광경화 수지 3D프린팅의 속도와 크기, CLIP·HARP는 무엇을 바꿨나
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수지 부품을 위로 계속 끌어올리면서 굳힐 수 있을까? MIT Center for Bits and Atoms의 기술 자료에 따르면 CLIP과 HARP는 모두 부품 아래에 수지가 굳지 않는 영역을 유지해 연속 출력을 돕지만, 그 영역을 만드는 재료와 열을 다루는 방식이 다르다.
AI 개념 이미지: DLP의 픽셀 투영, CLIP의 산소 투과막, HARP의 순환 오일층을 비교해 보여준다. 실제 장비를 촬영한 사진은 아니다.
CLIP 수지 3D프린팅: 산소가 남겨 두는 공간
광경화 수지 3D프린팅은 빛을 받은 액체 수지가 굳으며 형상을 만드는 방식이다. DLP는 프로젝터로 한 층의 그림을 한꺼번에 비춘다. 그 그림의 사각 픽셀은 출력물에 작은 직육면체 요소로 나타날 수 있다.
여기서 층 높이와 한 층 안의 형상 크기는 구분해야 한다. 층 높이는 부품을 위로 쌓을 때 한 번에 굳히는 두께다. MIT Center for Bits and Atoms는 SLA와 DLP에서 보통 25~300µm 범위의 층 높이를 선택할 수 있다고 설명한다. 얇은 층을 골랐다는 사실만으로 작은 글자나 무늬까지 또렷하게 표현된다는 뜻은 아니다.
한 층 안에서 표현할 수 있는 형상은 DLP의 프로젝터 픽셀과 관계가 있다. 자료에 따르면 프로젝터를 광학 창에 가까이 옮기면 픽셀이 작아져 해상도는 높아지지만 출력 가능 면적은 줄어든다. 같은 픽셀을 더 작은 면적에 비추는 만큼, 미세한 형상과 넓은 출력 면적을 함께 원할 때는 이 절충을 봐야 한다. 자료는 SLA의 출력 가능 크기는 해상도와 독립적이라고 설명한다.
Carbon3D의 CLIP은 부품 아래에 산소가 통과하는 막을 둔다. 막 가까이에는 수지가 굳지 않는 얇은 영역이 생긴다. 덕분에 부품을 수지 밖으로 끌어올리는 동안 경화를 이어 갈 수 있다.
자료는 CLIP과 DLP의 해상도가 비슷하다고 설명한다. CLIP은 층 사이를 매끄럽게 이어 DLP 출력물에서 흔히 보이는 픽셀 단위의 흔적을 없애며, 후처리 작업과 출력 시간을 줄인다고 한다. 여기서 차이는 해상도 수치 하나보다 굳은 층이 이어지는 모습에 있다.
HARP 수지 3D프린팅: 오일이 가져가는 경화열
수지가 굳는 과정에는 열이 따른다. 자료는 앞서 설명한 공정에서 이 열이 쌓이면 출력 속도와 최종 크기가 제한된다고 설명한다. 연속해서 굳히려면 부품 아래의 공간뿐 아니라 쌓이는 열도 살펴야 한다.
HARP에서는 반응하지 않는 불소계 오일을 펌프로 순환시킨다. 오일은 부품 아래에서 수지가 굳지 않는 층이 되고, 중합 중 생긴 열을 빼낸다. 자료에 따르면 이 방식으로 출력 속도와 크기를 높인다.
이때 자외선은 수조의 투명한 바닥을 지나 수지에 닿는다. 빛이 지나가는 경로 아래에 순환 오일층을 두는 구조다. CLIP과 HARP가 모두 부품 아래에 비경화 영역을 유지하더라도, HARP의 오일은 그 자리에서 경화열을 빼내는 역할까지 맡는다.
오일 속 플라스틱 조각이 빛을 흩뜨리면 해상도가 떨어질 수 있어 오일도 여과한다. 또 HARP는 산소로 비경화 영역을 만들 필요가 없어 산소에 민감한 수지와 그렇지 않은 수지 모두에 적용할 수 있다.
아이컨택의 시선에서 연속 출력 공정을 고를 때는 ‘계속 굳힐 수 있는가’만 묻기보다 사용할 수지의 산소 민감성과 경화열을 다루는 방식을 함께 볼 만하다. CLIP의 막과 HARP의 순환 오일층이 각각 답하는 조건이다.
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