어도 되지만 접착성과 프린트 품질을 보장하려면 있는 것이 좋습니다.

TPU란 무엇인가?

TPU는 준유연성을 지닌 재료로서, 미적 품질보다 성능이 더 중요한 엔지니어링 용도에서 다양하게 사용할 수 있습니다. TPU는 내소모성이 뛰어나고 고무와 같은 유연성이 있어 내구성과 유연성이 중요할 때 적합한 3D 프린팅 재료입니다.

TPU 필라멘트 이름에 글자 1개와 숫자 2개가 있는 경우가 많습니다(예: Ultimaker TPU 95A). 이것은 쇼어 스케일이라고 하는 측정 척도로 이 재료의 경도를 나타낸 것입니다. 따라서 이 경우의 필라멘트는 쇼어 A 경도 스케일에서 척도가 95입니다.

TPU로 프린트하는 방법

TPU를 사용해 3D로 프린트할 때 대부분의 필라멘트 제조사에서 권장하는 노즐 온도는 약 220-240°C입니다. 빌드 플레이트 온도는 다를 수 있으므로 제조사 권장 지침을 확인하세요. 빌드 플레이트에 접착제를 얇게 도포할 때 잘 접착됩니다. 습기가 흡수되지 않도록 상대 습도도 낮아야 합니다.

올바른 프린트 설정을 찾는 과정에서 시행착오를 겪지 않도록 Ultimaker 필라멘트와 당사 마켓플레이스에서 판매하는 필라멘트는 Ultimaker 프린터에 맞게 프린팅 프로파일이 구성되어 있습니다.

A PETG print
표면이 매끈하고 유광으로 마무리된 3D로 프린트한 PETG 부품
Packaging line part made with flexible material
유연한 TPU는 충격을 견뎌 라인에서 제품을 손상시키지 않아야 하는 이 팩 스피너에 적합합니다.

ABS란 무엇인가?

ABS는 기능성 프로토타입과 최종 사용 부품을 만들 때 적합합니다. ABS는 기계적 및 열적 특성이 우수해 다양한 기술 용도에 3D 프린팅을 시작할 때 처음 시도해보는 재료 중 하나입니다.

ABS로 프린트하는 방법

ABS는 가열된 빌드 플레이트에 프린트해야 합니다. ABS는 노즐 온도가 대부분의 다른 필라멘트보다 높아야 하며, 일반적으로 제조사들은 220-260°C를 권장합니다.

대부분의 ABS 필라멘트는 프린트할 때 잘 휘어질 수 있지만 Ultimaker ABS는 특수 제제를 사용해 이를 최소화했습니다. 그리고 ABS는 쉽게 박리되기 때문에 모든 면을 봉합할 때 가장 잘 프린트됩니다.

PLA란 무엇인가?

PLA는 가장 흔한 FFF 3D 프린팅 재료 중 하나입니다. 치수 정확도가 높고 표면이 우수한 품질로 마무리되어 프린트 신뢰도가 우수합니다. PLA는 세부적인 프로토타입에서부터 교육용 모형까지 다양한 비주얼 용도에 적합한 재료입니다.

PLA로 프린트하는 방법

PLA는 대부분 약 190-210°C의 중간 온도에서 프린트됩니다. 빌드 플레이트의 경우 가열식 빌드 플레이트는 약 50-60°C의 온도가 적합하지만, 저온 빌드 플레이트로 PLA를 프린트하는 것도 가능합니다.

ABS wall socket part
ABS를 사용해 3D로 프린트한 기능성 부품
Ultimaker PLA drill
PLA로 프린트한 두 가지 색상의 비주얼 프로토타입

PLA와 PLA+의 차이점

시간이 지나면서 PLA 기반의 몇 가지 재료 제품이 출시되면서 기타 특성이 결합된 PLA 필라멘트를 간편하게 프린트할 수 있게 되었습니다. 일반적으로 특수 첨가제를 통해 PLA 기반의 블렌드를 만듭니다.

일부 PLA 기반 필라멘트는 실제로 Ultimaker Tough PLA 같은 추가 특성이 있으므로, 직접 조사한 후에 PLA+ 필라멘트가 요구사항에 맞는지 확인해야 합니다.

제조사에서 시각적으로 우수한 품질을 약속하나요? 프린트물 사진을 보고 결과를 비교하세요. 기계적 특성이 더 좋다고 표시되어 있나요? 재료 기술 자료표를 보고 이 표시 내용이 검증되었는지 확인하세요.

필라멘트의 화학 성분도 제조사 자료표에 명시되어야 합니다. 특정 PLA+의 재료를 확인하면 그 실제 특성을 쉽게 알 수 있습니다.

금속 3D 프린터 필라멘트란 무엇인가?

금속 3D 프린팅 필라멘트는 금속-폴리머 복합재로 만든 FFF 필라멘트 유형입니다.

금속 3D 프린터 재료는 알루미늄 합금, 코발트-크롬 초합금, 인코넬(니켈 합금), 은이나 금 같은 귀금속, 스테인리스 스틸, 티타늄 합금 재질일 수도 있습니다. 이러한 재료는 분말 3D 프린팅 기법에서 더 많이 사용됩니다.

금속을 사용한 3D 프린트 방법

금속을 사용하는 프린트 방법은 여러 가지가 있습니다. FFF의 경우는 금속-폴리머 복합재가 필요합니다. 3D 프린터에는 45-60°C의 온도에 적합한 빌드 플레이트, 특수 경화 압출기 노즐(예: 스틸이나 루비), 냉각 팬도 있어야 합니다.

그 외에 SLM이나 DMLS 같은 3D 프린팅 기법에는 금속 분말이 사용됩니다. 이 프린터의 빌드 챔버에는 불활성 가스가 채워져 있어, 산화를 낮추고 챔버가 목표 온도에 도달할 수 있게 해줍니다. 이후 금속 분말이 빌드 플레이트에 도포됩니다. 레이저가 구성품의 단면을 스캔하고 금속 입자를 녹여 각 층을 만듭니다. 첫 번째 층이 완성되면 또 다른 금속 분말층이 도포되고, 이 과정이 반복됩니다. 프린트 후에 남은 분말을 안전하게 폐기해야 합니다.

A composite metal 3D print
BASF Ultrafuse 316L 필라멘트로 프린트한 금속-폴리머 복합재 부품
Wood-composite 3D printed architectural models
건축 모형에서 사용되는 목재 기반 3D 프린트

목재 3D 프린터 필라멘트란 무엇인가?

목재 3D 프린터 필라멘트는 폴리머-우드 복합재로 만든 필라멘트입니다. 일반적으로 PLA에 목재 섬유나 코르크를 섞습니다. 대나무와 소나무로 만든 것을 포함해 다양한 목재 3D 프린팅 필라멘트가 제공됩니다. 목재 필라멘트를 사용하는 3D 프린팅으로 나오는 최종 프린트물은 외관과 촉감이 목재와 같습니다.

목재를 사용한 3D 프린트 방법

목재 3D 프린터 필라멘트는 프린트 설정이 PLA와 비슷할 수 있습니다. 노즐 온도가 더 높아 필라멘트에서 목재가 연소되어 프린트된 목재의 색상이 더 짙을 수 있습니다. 그리고 막힘을 방지하기 위해 0.4mm 이상의 노즐 사용이 권장됩니다. 이론상 목재 필라멘트는 탄소나 유리 섬유 같은 연마성 재료는 아니지만 내마모성 노즐을 사용하는 것이 안전합니다.

그리고 3D 프린터 필라멘트는 이 블로그에서 다룬 ASA, Nylon, PP, TPE, PA, CPE 같은 재료보다 종류가 훨씬 더 많습니다. 마모, 온도, 충격에 강한 소재와 ESD-safe, 난연성 및 유연성을 갖춘 필라멘트를 포함해 이러한 유형을 다른 가이드에서 다룹니다.

당사 웹사이트의 재료 부분에서 다양한 Ultimaker 재료와 당사 프린터와 호환되는 특성이 있는 기타 필라멘트를 찾아볼 수 있습니다.

서포 재료가 무엇일까요?

서포트 재료란 다른 방법으로는 형상을 프린트할 수 없는 경우 프린트 공정에서 말 그대로 부품을 ‘서포트’ 재료입니다. 프린트물을 사용하려면 이 서포트 재료를 제거해야 합니다.

PVA와 HIPS 같은 가용성 포트 재료는 용해될 수 있습니다. 즉, 서포트를 수동으로 제거할 때 부품 표면이 손상될 위험이 있습니다. PVA 서포트 재료는 물에서 용해되지만, HIPS는 D-리모넨 용매가 필요합니다.

Ultimaker Breakaway 같은 재료는 수동으로 제거됩니다. 프린트물을 서둘러 사용해야 할 경우에는 재료가 녹기를 기다리는 것보다 제거하는 것이 더 빠릅니다. 종합 가이드에서 서포트 재료에 관해 자세히 읽어볼 수 있습니다.

gearbox-pva-1
용해할 수 있는 PVA 서포트 재료로 프린트한 기어박스
gearbox-pva-2
PVA 서포트 재료가 용해된 이후

필라멘트, 레진 및 파우더 비교

3D 프린터 기술에 따라 다양한 형태의 재료가 제공됩니다.

  • FFF 프린터용 필라멘트

  • SLA(stereolithography: 광경화 조형) 및 DLP(direct light processing: 직접 조명 처리)용 레진

  • SLS(selective laser sintering: 선택적 레이저 소결) 같은 융합 기술용 파우더

레진 3D 프린터란 무엇인가?

가장 흔한 형태의 레진 3D 프린터는 SLA 기술을 사용해 부품을 만듭니다. SLA는 UV 경화성 레진을 원료로 사용합니다. 이 레진을 유리 바닥 용기에 붓고 빌드 플랫폼을 담급니다. UV 레이저가 레진에 자외선을 비추어 부품을 형성하는 CAD 데이터의 수평 층으로 선택적으로 경화시킵니다. 이후 플랫폼이 용기에서 나오면 경화되지 않은 레진이 평평해집니다. 이 과정을 반복하여 완성품을 만듭니다.

파우더 3D 프린터란 무엇인가?

가장 흔한 형태의 파우더 3D 프린터는 SLS 기술을 사용해 부품을 만듭니다. SLS는 파우더 원료(일반적으로 폴리머)를 사용합니다. 이 파우더는 용기에 저장되어 있고, 여기서 리코팅 블레이드가 얇은 재료 층을 빌드 영역으로 분배합니다. 고출력 레이저가 재료의 작은 입자를 녹여 CAD 데이터의 단일 수평 층을 만듭니다. 이후 용기가 1밀리미터씩 움직이며 새로운 층을 시작하고, 리코팅 블레이드가 빌드 영역을 쓸고 지나가면서 새로운 원료 층을 쌓습니다. 녹지 않은 분말은 체로 거르고, 이 분말을 사용하지 않은 분말과 섞어 재활용합니다. 이 과정을 반복하여 완성품을 만듭니다.

Loading filament in the Ultimaker S5 Material Station
Ultimaker S5 Material Station은 필라멘트를 최적의 상태로 보관하고 그 다음 스풀을 자동으로 로드합니다.
SLS 3D printing
SLS 3D 프린팅은 프린트물이 완성된 후 남은 파우더 재료를 제거해야 합니다.

이 주제에 관한 당사 블로그에서 FFF, SLA 및 SLS 3D 프린팅 기술과 각 기술의 차이점에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.

더 자세히 알고 싶으세요?

3D 프린팅 재료의 기본을 알려주는 이 가이드가 도움이 되길 바랍니다.

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