3D 프린터용 메탈 필라멘트

메탈 필라멘트는 금속 3D 프린팅의 활용 범위를 확장시켰습니다. 기존의 금속 3D 프린팅 방식(예: 금속 분말 베드 융합이나 레이저 소결)에 비해, 메탈 필라멘트 프린팅 기술은 비용을 60%~90%까지 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 금속 분말과 관련된 안전 위험을 피하면서도 유사한 설계 자유도와 부품 품질을 제공합니다. 이 글에서는 메탈 필라멘트의 특성과 기능, 그리고 프린팅 과정에서의 주의사항에 대해 소개하겠습니다.

출처:  https://www.raise3d.com/news/raise3d-launches-metalfuse-a-3d-printing-full-in-house-solution-using-ultrafuse-metal-filaments-from-basf-forward-am-which-allows-small-batch-production-of-metal-parts-with-full-design-freed/

메탈 필라멘트란?

메탈 필라멘트는 단순한 금속 색상이나 장식용 소재가 아니라, 복합 필라멘트입니다. 메탈 필라멘트는 금속 입자를 플라스틱에 고르게 혼합하여 금속 함량이 높은 소재로 제작됩니다. 이 복합 소재는 강한 금속 부품과 화학적 저항성을 동시에 제공합니다. 기존의 플라스틱 필라멘트와 달리, 메탈 필라멘트로 출력한 부품은 최종적으로 완전한 금속 부품으로 전환되기 위해 2~3단계의 후처리 과정이 필요합니다.

메탈 필라멘트 프린팅 시 주의사항

메탈 필라멘트 3D 프린팅 기술은 금속 부품 제조에 있어 높은 설계 자유도를 제공하지만, 프린팅 정확도와 후처리 과정에서 몇 가지 고유한 과제를 동반합니다. 다음은 프린팅 과정에서 특별히 주의해야 할 몇 가지 사항입니다:

모델 설계

메탈 필라멘트는 특정 비율과 구조 요건을 따르는 설계가 필요합니다. MakerBot의 권장사항에 따르면, 모델의 종횡비는 3:1 이하로 유지해야 하며, 벽의 종횡비는 6:1 이하로 제어해야 탈지 및 소결 과정 중 붕괴나 변형을 방지할 수 있습니다. 또한, 탈지 및 소결 중 부품의 안정성을 확보하기 위해 가능한 한 많은 지지 구조를 설계에 포함시켜야 합니다.

부품 수축

메탈 필라멘트 부품의 후처리 과정에서 플라스틱 소재가 제거되고 금속 입자가 압축되기 때문에, 출력된 부품의 치수 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 이를 보상하기 위해 사용자는 CAD 모델에서 부품 크기를 적절히 확대할 수 있으며, 슬라이싱 소프트웨어에서도 알려진 수축 계수를 바탕으로 자동으로 조정할 수 있습니다.

특수 후처리

메탈 필라멘트로 3D 프린팅한 부품은 프린터에서 출력되자마자 바로 강력하거나 실사용 가능한 금속 부품이 되지 않습니다. 메탈 필라멘트로 출력된 부품은 일반적으로 ‘그린 블랭크(Green Blank)’라고 불리며, 이 단계의 부품은 매우 취약하고 소결 전에는 금속 특성을 가지지 않기 때문에 후처리 과정이 반드시 필요합니다.

후처리 과정은 보통 다음과 같은 단계를 포함합니다:

탈지(Debinding): 열 또는 용제를 이용해 부품 내의 폴리머나 바인더 성분을 제거하여 내부에 기공 구조를 형성하는 과정입니다. 이 과정은 이후 소결의 성공을 좌우하는 핵심 단계입니다.

소결(Sintering): 탈지된 부품을 금속의 용융점 근처까지 가열하여 금속 입자들이 서로 융합되면서 조밀한 금속 부품을 형성하는 과정입니다.

후처리 과정은 일반적으로 복잡하기 때문에, 많은 제조업체들이 사용자들이 이 과정을 원활히 수행할 수 있도록 탈지 장비와 소결로를 함께 제공합니다. 만약 사용자가 이러한 장비를 보유하고 있지 않다면, 3D 프린팅 공급업체의 전문 후처리 서비스를 이용할 수도 있습니다.

메탈 필라멘트 3D 프린팅 부품의 기계적 특성

메탈 필라멘트로 3D 프린팅된 부품은 강도, 내식성, 고온 저항성 등에서 우수한 기계적 특성을 가지고 있습니다. 이 부품들은 일반적인 데스크탑 FDM 3D 프린터에서 사용하는 거의 모든 플라스틱보다 더 강합니다. 따라서 저비용의 소량 생산이나 비중요 부품 제조에 적합하며, 특히 내식성과 높은 인성이 요구되는 금속 노즐, 기어, 밸브 등의 용도에 이상적입니다. 그러나 극한의 스트레스가 가해지는 용도에는 적합하지 않을 수 있으며, 고강도 및 고하중 부품의 경우 기존의 금속 가공 방식(예: CNC 가공)이 여전히 더 큰 장점을 가질 수 있습니다.

적절한 설계와 프린팅 설정 조정, 그리고 합리적인 후처리 과정을 통해, 사용자들은 저렴한 FDM 프린터로도 고품질의 금속 부품을 제작할 수 있습니다. 기술의 지속적인 발전과 소재의 지속적인 최적화 덕분에, 메탈 필라멘트 3D 프린팅은 앞으로 더 많은 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대됩니다. JLC3DP는 금속 3D 프린팅 및 CNC 가공 서비스를 제공하여, 고정밀 금속 부품 제작을 지원하며, 전문적인 후처리 서비스를 통해 모든 제품이 완벽한 기준을 충족하도록 보장합니다.