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어떤 필라멘트를 사용할까요? _ 3D Matter 연구결과

 

 

 

 

3D Matter라는 뉴욕 스타트업은 데스크탑 3D프린터의 주요 소재인 플라스틱 필라멘트를 줄창 연구하는 전문가들이자, 프린팅 재료를 바탕으로 최적화 솔루션을 개발, 제공하는 회사입니다.

최근 3D Matter는 FFF방식 3D프린터의 주 사용 재료인 PLA, ABS, PET, Nylon, TPU, PC 폴리머의 주요 속성을 비교 연구한 결과를 공개했습니다. 참고하면 좋을 만한 내용이라서 오늘의 소식으로 전합니다.

3D Matter는 먼저 총 7개 평가항목을 분류했습니다.

Ease of printing (출력의 용이성): 재료를 출력하기 얼마나 쉬운지: 베드접착력, 최대 프린팅속도, 출력실패빈도, 플로우 정확도, 프린터에 재료공급의 용이성...등등
Visual quality (시각적인 품질): 출력물이 얼마나 보기좋은지, 테스트방법
Max Stress (최대 응력): 천천히 당겼을때 부러지기전까지 견디는 힘
Elongation at break (파단시 연신율): 부러지기전까지 늘어나는 최대 길이
Impact resistance (내충격성): 갑작스런 충격으로 출력물을 부러뜨리는데 필요한 에너지 
Layer adhesion (레이어 접착력): 레이어간에 접착력이 얼마니 좋은지. 
Heat resistance (내열성): 출력물이 변형되기 전짜기 견딜 수 있는 최대 온도

7가지 항목외에도 추가적인 항목들이 있지만, 강도(rigidity)처럼, 좋고 나쁨으로 평가할 수 없는 단지 속성에 불과한 것들이나 내습식성(Humidity resistance)이나 독성(Toxicity)같이 중요하지만 자신들이 정량적 평가방법을 가지고 있지 못한 항목은 도표에서 제외하였다고 합니다.

위 항목들을 1(낮음)~5(높음) 스케일로 평가한 결과는 각각 아래와 같습니다.
그리고 항목별로 오른쪽에 적혀있는 추가 고려사항도 읽어보시면 좋을 것 같습니다.

PLA는 출력의 용이성이나 품질, 최대응력, 레이어접착력은 높으나 내충격성, 내열성, 연신율이 매우 낮습니다. 추가고려사항으로는 매우 단단하고,  바이오소재.생분해성이고, 냄새가 없고, 사포나 아크릴 채색으로 후처리를 할 수 있고, 자외선저항력이 좋지만, 내습성이 낮고 쉽게 접착제로 붙지 않는 성질이 있습니다.  (다른 폴리머들은 생략합니다~~)

그리고 각 항목과 필라멘트 종류들을 한데 모으면 아래와 같이 표현될 수 있습니다.

위 표를 참고해서, 출력물의 목적이나 용도에 맞게 필라멘트를 고르면 편리할 것 같습니다.
물론 논쟁의 여지는 있겠지만, 충분히 참고할만한 내용인 것 같습니다.

3D Matter는 위 평과결과와 함께 각 필라멘트를 한 줄씩으로 표현했습니다.

PLA는 출력하기에 가장 쉬운 폴리머이고, 시각적인 품질이 좋다. 매우 단단하고 실제로 꽤 강하지만 잘 부서진다.
ABS는 보통 내열성이나 높은 인성이 필요할 때 선택된다.
PET는 다재다능하고 흥미로운 속성을 가지고 있는 약간 부드러운 폴리머이다.
Nylon은 좋은 역학적 성질을 가지고 있고, 특히 플렉서블이 아닌 필라멘트 중 가장 내 충격성이 좋다. 하지만 레이어 접착력이 문제될 수 있다.
TPU는 주로 신축성이 필요한 출력물에 사용되지만 매우 높은 내충격성을 지녀 다른 용도로 사용될 수도 있다.
PC는 이 중에 가장 강한 소재이며, 속성의 ABS와 유사하여 대체제가 될 수 있다.

보통 일반 유저들은 ABS, PLA위주로 출력을 하는 편이었는데, 최근에는 TPU/TPE,ASA, PC, HIPS, Nylon등 사용범위가 천천히 넓어지고 있는 것 같습니다. 워낙 다영한 종류의 필라멘트 소재가 출시되고 있어서 소재에 따른 특성이 궁금하신 분들이 많을텐데, 3D Matter가 그 중 대표적인 폴리머들을 비교해놓아서 좋은 참고자료가 될 수 있을 것 같습니다. 

이번에 공개한 아티클 외에도 3D Matter 웹 페이지에 들어가면 필라멘트와 관련된 여러 흥미로운 연구 결과들을 만날 수 있습니다. 
쭉 아티클들을 살펴보니 필라멘트 제조사의 숫자가 많지는 않은데, 시간이 지나면 지날 수록 더 신뢰성 높은 데이터를 볼 수 있을 것 같네요.

 

그리고 애써 실험한 연구 결과를 공개했으니, 감사의 의미로 홍보하나 해줘야겠죠.
3D Matter는 Optimatter라는 프린팅 소재에 초점을 맞춘 웹기반의 3D프린팅 최적화 소프트웨어를 제공하고 있습니다. 최적의 재료와 프린팅 세팅을 찾을 수 있도록 도와주는 솔루션인데 가입해서 무료버전을 돌려보니 PLA와 PET밖에 안되네요.^^;;

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