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고급 PolyJet 3D 프린팅 솔루션 살펴보기
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폴리젯 3D 프린팅 완벽 가이드를 위한 리소스
폴리젯 3D 프린팅이란?
PolyJet은 매우 높은 해상도, 매끄러운 표면, 복잡한 디테일의 부품을 제작할 수 있는 것으로 유명한 산업용 3D 프린팅 기술입니다. 사실적인 프로토타입, 복잡한 해부학 모델, 최종 제품의 모양, 느낌 및 기능을 매우 유사하게 모방한 정밀한 제조 보조 도구를 제작할 수 있는 강력한 도구입니다.
PolyJet의 핵심은 재료 분사 프로세스입니다. 이 공정은 액체 포토폴리머 수지의 미세 방울을 빌드 플랫폼에 증착하고 자외선(UV)으로 즉시 경화하는 방식으로 작동합니다. 이 레이어별 접근 방식은 여러 재료를 동시에 분사하는 이 기술의 고유한 기능과 결합되어 다른 모든 적층 제조 방법과 차별화됩니다. 미적 충실도, 미세한 특징 및 다중 재료 특성이 주요 요구 사항일 때 가장 적합한 기술입니다.
1. 핵심 원리(재료 분사 기술):
폴리젯을 이해하려면 첨단 2D 잉크젯 프린터를 상상해 보세요. 이 프린터는 종이에 잉크를 분사하는 대신 액체 플라스틱을 빌드 트레이에 분사하여 3차원 물체를 만들어냅니다.
재료 증착: 데스크톱 프린터와 유사한 압전 프린트 헤드는 피코리터 크기의 포토폴리머 수지 방울을 선택적으로 분사합니다.
UV 경화: 증착 직후, 프린트 헤드와 함께 이동하는 두 개의 강력한 UV 램프가 재료를 경화 및 고형화합니다.
레이어별 구성 ③ 레이어별 구성: 빌드 플랫폼이 밀리미터 단위(일반적으로 16~32마이크론)로 낮아지고 이 과정이 반복되어 한 번에 한 층씩 초박형 부품을 제작합니다.
2. 주요 특징 한눈에 보기:
PolyJet 기술은 특정 애플리케이션에 없어서는 안 될 고유한 속성의 조합으로 정의됩니다:
탁월한 해상도: 3D 프린팅 업계에서 가장 미세한 레이어 높이(최저 16µm)를 구현하여 표면 마감이 매우 매끄럽고 계단이나 레이어 라인이 눈에 띄지 않습니다.
멀티 머티리얼 기능: PolyJet의 가장 큰 장점은 한 번의 빌드에서 여러 재료를 사용하여 프린트할 수 있다는 점입니다. 이를 통해 다양한 경도, 색상 및 투명도를 가진 부품을 제작할 수 있습니다.
풀컬러 인쇄: 고급 PolyJet 시스템은 그라데이션과 텍스처를 포함하여 500,000개 이상의 고유한 색상으로 인쇄할 수 있으며, Pantone® 인증을 받아 사실적인 프로토타입을 위한 탁월한 색상 정확도를 보장합니다.
높은 정밀도: 이 기술은 뛰어난 치수 정확도를 제공하므로 형태 및 맞춤 테스트, 지그 및 픽스처, 복잡한 어셈블리에 이상적입니다.
어떻게 작동하나요? 단계별 프로세스
1단계: 사전 처리 및 디지털 파일 준비:
여정은 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어로 만든 3D 디지털 모델에서 시작됩니다.
인쇄 가능한 형식으로 CAD 파일 변환:
초기 3D 모델은 일반적으로 STL, OBJ 또는 고급 3MF와 같은 표준 3D 프린팅 포맷으로 내보냅니다. STL이 가장 일반적이지만, 단일 파일 내에 필요한 색상 및 재료 할당 데이터를 포함할 수 있으므로 다중 재료 및 풀컬러 인쇄에는 3MF 및 VRML과 같은 형식이 선호됩니다.
슬라이싱 및 작업 설정:
그런 다음 파일을 Stratasys GrabCAD Print™와 같은 특수 슬라이싱 소프트웨어로 가져옵니다. 이 소프트웨어에서 사용자는 몇 가지 중요한 작업을 수행합니다:
- 오리엔테이션: 파트는 인쇄 시간, 표면 품질 및 서포트 구조 최소화를 위해 최적화되도록 가상 빌드 트레이에서 방향을 지정합니다.
- 머티리얼 할당: 다중 재료 프린트의 경우 CAD 모델의 특정 셸 또는 바디에 서로 다른 재료가 할당됩니다. 사용자는 다양한 기본 레진 중에서 선택하거나 속성을 조합하여 '디지털 머티리얼'을 만들 수 있습니다.
- 선택 완료: 사용자는 '무광택' 또는 '광택' 마감 중에서 선택합니다. 소프트웨어는 이 선택 사항과 부품의 형상을 기반으로 필요한 서포트 구조를 자동으로 생성합니다.
- 슬라이싱: 이 소프트웨어는 디지털 모델을 수백 또는 수천 개의 수평 레이어로 분할하여 3D 프린터에 대한 자세한 지침 파일을 생성합니다.
2단계: 인쇄 프로세스 - 현미경으로 살펴보기:
작업이 프린터로 전송되면 자동화된 물리적 생성 프로세스가 시작됩니다.
① 프린트 헤드 분사 메커니즘:
여러 개의 압전 프린트 헤드가 포함된 PolyJet 프린터의 캐리지가 빌드 플랫폼을 가로질러 이동합니다. 각 프린트 헤드에는 수백 개의 작은 노즐이 포함되어 있습니다. 전하가 헤드 내의 압전 재료를 변형시켜 특정 노즐에서 피코리터 크기의 정밀한 포토폴리머 수지 방울을 토출합니다.
자료 및 지원 동시 입금:
캐리지가 움직이면 프린트 헤드가 모델 재료와 별도의 젤형 서포트 재료를 모두 분사합니다.
- 모델 머티리얼: 실제 파트를 형성합니다. 다중 재료 프린트의 경우 여러 헤드가 서로 다른 레진을 분사하며, 빌드 트레이에 착륙하기 전에 공중에서 혼합하여 디지털 재료를 형성할 수도 있습니다.
- 지원 자료: 전용 재료(예: SUP705™ 또는 수용성 SUP706B™)를 분사하여 빈 공간을 채우고 돌출부를 지지하며 부품을 감쌉니다. 이를 통해 빌드 중에 기하학적 안정성과 정확성을 보장합니다.
즉각적인 UV 경화:
프린트 헤드 바로 뒤에는 강력한 UV 램프가 있습니다. 액체 수지 층이 증착되자마자 자외선이 그 위로 통과하여 광중합이라는 광화학 반응이 시작됩니다. 이렇게 하면 물방울이 즉시 고형화되어 아래 층에 접착됩니다. 이 '즉시 경화' 공정은 부품이 완전히 경화되고 안정적으로 제작되도록 보장합니다.
Z축 진행:
각 레이어가 분사되고 경화되면 빌드 플랫폼은 매우 정밀하게(예: 16미크론 단위로) 낮아집니다. 그런 다음 캐리지가 다음 패스를 시작하여 후속 레이어를 증착합니다. 이 사이클은 파트가 완성될 때까지 반복됩니다.
3단계: 후처리 및 파트 마무리:
프린팅이 완료되면 서포트 재료로 둘러싸인 파트가 빌드 플랫폼에서 제거되고 최종 단계로 이동합니다. 이에 대한 자세한 내용은 후처리 옵션 섹션으로 이동합니다.
다른 3D 프린팅 기술과의 비교
올바른 3D 프린팅 기술을 선택하는 것은 전적으로 응용 분야의 요구 사항에 따라 달라집니다. 폴리젯이 다른 주요 기술과 어떻게 비교되는지 알아보세요.
1. 폴리젯과 광조형(SLA) 비교:
SLA와 PolyJet은 모두 광폴리머 수지를 사용하고 디테일이 뛰어난 부품을 생산하기 때문에 자주 비교됩니다.
유사점: 둘 다 뛰어난 표면 마감과 미세한 피처 디테일로 부품을 제작할 수 있습니다. 둘 다 심미성이 가장 중요한 시각적 프로토타입에 이상적입니다.
주요 차이점:
- 프로세스: PolyJet은 재료를 한 층씩 분사하는 반면, SLA는 UV 레이저 또는 프로젝터를 사용하여 대형 통에서 수지를 경화합니다.
- 멀티 머티리얼: PolyJet은 단일 부품 내에서 진정한 다중 재료 및 다중 색상 인쇄에 탁월합니다. 표준 SLA는 빌드당 단일 재료로 제한됩니다.
- 지원 제거: PolyJet의 젤형 또는 수용성 서포트는 일반적으로 수동으로 잘라내고 샌딩해야 하는 SLA의 격자형 서포트보다 훨씬 쉽고 빠르게 제거할 수 있습니다.
- 정확성: 둘 다 매우 정확하지만 PolyJet의 제팅 프로세스는 디지털 머티리얼의 속성을 약간 더 제어할 수 있습니다.
2. 폴리젯과 용융 증착 모델링(FDM) 비교:
FDM은 가장 일반적인 3D 프린팅 기술 중 하나로, 강력한 열가소성 소재로 잘 알려져 있습니다. 주요 차별화 요소:
해상도 및 표면 마감: PolyJet이 훨씬 더 우수합니다. FDM 파트는 레이어 라인이 눈에 띄고 마감이 훨씬 거친 반면, PolyJet 파트는 사출 성형 품질과 비슷하게 촉감이 부드럽습니다.
재질: PolyJet은 열경화성 광중합체를 사용하는 반면 FDM은 엔지니어링 등급 열가소성 수지(예: ABS, PC, ULTEM™)를 사용합니다. FDM 부품은 일반적으로 더 강하고 내구성이 뛰어나며 내열성이 더 우수합니다.
세부 사항 및 복잡성: PolyJet은 FDM보다 훨씬 더 복잡하고 섬세한 피처를 제작할 수 있습니다.
색상 및 다중 재질: FDM은 멀티 컬러/소재 기능이 매우 제한적인 반면(일반적으로 이중 압출), PolyJet의 핵심 강점은 바로 이 점입니다.
3. 폴리젯과 선택적 레이저 소결(SLS) 비교:
SLS는 견고한 기능성 나일론 부품을 생산하는 것으로 잘 알려진 파우더 베드 융합 기술입니다. 기본 대비:
재질: PolyJet은 액체 수지를 사용하고, SLS는 분말 폴리머(일반적으로 나일론)를 사용합니다.
지원 구조: SLS는 제작 챔버의 소결되지 않은 파우더가 파트를 지지하므로 자체 서포팅이 가능합니다. PolyJet은 제거해야 하는 전용 서포트 구조가 필요합니다.
애플리케이션 포커스: PolyJet은 충실도가 높고 사실적인 프로토타입을 제작하는 데 적합합니다. SLS는 내구성이 뛰어나고 기능적인 프로토타입과 우수한 기계적 특성이 요구되는 최종 사용 부품에 적합합니다.
표면 마감 및 색상: 폴리젯 부품은 표면이 매끄럽고 풀컬러로 제작할 수 있습니다. SLS 부품은 특유의 거친 표면 마감이 특징이며 일반적으로 흰색 또는 회색입니다(후처리로 염색할 수 있음).
요약 비교 표:
| 기능 | PolyJet | SLA | FDM | SLS |
|---|---|---|---|---|
| 기술 | 재료 분사 | 통 광중합 | 재료 압출 | 파우더 베드 퓨전 |
| 자료 | 포토폴리머 수지 | 포토폴리머 수지 | 열가소성 플라스틱 | 열가소성 분말 |
| 해상도 | 매우 높음(16-32 µm) | 매우 높음(25-100 µm) | 저~중간(100~400µm) | 중간(100-120 µm) |
| 표면 마감 | 매우 매끄럽고 우수함 | 우수하고 매끄러운 | 공정하고 눈에 잘 띄는 레이어 | 좋음, 약간 거칠음 |
| 멀티 머티리얼 | 예, 광범위 | 아니요(일반적으로) | 제한적(이중 압출) | 아니요 |
| 풀 컬러 | 예, 팬톤 검증 완료 | 아니요(단색) | 매우 제한적 | 아니요(염색 가능) |
| 기계적 강도 | 보통 | 보통에서 낮음 | 높음(엔지니어링 등급) | 매우 높음(나일론) |
| 최상의 대상 | 사실적인 프로토타입 | 상세 프로토타입, 금형 | 기능성 부품, 지그 | 기능성 부품, 복잡한 지리적 위치 |
| 지원 제거 | 간편함(워터젯/용해성) | 중간(수동 클리핑) | 쉬움에서 어려움(분리/용해성) | 필수 사항 아님 |
폴리젯 인쇄의 주요 장점은 무엇인가요?
PolyJet의 고유한 프로세스는 제품 개발 및 제조의 새로운 가능성을 열어주는 강력한 이점을 제공합니다.
1. 탁월한 사실감과 표면 마감:
PolyJet은 주요 3D 프린팅 기술 중 가장 매끄러운 표면 마감을 구현합니다. 초미세 층(머리카락보다 얇은 두께)으로 다른 공정에서 흔히 발생하는 계단 효과를 제거합니다. 따라서 PolyJet 부품은 다음과 같은 경우에 이상적입니다:
최종 제품과 같은 모양과 느낌의 마케팅 및 판매 모델.
표면 평활도가 중요한 풍동 테스트.
촉감이 중요한 인체공학적 연구 ③ 촉감이 중요한 인체공학적 연구.
2. 다중 재질 및 다중 색상 기능:
이것이 PolyJet의 결정적인 강점입니다. 한 번의 인쇄 작업으로 다양한 재료를 결합할 수 있는 기능은 판도를 바꿀 수 있습니다.
디지털 머티리얼: 엔지니어링 커스텀 속성:
폴리젯 프린터는 단순히 기본 레진을 프린트하는 데 그치지 않고 이를 물방울 수준에서 결합하여 "디지털 재료"를 생성합니다. 이를 통해 기계적 특성을 정밀하게 엔지니어링할 수 있습니다. 예를 들어
- 쇼어 경도: 단단한 소재(예: Vero™)와 유연한 소재(예: Agilus30™)를 혼합하여 다양한 경도의 고무 또는 실리콘을 완벽하게 시뮬레이션하는 전체 스펙트럼의 쇼어 A 값을 생성할 수 있습니다.
- 오버몰딩 시뮬레이션: 하나의 부품에 단단한 코어와 부드러운 고무와 같은 외관을 인쇄하여 전동 공구, 휴대폰 케이스, 주방용품 제조에 사용되는 오버몰딩 공정을 완벽하게 재현할 수 있습니다.
팬톤 검증을 통한 풀컬러 리얼리즘:
스트라타시스 J 시리즈와 같은 고급 시스템은 시안, 마젠타, 노란색, 검은색, 흰색 및 투명 베이스 레진을 결합하여 500,000개 이상의 검증 가능한 색상을 생성할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 색상 그라데이션: 색상 간 부드러운 전환.
- 텍스처 매핑: 나뭇결이나 탄소 섬유와 같은 디지털 텍스처를 파트의 표면에 직접 적용합니다.
- 팬톤® 검증: 특정 팬톤 색상을 일치시키는 기능을 사용하면 브랜드 일관성을 보장하고 색상이 중요한 프로토타입 제작에서 추측을 배제할 수 있습니다.
3. 탁월한 정밀도와 세밀한 디테일:
고해상도와 정밀한 분사 프로세스의 결합으로 PolyJet은 다음과 같은 놀랍도록 섬세한 디테일을 재현할 수 있습니다:
각인 또는 엠보싱 텍스트.
복잡한 텍스처와 패턴.
얇은 벽과 날카로운 모서리.
의료 기기나 전자제품에 사용되는 작고 복잡한 부품 ④.
4. 다품종 소량 생산을 위한 속도:
하나의 대형 파트는 다른 장비에서 더 빠르게 프린트할 수 있지만, 여러 개의 서로 다른 파트로 구성된 제작 트레이를 프린트할 때는 PolyJet의 효율성이 뛰어납니다. 프린트 헤드가 인쇄 대상에 관계없이 전체 트레이를 통과하기 때문에 트레이에 작고 복잡하거나 여러 소재의 부품을 많이 채워도 프린트 시간이 크게 늘어나지 않습니다.
5. 한 번의 인쇄로 다양한 소재 활용:
서로 다른 재료 특성을 한 번에 결합하는 기능은 기능적 프로토타이핑을 위한 강력한 도구입니다. 하나의 인쇄물에 포함할 수 있습니다:
리지드 섹션에서 구조적 무결성을 확인합니다.
유연성 ② 유연성 개스킷, 씰 또는 리빙 힌지용 섹션.
투명성 렌즈, 광파이프 또는 유체 분석을 위한 섹션입니다.
폴리젯 인쇄의 한계는 무엇인가요?
PolyJet은 강력하지만 모든 애플리케이션에 적합한 솔루션은 아닙니다. 성공적인 구현을 위해서는 그 한계를 인정하는 것이 중요합니다.
1. 기계적 특성 및 내구성:
폴리젯 부품은 아크릴 기반 광폴리머(열경화성)로 제작됩니다. Digital ABS Plus™와 같은 디지털 소재를 사용하면 더 견고하게 만들 수 있지만, 일반적으로 FDM 또는 SLS를 통해 엔지니어링 열가소성 플라스틱(예: 나일론 또는 PC)으로 만든 부품과 동일한 강도, 인성 또는 온도 저항성을 갖지 못합니다. 이러한 소재는 부서지기 쉬우며 일반적으로 스트레스를 많이 받는 장기적인 기능성 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
2. 자외선 민감도 및 소재 안정성:
폴리젯 부품은 광폴리머로서 본질적으로 자외선(UV)에 민감합니다. 햇빛에 장시간 노출되면 부품이 노랗게 변색되고 부서지기 쉬우며 의도한 특성을 잃을 수 있습니다. 클리어 코팅은 이러한 문제를 완화할 수 있지만 실내 사용에 가장 적합합니다. 또한 소재는 시간이 지남에 따라 약간의 '크리프'(일정한 하중 하에서 변형)가 나타날 수 있습니다.
3. 더 높은 재료비:
PolyJet 시스템에 사용되는 독점적인 광폴리머 수지는 FDM 필라멘트나 SLS 파우더보다 킬로그램당 훨씬 더 비쌉니다. 자유롭게 사용되는 서포트 재료도 전체 인쇄 비용을 증가시킵니다. 따라서 이 기술은 단순한 매스 모델이나 디테일이 우선시되지 않는 크고 부피가 큰 부품에는 비용 효율성이 떨어집니다.
4. 지원 구조에 대한 요구 사항:
거의 모든 PolyJet 파트에는 후처리 단계에서 제거해야 하는 서포트 재료가 필요합니다. 제거 과정은 비교적 쉽지만(특히 용해성 서포트의 경우), 여전히 전체 워크플로에 시간, 노동력 및 비용이 추가됩니다.
폴리젯 3D 프린팅에는 어떤 재료가 사용되나요?
방대한 재료 라이브러리는 PolyJet의 다재다능함의 핵심입니다. 재료는 일반적으로 기본 속성에 따라 분류됩니다.
1. Vero™ 제품군(리지드 불투명):
뛰어난 디테일, 강도 및 안정성을 제공하는 것으로 유명한 PolyJet 소재의 주력 제품군입니다.
- 베로화이트플러스™, 베로블랙플러스™, 베로그레이™, 베로블루™: 범용 모델링을 위한 표준 색상입니다.
- 베로비비드™ 색상: 풀컬러 인쇄를 위한 청록색, 마젠타색, 노란색 베이스입니다.
- 베로클리어™: PMMA(아크릴) 또는 유리 시뮬레이션을 위한 투명 소재입니다. 높은 선명도를 위해 광택 처리할 수 있습니다.
- 베로플렉스™: 유연성과 내구성을 모두 갖춘 독특한 소재로 안경 프로토타입 제작에 이상적입니다.
2. Agilus30™ 제품군(유연성, 고무 재질):
이 소재 제품군은 다양한 수준의 인열 저항성과 파단 시 연신율을 가진 고무를 시뮬레이션합니다.
- Agilus30™ 투명, 검정, 흰색: 개스킷, 씰, 리빙 힌지 및 부드러운 터치 표면의 프로토타입 제작에 사용됩니다. Vero 소재와 결합하여 다양한 쇼어 A 경도 값을 만들 수 있습니다.
3. 디지털 머티리얼(온더플라이 컴포지트):
기본 수지는 아니지만 프린터에서 두세 가지 기본 수지를 특정 농도로 혼합하여 생성합니다.
- 디지털 ABS Plus™: Rigur™와 다른 소재를 결합하여 향상된 인성과 내열성(최대 90°C)을 제공하여 표준 ABS 플라스틱과 유사하게 제작되었습니다. 기능성 프로토타입, 금형 및 제조 도구에 이상적입니다.
- 시뮬레이션 폴리프로필렌(엔듀어™ 및 듀러스™): 폴리프로필렌의 유연성과 내구성을 제공하는 소재로 스냅-핏 클로저와 리빙 힌지가 있는 부품에 적합합니다.
- 가변 쇼어 A 경도: Vero와 Agilus30을 결합하면 단일 부품에서 수백 가지의 중간 유연 상태를 구현할 수 있습니다.
4. 특수 자료:
- 생체 적합성(MED610™): 신체 접촉에 대한 인증(예: ISO 10993)을 받은 투명 소재로 피부나 점막에 닿는 수술용 가이드, 치과용 트레이, 의료 기기 프로토타입에 적합합니다.
- 고온(RGD525™): 더 높은 열 변형 온도(HDT)를 제공하여 정적 기능 테스트나 수도꼭지 또는 파이프 프로토타입과 같이 뜨거운 공기나 물에 노출되는 부품에 적합합니다.
폴리젯 3D 프린팅 완벽 가이드를 위한 리소스
폴리젯 인쇄의 주요 응용 분야는 무엇입니까?
PolyJet의 고유한 장점은 다양한 산업 분야에 걸쳐 광범위한 영향력 있는 애플리케이션에 적용됩니다.
1. 프로토타이핑 및 제품 개발:
이것이 PolyJet의 주요 응용 분야입니다.
고퀄리티 시각적 프로토타입:
폴리젯을 사용하면 디자이너와 엔지니어가 최종 제품과 거의 구별할 수 없는 모델을 만들 수 있습니다. 이는 매우 중요합니다:
- 초기 단계의 디자인 검토 및 이해관계자 피드백.
- 마케팅 사진 및 소비자 포커스 그룹.
- 가시적이고 현실적인 모델을 통해 자금 또는 프로젝트 승인을 확보합니다.
형태, 착용감, 촉감 테스트:
이 기술의 높은 정확도와 다중 재료 기능을 통해 진정한 기능 평가가 가능합니다:
- 양식: 부품의 모양과 미학이 디자인 의도에 부합하는지 확인합니다.
- Fit: 서로 완벽하게 맞는 여러 구성 요소를 인쇄하여 어셈블리를 테스트합니다.
- Feel: 오버몰딩 고무와 유사한 소재를 사용하여 그립과 핸들의 인체공학적 특성을 테스트합니다.
2. 의료 및 헬스케어:
PolyJet은 환자별 도구와 모델을 제공하여 의학을 혁신하고 있습니다.
수술 계획 모델:
외과의는 경질, 연질 및 컬러 재료를 조합하여 환자의 장기 또는 뼈 구조의 3D 모델(CT 또는 MRI 스캔에서 파생)을 인쇄할 수 있습니다. 이를 통해 다음을 수행할 수 있습니다:
- 수술실에 들어가기 전에 복잡한 절차를 연습하세요.
- 환자에게 명확하고 실제적인 모형으로 수술에 대해 설명하세요.
- 수술 시간을 단축하고 환자 치료 결과를 개선하세요.
의료 기기 프로토타이핑:
생체 적합성 소재를 사용하면 보청기, 수술 기구, 전달 시스템과 같이 강성과 유연성이 모두 필요한 디바이스의 프로토타입을 빠르게 제작할 수 있습니다.
3. 소비재 및 전자 제품:
PolyJet은 소비자 제품의 디자인 주기를 단축하는 데 도움이 됩니다. 휴대폰 케이스, 주방 가전, 웨어러블 기술, 사실적인 색상, 질감 및 오버몰딩 기능을 갖춘 패키징의 시제품 제작 등이 여기에 해당합니다.
4. 지그, 고정 장치 및 제조 보조 장치:
FDM 또는 SLS 부품만큼 내구성이 뛰어나지는 않지만 PolyJet은 조립 또는 품질 관리 라인을 위한 매우 정확한 맞춤형 지그와 픽스처를 제작하는 데 탁월합니다. 표면 마감이 매끄러워 섬세한 부품이 긁히거나 손상되지 않습니다.
금형 제작을 위한 폴리젯 프린팅
PolyJet의 고급 응용 분야는 래피드 툴링으로 알려진 사출 금형 툴링 제작에 사용되는 것입니다.
1. 폴리젯을 사용한 신속한 툴링이란 무엇인가요?
래피드 툴링에는 금형 캐비티와 코어를 3D 프린팅한 다음 표준 사출 성형기에서 사용하여 최종 생산 플라스틱으로 소량의 부품(일반적으로 10~100개)을 생산하는 방식이 포함됩니다.
2. 프로세스 설명:
금형 디자인 및 인쇄: 금형은 게이트, 러너 및 이젝터 핀 위치와 같은 표준 기능을 사용하여 CAD로 설계됩니다. 그런 다음 Digital ABS Plus™와 같은 고강도 고온 폴리젯 재료를 사용하여 프린트합니다.
금형 준비: 인쇄된 금형은 더 나은 부품 마감을 위해 캐비티 표면을 최소한으로 연마해야 할 수 있습니다. 그런 다음 표준 몰드 베이스에 조립합니다.
사출 성형: 금형을 성형 프레스에 넣습니다. 저온 열가소성 플라스틱(예: 폴리프로필렌, HDPE, TPE)을 비교적 낮은 압력으로 사출하여 최종 부품을 만듭니다.
3. 폴리젯 몰드의 장점:
속도: 강철 또는 알루미늄 금형의 기존 CNC 가공에 몇 주 또는 몇 달이 걸리던 것에 비해 PolyJet 금형은 몇 시간 또는 며칠 만에 인쇄하여 바로 사용할 수 있습니다.
비용 효율성: 단기간의 경우 금속 주형에 비해 비용이 매우 저렴하므로 생산 등급 재료로 경제적인 검증을 수행할 수 있습니다.
디자인 반복: 진정한 애자일 제품 개발이 가능합니다. 팀은 하룻밤 사이에 디자인을 테스트하고, 피드백을 받고, CAD 파일을 수정하고, 새 금형을 인쇄할 수 있습니다.
4. 4. 제한 사항 및 고려 사항:
제한된 금형 수명: 폴리젯 몰드는 금속만큼 내구성이 뛰어나지 않으며 부품 형상과 성형 파라미터에 따라 일반적으로 10~100회 정도만 견딜 수 있습니다.
재료 호환성: 용융 온도와 사출 압력이 낮은 열가소성 플라스틱에만 적합합니다.
열 전도성: 플라스틱 몰드는 금속 몰드만큼 열을 발산하지 못하기 때문에 사이클 시간이 길어질 수 있습니다.
폴리젯 인쇄를 위한 디자인 가이드라인
적층 제조를 위한 설계(DfAM) 원칙을 준수하는 것은 폴리젯 인쇄의 품질과 성공을 극대화하는 데 필수적입니다.
1. 일반적인 모범 사례:
최소 벽 두께:
부품이 후처리 및 취급에 견딜 수 있을 만큼 튼튼한지 확인하려면 다음 지침을 따르세요:
- 리지드 머티리얼(베로 제품군): 표준 애플리케이션의 경우 0.6mm(0.024인치).
- 유연한 소재(Agilus30): 1.0mm(0.040인치) 두께로 구조적 무결성을 유지합니다.
최소 피처 크기:
PolyJet의 높은 해상도는 작은 피처를 구현할 수 있지만 현실적인 한계가 있습니다:
- 핀/막대: 최소 직경 0.5mm를 권장합니다.
- 각인/양각 텍스트: 깊이/높이가 0.2mm인 6포인트 이상의 글꼴 크기를 사용합니다.
허용 오차:
PolyJet은 매우 정확합니다. 일반적인 치수 공차는 처음 25mm의 경우 ±0.1mm 이내이며, 25mm가 추가될 때마다 ±0.05mm입니다. 그러나 이는 형상과 방향에 따라 달라질 수 있습니다.
2. 다중 재료 부품을 위한 설계:
파일 준비:
파트의 여러 섹션에 서로 다른 재질을 할당하려면 디자인을 올바르게 구성해야 합니다:
- 셸/본체 분리: 가장 신뢰할 수 있는 방법은 CAD 소프트웨어 내에서 부품을 서로 겹치지 않는 별개의 바디 어셈블리로 설계하는 것입니다.
- 파일 형식: 어셈블리를 단일 STL(각 바디가 별도의 셸인 경우)로 내보내거나 재질 및 색상 할당을 유지할 수 있는 3MF 또는 VRML 파일로 내보내는 것이 바람직합니다.
3. 지원 구조 최적화:
부품 오리엔테이션:
방향은 표면 마감, 정확도 및 인쇄 시간에 영향을 미치는 중요한 결정입니다.
- 최상의 마무리를 위해: 중요한 표면은 지지 재료와 접촉하지 않고 '광택' 마감으로 인쇄할 수 있으므로 위쪽을 향하도록 방향을 지정합니다.
- 정확성을 위해: 원형 구멍의 중심축이 빌드 플랫폼에 수직(Z 방향)이 되도록 방향을 지정하여 최상의 둥글기를 보장합니다.
올바른 마감 선택하기(광택 대 무광택):
- 무광택 마감: 전체 부품이 서포트 재료로 캡슐화됩니다. 이렇게 하면 모든 표면이 균일하고 반사되지 않는 마감 처리가 되지만 서포트 재료와 청소 시간이 더 많이 필요합니다.
- 광택 마감: 돌출부와 밑면만 지원됩니다. 위쪽 표면은 지지대 접촉 없이 인쇄되므로 매우 매끄럽고 광택이 있습니다. 이것이 기본이며 가장 일반적인 선택입니다.
후처리 옵션
인쇄 후 마지막 단계는 원하는 모양과 느낌을 얻기 위해 매우 중요합니다.
1. 지원 제거(필수 첫 단계):
이는 모든 PolyJet 파트의 주요 후처리 작업입니다.
워터젯: 가장 일반적이고 효과적인 방법입니다. 스트라타시스 워터젯과 같은 고압 워터젯 시스템을 사용하여 부품 자체에 손상을 주지 않고 젤 형태의 서포트 재료(SUP705™)를 분사합니다.
용해성 지원 제거: 내부 채널이 복잡한 섬세한 부품의 경우 수용성 서포트 재료(SUP706B™)가 사용됩니다. 부품을 세척 용액에 담그기만 하면 지지 재료가 녹아 없어지므로 수작업이 거의 필요하지 않습니다.
수동 제거: 간단한 부품의 경우 작은 도구를 사용하여 손으로 지지대를 떼어내거나 물/가성소다 용액에 부품을 담가서 제거할 수 있습니다.
2. 미적 마감 기법:
샌딩 및 연마:
- 샌딩: 점점 더 고운 입자의 사포로 습식 샌딩을 하면 남아 있는 지지대를 제거하거나 더욱 매끄럽고 무광택 마감 처리를 할 수 있습니다.
- 연마: VeroClear™로 제작한 투명 부품의 경우 연마 컴파운드로 샌딩 및 연마하면 광학에 가까운 선명도를 얻을 수 있습니다.
페인팅 및 염색: PolyJet은 풀컬러 인쇄를 제공하지만 특정 금속 마감을 구현하거나 팬톤 이외의 색상과 일치하도록 부품을 페인팅할 수 있습니다. 최상의 접착력을 위해 프라이머를 사용하는 것이 좋습니다.
클리어 코팅: 자주 다루거나 햇빛에 노출되는 부품에는 자외선 차단 클리어 코팅을 적용하는 것이 좋습니다. 외관을 개선하고 부품의 장기적인 내구성과 자외선 안정성을 크게 향상시킵니다.
왜 폴리젯 인쇄 서비스를 선택해야 할까요?
정밀도, 사실성, 속도가 중요한 경우 올바른 서비스 제공업체와 협력하는 것이 중요합니다. 폴리젯이 업계 리더인 이유는 다음과 같습니다.
1. 최첨단 기술:
당사는 J850 Pro 및 J55 Prime 시스템을 비롯한 최신 Stratasys PolyJet 프린터를 운영하고 있습니다. 이를 통해 다양한 다중 재료 기능, 팬톤의 검증을 받은 풀 컬러, VeroUltraClear 및 유연한 Agilus30과 같은 특수 재료를 모두 사용할 수 있습니다.
2. 독보적인 전문성:
당사의 엔지니어와 기술자 팀은 적층 제조 분야에서 수십 년의 경험을 보유하고 있습니다. 단순한 파일 인쇄를 넘어 비용, 속도, 성능 측면에서 부품을 최적화할 수 있도록 전문적인 적층 제조 설계(DfAM) 컨설팅을 제공합니다.
3. 종합 자료 라이브러리:
당사는 딱딱한 불투명 및 투명 소재부터 고무와 같은 유연한 생체 적합성 및 고온 레진에 이르기까지 광범위한 PolyJet 소재를 보유하고 있습니다. 수천 가지의 디지털 재료 조합을 제작할 수 있는 능력은 고객의 자산 요구 사항에 완벽하게 부합할 수 있음을 의미합니다.
4. ISO 9001 인증 품질 보증:
당사의 생산 공정은 엄격한 ISO 9001:2015 인증 품질 관리 시스템에 의해 관리됩니다. 모든 부품은 치수 정확도와 미적 품질에 대한 사양을 충족하는지 확인하기 위해 엄격한 검사를 거칩니다.
5. 엔드투엔드 솔루션:
당사는 제품 개발을 위한 원스톱 샵입니다. 초기 디자인 상담 및 파일 준비부터 인쇄, 종합적인 후처리(광택, 도색, 투명 코팅 포함), 최종 조립까지 모든 단계를 관리하여 프레젠테이션에 사용할 수 있는 부품을 제공합니다.
폴리젯 인쇄에 대한 자주 묻는 질문(FAQ)
폴리젯은 사용 가능한 3D 프린팅 기술 중 하나입니다. 부품의 첫 25mm에 대해서는 ±0.1mm의 허용 오차를, 추가 25mm마다 ±0.05mm의 허용 오차를 기대할 수 있습니다. 이러한 정확도는 복잡한 어셈블리의 형태 및 맞춤 테스트에 이상적입니다.
폴리젯 부품은 적당한 강도를 가지며 고부하 최종 사용 분야보다는 시각적 및 기능적 프로토타입에 가장 적합합니다. Digital ABS Plus™와 같은 소재는 향상된 인성을 제공하지만, 높은 기계적 강도와 내구성이 필요한 응용 분야에는 엔지니어링 등급 소재를 사용하는 FDM 또는 SLS와 같은 기술이 더 적합할 수 있습니다.
가장 좋은 방법은 CAD 소프트웨어에서 부품을 겹치지 않는 별도의 바디 어셈블리로 설계하는 것입니다. 각 바디에 고유한 이름이나 색상을 지정합니다. 그런 다음 전체 어셈블리를 단일 3MF, VRML 또는 OBJ 파일로 내보냅니다. 파일을 제출할 때 각 바디에 어떤 재료를 적용할지 지정할 수 있습니다.
Stratasys J850과 같은 대형 시스템의 제작 용적은 최대 490 x 390 x 200mm(19.3 x 15.3 x 7.9인치)입니다. 더 큰 부품은 섹션별로 프린팅하고 후처리 과정에서 함께 접착하여 제작할 수 있습니다.
표준 PolyJet 부품은 본질적으로 자외선에 민감하기 때문에 부서지기 쉽고 변색될 수 있으므로 실외에서 장기간 사용하는 것은 권장하지 않습니다. 그러나 자외선 차단 클리어 코팅을 적용하면 이러한 조건에서 수명과 내구성을 크게 연장할 수 있습니다.
A 광택 마감은 지지 재료의 접촉 없이 위쪽 표면을 인쇄할 때 매우 매끄럽고 광택이 나는 표면을 얻을 수 있습니다. A 매트 마감은 전체 부품을 서포트 재료로 감싸서 모든 표면에 균일하고 반사되지 않는 질감을 부여합니다. 광택은 더 일반적이고 비용 효율적인 선택입니다.
What are the Factors Affecting the Warpage Deformation of Injection Molded Products?
Warpage in injection molded products is influenced by various factors, which affect the final quality and functional performance of the products. Warpage is primarily influenced by mold design, material selection,
How to Reduce the Cost of Injection Molded Products?
Reducing the cost of injection molded products requires strategic material selection, optimized mold design, and efficient production processes to minimize waste and maximize efficiency. To reduce injection molding costs, focus
What is Mold Flow Analysis?
Mold flow analysis simulates the injection molding process to predict potential defects and optimize part design, enhancing efficiency and quality in production. Mold flow analysis aids engineers in detecting issues
제공되는 최적화 솔루션 무료
- 디자인 피드백 및 최적화 솔루션 제공
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