바인더 젯팅·재료 분사·MJF·SLS 3D프린팅, 부품은 무엇으로 붙을까

안녕하세요. 3D프린팅·CNC·다양한 소재 전문 플랫폼 기업 아이컨택입니다.

3D프린팅에서 액체를 뿌리는 장면이 비슷해 보여도, 완성된 부품을 붙이는 방식은 다르다. 접착제로 분말을 붙이거나, 부품 재료를 직접 놓아 굳히거나, 열로 분말을 결합한다.

HP의 기술 자료를 바탕으로 네 공정에서 액체와 열이 맡는 역할을 비교해 보자. 공정 이름보다 먼저 볼 것은 실제로 부품을 이루는 재료가 무엇인지다.

AI 개념 이미지: 바인더 젯팅·재료 분사·MJF·SLS의 결합 방식을 비교한 그림이며, 실제 장비를 촬영한 사진은 아니다.

바인더 젯팅 3D프린팅에서 액체는 무엇을 하나

바인더 젯팅은 분말을 얇게 놓고 필요한 부분에 액체 결합제를 공급한다. 결합제는 접착제처럼 분말 층을 붙이며, HP는 폴리머·금속·세라믹·유리를 분말 재료의 예로 든다.

한 층이 끝나면 제작 플랫폼이 층 두께만큼 내려가고 다음 층을 쌓는다. 출력 중에는 주변 분말이 부품을 받쳐 별도 지지 구조가 필요하지 않다. 완성품은 사용하지 않은 분말에서 꺼낸다.

HP가 제시한 용도에는 외관·컬러 시제품과 모래주조용 코어·주형이 있다. 금속 분말을 쓰는 예로는 스테인리스강 분말에 결합제를 공급하는 HP Metal Jet이 있다.

재료 분사에서는 접착제 대신 부품 재료 자체가 작은 방울로 노즐을 통과한다. 2D 잉크젯 프린터가 종이에 잉크를 놓는 모습과 비슷하다. HP 자료는 플라스틱·폴리머·금속을 가능한 재료로 든다.

방울을 플랫폼에 층별로 놓은 뒤 자외선으로 굳힌다. 출력 중에는 부품과 함께 용해성 지지물을 만들고, 완성 후 이를 제거한다.

HP는 외관·컬러 시제품과 교육·수술 전 계획에 쓰는 해부학 모형을 재료 분사의 용도로 제시한다. 한 공정에서 여러 색상을 사용할 수 있다는 설명도 덧붙인다.

HP MJF도 분말 위에 액체를 놓지만, 액체가 접착제 역할을 하지는 않는다. 융합제는 붙일 영역을, 경계 조절제는 부품의 가장자리를 지정한다.

그다음 융합 램프로 열을 가하면 융합제가 놓인 분말이 융합하고, 식으면서 굳는다. HP는 이때 폴리머 사슬이 서로 얽혀 층을 결합한다고 설명한다.

SLS 역시 폴리머 분말을 층별로 열로 붙이지만, 선택한 곳에 열을 가하는 장치는 레이저다. 두 공정에는 보통 나일론인 열가소성 폴리머가 쓰이며, 주변 분말이 부품을 받쳐 별도 지지 구조가 필요하지 않다.

HP는 재료 분사 부품이 쉽게 깨지는 성질을 보일 수 있어 기계적 성질이 중요한 최종 기능 부품보다 시제품에 더 적합하다고 설명한다. 반면 MJF의 적용 사례로는 최종 기능 부품인 로봇 말단 공구를 든다.

아이컨택은 로봇 말단 공구를 최종 기능 부품으로 만들 공정을 고른다면, HP가 제시한 두 공정의 용도와 재료 분사의 취성 가능성을 근거로 MJF를 먼저 살펴볼 만하다고 본다.