3D 프린팅 기술로 제품 설계 및 테스트, 생산과정이 더 빠르고, 저렴하고, 효율이 높아졌다. 이렇게, 지난 몇 년 동안 3D 프린팅 기술은 자동차에서 의학에 이르기까지 많은 산업을 변화시켰다. 대기업 뿐만 아니라 중견 중소기업들에게 많은 사업 기회를 열어주었다. 문제는, 자기의 사업 분야에 어떤 3D 프린팅 기술을 선택하여 적용할 것인가 하는 질문이다. 선택하기 전에 3D프린팅 기술 중에서 가장 안정된 기술인 SLA(stereolithography)과 SLS(selective laser sintering)에 관하여 그 유사성과 다른 점을 살펴보자.

What is SLA?



SLA는 최초로 선보인 3D 프린팅 방법이다. 80년대에 발명된 이 기술은 레이저 빔을 이용하여 액체수지를 다루어 고체화 시킨다. 이 과정을 광중합이라 한다. 프린팅할 때, 레이저로 액체 수지의 얇은 층 위에 만들고자 하는 물체의 2D 부분을 드로잉 한다. 그 다음 프린터가 그 위에 새로운 층을 형성하고 레이저는 목적물의 다음 부분을 드로잉 한다. 이러한 단계가 완전한 3D 목적물을 얻을 때까지 반복된다. 일단 시작되면, 목적물은 액체 수지로 만들어지며 다듬어, 완성된 구조물을 빼내게 된다.

SLA 3D 프린터의 레이저를 움직이는 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 가장 효율적이고 비용이 저렴한 방법으로 반사경을 사용하는 것이다. 또 다른 방법은 갠트리(gantry)를 사용하여 레이저를 이동시키는 것이다.

SLA를 사용할 경우 몇 가지 이점이 있다. 보다 정확하고 세부적으로 디테일하게 개체를 만들 수 있다. 마무리 작업이 부드럽고, 또한 다양한 기능이 제공된다. 다양한 광중합체 레진 액제를 사용하기 때문에 열, 광학 및 기계적 특성 등 폭 넓게 대응할 수 있다. SLA 3D 프린팅은 제품 설계, 엔지니어링, 보석산업, 교육산업에서 사용되고 있다. SLA는 기능 부품을 만들 때 적합하다.

What is SLS?



SLS는 selective laser sintering의 약자이다. SLS 3D 프린팅 과정은 일반적으로 산업용 용도로 사용되는 적층 제조(Additive Manufacturing) 기술이다. SLA와 마찬가지로 이 방법은 레이저를 사용하여 가루 입자를 소결하거나 녹이거나 혼합하여 물체를 만든다. 레이저의 동력은 SLS 프린터마다 다르며, SLS 프린터마다 인쇄 가능한 재료의 종류가 정해져 있다.

이 과정은 준비된 표면 위에 깔린 얇은 분말 층에서부터 시작된다. 레이저 빔이 물체의 2D 부분을 드로잉하며 분말을 함께 소결한다. 그런 다음 레이저가 다시 작동하기 전에 그 위에 또 다른 분말 층을 입힌다. 이 프로세스는 완전한 3D 개체 완성 마지막 때까지 반복된다. 마지막 단계에서 소결되지 않은 분말 아래에 묻힌 목적물을 찾아낸다.

SLS 인쇄는 플라스틱뿐만 아니라 다양한 재료를 사용할 수 있기 때문에 산업 분야에 이상적이다. 금속과 세라믹으로도 인쇄할 수 있다. 또한 인쇄 중인 물체를 둘러싸고 있는 비소착 재료를 지지 구조물로 활용할 수 있으므로, 지지물을 만들지 않고도 복잡한 기하학적 구조물과 인터로킹된 물체들을 인쇄할 수 있다.


SLA 와 SLS 3D printing 비교

두 공법 사이에 유사점도 있지만 주요한 다른 점도 있다. 모두 고객에겐 3D 프린팅이다. 문제는 만드려는 목적물, 재료, 프린터 사이즈, 비용 중 어느 것을 중요시하느냐에 따라 선택이 결정될 것이다..

Material
재료 선택이 SLA와 SLS 프린팅의 주요 차이점 중 하나이다. 앞서 서술했듯이, SLA는 폴리머와 레진을 사용한다. SLS는 나일론과 폴리스티렌 같은 일부 폴리머를 사용할 수 있을 뿐 만아니라, 세라믹, 강철, 티타늄 같은 금속도 사용할 수 있다.

또 다른 차이점으로, SLA 프린팅은 독성이 있고 다루기 힘든 액체 레진을 사용한다. 또한 후 처리 중에 완성된 개체를 다듬는 데 시간이 걸린다. 반면 SLS 프린팅은 처리하기가 훨씬 쉬운 분말을 사용한다. 하지만, 특히 니켈과 같은 일부 금속의 분말입자는 호흡기관의 건강에 해로울 수 있다. 사용하는 재료에 따라 작업 구역의 환기 상태를 고려해야 한다.

Size
SLA 3D프린터는 일반적으로 설비가 작아 데스크톱 상태로 사용할 수 있다. 반면 SLS 3D 프린터는 규모가 커 벤치톱 설비로 구분된다. 이 프린터는 비교적 넓은설치공간 외에 상당한 전기 파워가 필요하다. SLS 프린터는 SLA보다 훨씬 더 빠른 속도로 인쇄할 수 있으며, 훨씬 더 큰 모델을 만들 수 있다.

Cost
SLA 프린터는 매우 저렴하다. 500달러 정도로 쉽게 하나를 구매할 수 있다. 반면 SLS 프린터는 최소 5,000달러 이상의 가격이다. 재료 측면에서 볼 때 레진은 비교적 고가인 반면, 나일론 같은 SLS 프린터용 일부 재료는 저렴하다.

Final Product
SLA로 인쇄된 제품은 마감이 매끄러워 매우 디테일한 부품을 제작할 수 있다. 그러나 사용하는 수지의 형식에 따라 부품 강도는 높지만 부서지기 쉬우므로 기계적 용도로는 적합하지 않다. 반면 SLS로 인쇄 제품은 강하고 유연하며 기계적 용도에 더 적합하다. 또한 매우 복잡한 구조를 만들 수 있다. 그러나 완성된 제품의 마무리 상태가 비교적 매끄럽지 못한 경향이 있다.

출처 : manufacturingtomorrow

작성일 : 2021-02-25