가정용 3D 프린터로 출력 가능한 가장 강한 필라멘트

3D 프린팅 기술은 제조업 분야에서 빠르게 확산되고 있으며, 특히 기능성 부품이나 프로토타입, 높은 내구성이 요구되는 제품 제작에 널리 활용되고 있습니다. 이때 가장 중요한 요소 중 하나는 바로 ‘강도’입니다。 강도가 뛰어난 필라멘트를 선택하면 출력된 부품이 실제 사용 환경에서도 충분한 기계적 특성과 내구성을 확보할 수 있습니다. 현재 가정용 FDM 3D 프린터로도 출력 가능한 고강도 필라멘트들이 다양하게 출시되고 있으며, 제조 현장에서도 실용적으로 활용되고 있습니다.

이번 글에서는 가정용 3D 프린터로 사용할 수 있는 고강도 필라멘트 종류를 소개합니다. 내열성, 인장강도, 충격 저항성 등 다양한 측면에서 분석해드리겠습니다.

1. 폴리카보네이트(PC)

● 강도: 폴리카보네이트는 탁월한 충격 저항성과 기계적 강도를 자랑하는 소재입니다.
● 특징:110°C 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 높은 내열성, 뛰어난 인성과 유연성을 갖추고 있습니다.
● 적합한 용도: 기능성 부품, 자동차 부품, 보호 장비 등 실제 하중을 받는 환경에서 안정성을 요구하는 부품에 적합합니다.
● 출력 팁: 고온 노즐(260–310°C)과 히팅 베드(90–120°C)가 필요하며, 수축 및 뒤틀림을 방지하기 위해 밀폐형 챔버 사용을 권장합니다.

2. 나일론 (폴리아미드)

● 강도: 높은 인장 강도와 유연성을 갖추고 있습니다.
● 특징: 내구성이 뛰어나며, 내마모성과 층간 접착력이 우수합니다.
● 적합한 용도: 기어, 힌지, 각종 기계 부품 등 반복적인 물리적 하중이 가해지는 부품에 적합합니다.
●  출력 팁: 노즐 온도는 240-260°C, 베드 온도는 70-90°C로 설정해야 합니다. 나일론은 흡습성이 강한 소재이므로, 출력 전에 반드시 건조 상태를 유지해야 품질 저하를 방지할 수 있습니다.

3. PETG (글리콜 변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트)

● 강도: 강하고 충격 저항성이 뛰어나며 유연성도 좋습니다.
● 특징: ABS의 강도와 PLA의 출력 용이성을 모두 갖춘 소재입니다. 습기와 화학 물질에 대한 저항성이 우수합니다.
● 적합한 용도: 기능성 부품, 실외용 제품, 용기류 등에 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도는 220-250°C, 베드 온도는 70-80°C로 설정합니다. 수축이 거의 없고 밀폐 챔버 없이도 출력이 가능합니다.

4. TPU (열가소성 폴리우레탄)

● 강도: 매우 유연하며 높은 내구성을 지닌 소재입니다.
● 특징: 탄성이 뛰어나고 내마모성 및 충격 흡수력이 우수합니다.
● 적합한 용도: 휴대폰 케이스, 실링, 개스킷, 웨어러블 디바이스 등에 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도는 220~250°C로 설정하며, 낮은 출력 속도를 유지하는 것이 좋습니다. 최상의 결과를 위해 직접 구동식(Direct Drive) 익스트루더 사용을 권장합니다.

5. 카본 파이버 강화 필라멘트

● 강도: 매우 높은 강도와 강성을 자랑합니다.
● 특징: PLA, PETG, 나일론 등 기본 소재에 카본 파이버 입자가 혼합되어 강도와 경도가 향상됩니다.
● 적합한 용도: 고강도 부품, 드론 프레임, 자동차 부품 등 높은 기계적 응력이 가해지는 용도에 적합합니다.
● 출력 팁: 카본 파이버는 마모성이 강하므로 강화 스틸 노즐 사용이 필수입니다. 출력 온도는 사용되는 기본 소재에 따라 다르며, 상대적으로 높은 온도가 필요합니다.

6. ASA (아크릴로니트릴 스티렌 아크릴레이트)

● 강도: 강력하며 자외선(UV)에 강한 소재입니다.
● 특징: ABS와 유사하지만, 날씨에 대한 저항성과 수축률이 더 우수합니다.
● 적합한 용도: 실외 부품, 자동차 부품, 기능성 시제품 등에 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도 240-260°C, 베드 온도 90-110°C. 수축을 줄이기 위해 밀폐형 챔버 사용 권장합니다.

7. PEEK (폴리에테르 에테르 케톤)

● 강도: 극도로 강하고 최대 260°C까지 견딜 수 있는 내열성을 가집니다.
● 특징: 화학 저항성과 기계적 강도가 매우 뛰어납니다.
● 적합한 용도: 항공우주, 의료 기기, 고성능 산업용 부품네 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도 360~400°C의 고온 프린터 필요합니다. 밀폐 챔버 필수입니다. 초보자에게는 적합하지 않습니다.

8. ABS (아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)

● 강도: 강력하고 내구성이 뛰어납니다.
● 특징: 충격 저항성과 내열성이 우수합니다.
● 적합한 용도: 기능성 부품, 자동차 부품, 장난감 등에 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도 220-250°C, 베드 온도 90-110°C에 적합합니다. 수축 방지를 위해 밀폐형 챔버 사용을 권장합니다.

9. PLA+ (개선형 PLA)

● 강도: 일반 PLA보다 더 강하고 내구성이 높습니다.
● 특징: 출력이 쉬우며 생분해 가능하고 다양한 색상 제공합니다.
● 적합한 용도: 범용 부품, 시제품, 장식품 등에 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도 190-220°C, 베드 온도 50-60°C에 적합합니다. 밀폐 챔버 필요 없습니다.

10. PEI (폴리에테림이드)

● 강도: 매우 강하고 내열성이 뛰어난 프리미엄 소재입니다.
● 특징: 화학 저항성과 난연성이 우수합니다.
● 적합한 용도: 항공우주, 의료, 고온 환경의 산업용 부품에 적합합니다.
● 출력 팁: 노즐 온도 340~380°C의 고온 프린터 필요합니다. 밀폐형 챔버 필수입니다. 고급 사용자 전용입니다.

어떤 필라멘트를 선택해야 할까요?

1.초보자용: PETG 또는 PLA+ → 출력이 쉽고 대부분의 용도에 충분한 강도를 제공합니다.

2.중급 사용자용: 폴리카보네이트, 나일론, 카본 파이버 강화 필라멘트 → 강도와 내구성 강화합니다.

3.고성능 산업용: PEEK 또는 PEI → 특수 프린터 필요, 극한 환경에서도 안정적입니다.

강한 출력물을 위한 팁:

1.인필 최적화: 인필 비율을 50~100%로 설정하여 강도를 향상합니다.

2.층간 접착력 강화: 출력 온도를 약간 높여 층간 접착 개선합니다.

3.방향 설정: 부하가 가해지는 방향에 따라 출력 방향을 전략적으로 조절합니다.

4.후처리 (Annealing): PLA 또는 ABS 같은 소재는 열처리를 통해 강도를 추가 향상 가능합니다.

결론

가정용 3D 프린팅 사용자에게는 PETG와 나일론이 강도, 출력 용이성, 비용 효율성의 균형을 잘 맞춘 최고의 선택입니다. 고강도 부품이 필요한 경우, 고온 프린터가 있다면 폴리카보네이트 또는 카본 파이버 강화 필라멘트도 탁월한 옵션입니다. 유연성이 필요한 경우는 단연 TPU가 가장 적합합니다. 항상 사용 중인 프린터의 사양과 프로젝트의 요구 조건을 고려해 필라멘트를 선택하세요.

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