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Jun 14, 2023

3D 프린팅 플라스틱을 만드는 끈적끈적한 방법

대량 생산을 위한 플라스틱 사용의 뿌리는 1860년대로 거슬러 올라갑니다.

대량 생산을 위한 플라스틱 사용은 1860년대 뉴욕 주 올버니 출신의 인쇄업자 John Wesley Hyatt로 거슬러 올라갑니다. 하얏트는 당구공을 만드는 대안적인 방법을 생각해내는 사람에게 10,000달러의 보상을 제안한 것에 응하고 있었습니다. 당시 당구공은 공급 부족이었던 상아로 조각되었습니다. 그의 해결책은 셀룰로이드라고 불리는 용융된 합성 플라스틱을 주형에 주입하여 이를 형성하는 것이었습니다.

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비록 하얏트가 상을 받은 적은 없는 것으로 보이지만 그가 발명한 공정인 사출 성형은 대부분의 플라스틱 제품을 만드는 방식이 되었습니다. 적어도 1980년대 초 3D 프린팅으로 널리 알려진 적층 가공이 등장하기 전까지는 그랬습니다. 플라스틱으로 물건을 인쇄할 수 있는 기계의 성능이 더욱 향상되어 장난감부터 의료용 임플란트, 자동차, 드론, 항공기용 부품까지 다양한 물건을 만들어낼 수 있습니다.

현재 또 다른 발전이 이루어지고 있습니다. 스페인의 3D 프린터 생산업체인 bcn3d Technologies는 vlm(점성 리소그래피 제조)이라고 하는 새로운 형태의 플라스틱 인쇄를 개발했습니다. 이 아이디어를 시험해 보고 싶어하는 초기 500개 회사에서 bcn3d는 자동차 제조, 전자, 엔지니어링과 같은 업계의 대형 제조업체 20개로 그 수를 줄였습니다. 이들은 현재 바르셀로나에 있는 회사 기지에서 잠재적인 응용 분야를 연구하고 있습니다. 계획은 프린터가 2024년에 일반 판매되기 전에 내년 초 전 세계 공장에 VLM 기계를 설치할 예정입니다.

3D 프린터는 여러 가지 방법으로 플라스틱 물체를 만들 수 있습니다. 널리 사용되는 기술 중 하나는 소위 빌드 플레이트에 용융된 폴리머의 압출 헤드 추적 라인을 포함합니다. 첫 번째 레이어가 완료되면 플레이트가 약간 아래로 이동하고 두 번째 레이어가 첫 번째 레이어 위에 추가되는 식입니다. 최신 기계는 자외선(uv) 패턴을 감광성 액체 수지 통에 투사하여 물체를 만드는 데 필요한 층을 경화하고 응고시킵니다. 그런 다음 빌드 플레이트가 물체를 통에서 꾸준히 끌어냅니다.

말하자면 vlm이 구축하는 두 번째 접근 방식입니다. 하지만 프로세스는 거꾸로 된 스크린 프린터처럼 작동합니다. 이 기계는 한 쌍의 액체 수지 저장소로 구성되며, 각각 빌드 플레이트의 양쪽에 하나씩 있습니다. 무엇보다도 앞뒤로 왕복하는 투명 스크린이 있습니다. 스크린의 한 면이 저장소 위에 있을 때 롤러는 그 밑면을 얇은 수지 필름으로 코팅합니다. 동시에 두 번째 저장소에서 이미 코팅된 스크린의 인접한 면이 빌드 플레이트 위에 위치합니다.

그런 다음 플레이트가 올라가서 스크린의 이 부분에 있는 수지 필름과 접촉합니다. LCD의 자외선 패턴이 위에서 스크린을 통해 투사되어 특정 영역의 수지를 경화시켜 전체 층을 한 번에 굳힐 수 있습니다. 빌드 플레이트가 낮아지면서 이 레이어가 벗겨집니다. 그런 다음 스크린의 벗겨진 부분은 저장소로 다시 미끄러져 들어가 사용되지 않은 수지를 회수하여 재사용하고, 새로 코팅된 스크린의 다른 쪽도 동일한 UV 경화 및 박리 과정을 거칩니다. 따라서 개체가 완성될 때까지 프로세스가 앞뒤로 계속됩니다.

레진 프린팅의 한 가지 이점은 매우 세밀한 고품질 플라스틱 부품을 생산한다는 것입니다. 단점은 부서지기 쉽다는 것입니다. 예를 들어 강도를 향상하거나 유연성을 추가하기 위해 추가 재료를 수지에 혼합하는 것이 가능합니다. 그러나 케이크에 더 많은 재료를 추가하는 것과 마찬가지로 혼합물이 두꺼워져 레진을 프린팅하기 어렵게 만들 수 있습니다. 그러나 회사의 최고 기술 책임자인 Eric Pallarés가 설명했듯이 vlm 공정은 처음부터 훨씬 더 두꺼운 수지를 사용하도록 설계되었기 때문에 이러한 문제에 대처할 수 있습니다.

두 저장소는 서로 다른 수지로 채워질 수도 있어 더욱 복잡한 구성이 가능합니다. 이를 통해 견고한 스위치에 부드러운 터치 표면을 추가할 수 있습니다. 이전에 인쇄된 물체의 조각난 잔해로 만든 충전재를 혼합하면 강도를 얻을 수 있습니다. 대안으로, 용해성 재료를 인쇄하여 건설 중에 섬세한 구조를 지탱할 수 있으며 이러한 지지물은 씻어낼 수 있습니다. 현재로서는 지지 구조물을 수작업으로 힘들게 추가하고 제거해야 하는 경우가 많습니다.