3D 프린팅 후처리 마스터하기: 종합 가이드

3D 프린팅은 전 세계적으로 제조, 프로토타입 제작 및 디자인에 혁명을 일으켰습니다. 프린팅 과정 자체가 매력적이지만, 진정한 마법은 종종 후처리 단계에 있습니다. 이 종합 가이드는 3D 프린팅 후처리 세계를 탐구하여 다양한 재료 및 프린팅 기술에 적용할 수 있는 필수 기술, 모범 사례 및 고급 방법을 다룹니다.

후처리가 왜 중요할까요?

후처리란 3D 프린터에서 출력된 부품에 수행되는 일련의 작업입니다. 이러한 단계는 다음과 같은 여러 가지 이유로 중요합니다.

향상된 미학: 원시 3D 프린팅 출력물은 종종 레이어 라인, 서포트 자국 및 일반적으로 거친 표면을 나타냅니다. 후처리는 부품의 외관을 개선합니다.
향상된 기능성: 후처리는 강도, 내구성, 내열성 또는 내화학성과 같은 부품의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
특정 공차 달성: 일부 응용 분야에서는 매우 정밀한 치수가 필요합니다. 후처리 기술은 이러한 엄격한 공차를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.
표면 마감 요구 사항: 응용 분야에 따라 특정 표면 마감(예: 매끄러움, 무광택, 광택)이 필요할 수 있습니다.
서포트 구조 제거: 많은 3D 프린팅 프로세스에서는 복잡한 형상을 구축하기 위해 서포트 구조가 필요합니다. 이러한 서포트는 프린팅 후 제거해야 합니다.

일반적인 3D 프린팅 기술 및 후처리 요구 사항

필요한 특정 후처리 단계는 사용된 3D 프린팅 기술에 따라 크게 달라집니다. 다음은 일반적인 기술과 일반적인 후처리 워크플로에 대한 분석입니다.

FDM(Fused Deposition Modeling)

FFF(Fused Filament Fabrication)라고도 하는 FDM은 용융 플라스틱 필라멘트를 층별로 압출하는 널리 사용되는 기술입니다. 인기 있는 재료로는 PLA, ABS, PETG 및 나일론이 있습니다.

일반적인 FDM 후처리 단계:

서포트 제거: 일반적으로 서포트 구조를 제거하는 것이 첫 번째 단계입니다. 이는 플라이어, 칼 또는 특수 서포트 제거 도구와 같은 도구를 사용하여 수동으로 수행할 수 있습니다. 가용성 서포트 재료(예: PVA)의 경우 부품을 물에 담가 서포트를 녹일 수 있습니다.
샌딩: 샌딩은 레이어 라인을 매끄럽게 하고 결함을 제거하는 데 사용됩니다. 거친 사포(예: 120-180 grit)로 시작하여 점차적으로 더 미세한 사포(예: 400-600 grit)로 이동하여 더 매끄러운 마감을 얻습니다.
필링: 틈새와 결함은 에폭시 퍼티 또는 특수 3D 프린팅 필러와 같은 필러로 채울 수 있습니다.
프라이밍: 프라이머 코트는 페인팅을 위한 매끄럽고 균일한 표면을 만드는 데 도움이 됩니다.
페인팅: 페인팅은 부품에 색상, 디테일 및 보호 기능을 추가할 수 있습니다. 플라스틱용으로 특별히 설계된 페인트를 사용하십시오.
코팅: 투명 코트 또는 실런트를 적용하면 페인트를 보호하고 광택 또는 무광택 마감을 추가할 수 있습니다.

예시: Raspberry Pi용 FDM 프린팅된 ABS 인클로저 후처리

ABS 필라멘트를 사용하여 Raspberry Pi용 인클로저를 3D 프린팅했다고 가정해 보겠습니다. 프로세스에는 다음이 포함됩니다.

서포트 제거: 플라이어 또는 날카로운 칼로 서포트 구조를 조심스럽게 제거합니다.
샌딩: 눈에 띄는 레이어 라인을 제거하기 위해 180 grit 사포로 시작한 다음, 더 매끄러운 표면을 위해 320 및 400 grit로 이동합니다. 보이는 외부 표면에 집중하십시오.
필링(선택 사항): 작은 틈새나 결함이 있는 경우 ABS 슬러리(아세톤에 용해된 ABS 필라멘트)로 채우십시오. 완전히 건조시키십시오.
프라이밍: 얇고 고른 플라스틱 프라이머 코팅을 적용합니다. 완전히 건조시키십시오.
페인팅: 플라스틱용으로 설계된 스프레이 페인트를 사용하여 원하는 색상의 얇은 코팅을 2~3회 적용합니다. 각 코팅을 다음 코팅을 적용하기 전에 완전히 건조시키십시오.
투명 코팅(선택 사항): 페인트를 보호하고 광택 마감을 제공하기 위해 투명 코팅을 적용합니다.

SLA(Stereolithography) 및 DLP(Digital Light Processing)

SLA 및 DLP는 액체 레진을 경화시키기 위해 빛을 사용하는 레진 기반 3D 프린팅 기술입니다. 이러한 기술은 높은 해상도와 매끄러운 표면 마감을 제공하므로 상세한 부품에 적합합니다.

일반적인 SLA/DLP 후처리 단계:

세척: 프린팅 후에는 경화되지 않은 레진을 제거하기 위해 부품을 이소프로필 알코올(IPA) 또는 특수 레진 클리너로 세척해야 합니다.
경화: 부품은 일반적으로 UV 광선 아래에서 경화되어 레진을 완전히 경화시키고 기계적 특성을 향상시킵니다.
서포트 제거: 일반적으로 클리퍼나 날카로운 칼로 수동으로 서포트를 제거합니다.
샌딩: 서포트 자국이나 결함을 제거하기 위해 가벼운 샌딩이 필요할 수 있습니다.
폴리싱: 폴리싱은 표면 마감을 향상시키고 광택 있는 외관을 만들 수 있습니다.
코팅: 내화학성을 개선하거나 보호 층을 추가하기 위해 코팅을 적용할 수 있습니다.

예시: SLA 프린팅된 미니어처 피규어 후처리

SLA 프린터를 사용하여 매우 상세한 미니어처 피규어를 3D 프린팅했다고 가정해 보겠습니다. 후처리에는 다음이 포함됩니다.

세척: 경화되지 않은 레진을 제거하기 위해 피규어를 10~20분 동안 IPA에 담그고 부드럽게 흔들어 줍니다. 부드러운 브러시를 사용하여 접근하기 어려운 부분을 청소합니다.
경화: 사용된 레진에 따라 일반적으로 30~60분 동안 권장 시간 동안 UV 경화 챔버에 피규어를 놓습니다.
서포트 제거: 날카로운 클리퍼 또는 취미용 칼로 서포트 구조를 조심스럽게 잘라냅니다. 섬세한 디테일에 유의하십시오.
샌딩(선택 사항): 필요한 경우 매우 미세한 사포(예: 600-800 grit)로 남아 있는 서포트 자국을 가볍게 샌딩합니다.
페인팅(선택 사항): 아크릴 페인트로 피규어를 프라이밍하고 페인팅하여 생명을 불어넣습니다.
투명 코팅(선택 사항): 페인트를 보호하고 광택 또는 무광택 마감을 제공하기 위해 투명 코팅을 적용합니다.

SLS(Selective Laser Sintering)

SLS는 레이저를 사용하여 분말 입자를 융합하는 분말 기반 3D 프린팅 기술입니다. 재료에는 나일론, TPU 및 기타 폴리머가 포함됩니다.

일반적인 SLS 후처리 단계:

탈분말: 부품에서 소결되지 않은 분말을 제거하는 것이 주요 후처리 단계입니다. 이는 압축 공기, 브러시 또는 자동 탈분말 시스템으로 수행할 수 있습니다.
비드 블라스팅: 비드 블라스팅은 표면을 매끄럽게 하고 남아 있는 분말 잔류물을 제거할 수 있습니다.
염색: SLS 부품을 염색하여 색상을 추가할 수 있습니다.
코팅: 내화학성, 방수성 또는 기타 특성을 개선하기 위해 코팅을 적용할 수 있습니다.

예시: SLS 프린팅된 나일론 브래킷 후처리

SLS를 사용하여 산업 응용 분야용 나일론 브래킷을 3D 프린팅했다고 가정해 보겠습니다. 후처리에는 다음이 포함됩니다.

탈분말: 압축 공기 및 브러시를 사용하여 브래킷에서 소결되지 않은 분말을 조심스럽게 제거합니다. 모든 내부 캐비티가 완전히 청소되었는지 확인합니다.
비드 블라스팅: 비드 블래스트 브래킷으로 표면을 매끄럽게 하고 남아 있는 분말 입자를 제거합니다. 일관된 마감을 위해 미세한 비드 매체를 사용합니다.
염색(선택 사항): 원하는 경우 식별 또는 미적 목적을 위해 특정 색상으로 브래킷을 염색합니다.
코팅(선택 사항): 응용 분야 요구 사항에 따라 내화학성 또는 방수성을 개선하기 위해 보호 코팅을 적용합니다.

SLM(Selective Laser Melting) 및 DMLS(Direct Metal Laser Sintering)

SLM 및 DMLS는 레이저를 사용하여 금속 분말을 함께 녹이는 금속 3D 프린팅 기술입니다. 재료에는 알루미늄, 티타늄, 스테인리스 스틸 및 니켈 합금이 포함됩니다.

일반적인 SLM/DMLS 후처리 단계:

서포트 제거: 일반적으로 와이어 EDM(방전 가공) 또는 가공을 사용하여 서포트를 제거합니다.
열처리: 열처리는 응력을 완화하고 부품의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
가공: 정밀한 치수와 표면 마감을 얻기 위해 가공이 필요할 수 있습니다.
표면 마감: 폴리싱, 연삭 또는 샌드 블라스팅과 같은 표면 마감 기술은 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.
HIP(Hot Isostatic Pressing): HIP는 다공성을 줄이고 부품의 밀도를 향상시킬 수 있습니다.

예시: DMLS 프린팅된 티타늄 임플란트 후처리

의료 응용 분야를 위해 DMLS를 사용하여 만든 티타늄 임플란트를 고려하십시오. 후처리에는 다음이 포함됩니다.

서포트 제거: 와이어 EDM을 사용하여 서포트 구조를 제거하여 임플란트에 대한 응력과 손상을 최소화합니다.
열처리: 잔류 응력을 완화하고 기계적 특성을 개선하기 위해 임플란트를 열처리하여 생체 적합성과 구조적 무결성을 보장합니다.
가공(선택 사항): 최적의 적합성과 기능을 위해 필요한 치수와 표면 마감을 달성하기 위해 임플란트의 중요한 영역을 정확하게 가공합니다.
표면 마감: 표면을 연마하거나 부동태화하여 골유착(임플란트 주변의 뼈 성장)을 촉진하는 매끄럽고 생체 적합한 표면을 만듭니다.
HIP(선택 사항): HIP를 활용하여 남아 있는 다공성을 더욱 줄이고 임플란트의 밀도를 높여 강도와 피로 저항을 높입니다.

자세한 후처리 기술

서포트 제거

서포트 구조를 제거하는 것은 많은 3D 프린팅 후처리 워크플로에서 기본적인 단계입니다. 가장 좋은 접근 방식은 서포트 재료, 부품 형상 및 원하는 표면 마감에 따라 다릅니다.

수동 제거: 플라이어, 커터 및 칼과 같은 도구를 사용하여 서포트를 조심스럽게 떼어냅니다. 시간을 내어 부품이 손상되지 않도록 하십시오.
가용성 서포트: 가용성 서포트 재료를 물 또는 특수 용매에 녹입니다. 이것은 복잡한 형상에 대한 깨끗하고 효율적인 방법입니다.
분리형 서포트: 이러한 서포트는 쉽게 분리되도록 설계되었습니다.

샌딩

샌딩은 표면을 매끄럽게 하고 레이어 라인을 제거하는 데 중요한 기술입니다. 핵심은 거친 사포로 시작하여 점차적으로 더 미세한 사포로 이동하는 것입니다.

습식 샌딩: 습식 샌딩은 사포가 막히는 것을 방지하고 더 매끄러운 마감을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 비누 한 방울과 함께 물을 사용하십시오.
전동 샌딩: 전동 샌더는 샌딩 프로세스를 가속화할 수 있지만 플라스틱이 과열되지 않도록 주의하십시오.
집진: 항상 마스크를 착용하고 통풍이 잘 되는 곳에서 작업하여 샌딩 먼지를 흡입하지 않도록 하십시오.

필링

필링은 3D 프린팅 부품의 틈새, 결함 및 이음매를 수리하는 데 사용됩니다. 여러 유형의 필러를 사용할 수 있습니다.

에폭시 퍼티: 에폭시 퍼티는 다양한 재료에 사용할 수 있는 다용도 필러입니다.
3D 프린팅 필러: 특수 필러는 3D 프린팅 부품용으로 특별히 설계되었으며 종종 부품의 재료 특성과 일치합니다.
ABS 슬러리: ABS 슬러리(아세톤에 용해된 ABS 필라멘트)를 사용하여 ABS 부품의 틈새를 채울 수 있습니다.

프라이밍

프라이밍은 페인팅을 위한 매끄럽고 균일한 표면을 만들고 페인트가 플라스틱에 더 잘 접착되도록 도와줍니다. 플라스틱 재료와 호환되는 프라이머를 선택하십시오.

스프레이 프라이머: 스프레이 프라이머는 적용하기 쉽고 일관된 커버리지를 제공합니다.
브러시 온 프라이머: 브러시 온 프라이머는 세부 영역에 사용할 수 있습니다.

페인팅

페인팅은 3D 프린팅 부품에 색상, 디테일 및 보호 기능을 추가합니다. 플라스틱용으로 특별히 설계된 페인트를 사용하십시오. 아크릴 페인트가 인기 있는 선택입니다.

스프레이 페인팅: 스프레이 페인팅은 매끄럽고 균일한 마감을 제공합니다. 두꺼운 코팅 한 개가 아닌 여러 개의 얇은 코팅을 적용합니다.
브러시 페인팅: 브러시 페인팅은 세부 영역과 가는 선에 사용할 수 있습니다.
에어브러싱: 에어브러싱은 가장 많은 제어 기능을 제공하고 복잡한 디자인과 그라데이션을 허용합니다.

코팅

코팅은 페인트에 보호 층을 추가하고 광택, 무광택 또는 새틴 마감을 제공할 수 있습니다. 코팅은 또한 내화학성 및 방수성을 향상시킬 수 있습니다.

투명 코트: 투명 코트는 페인트를 보호하고 광택 또는 무광택 마감을 추가합니다.
에폭시 코팅: 에폭시 코팅은 뛰어난 내화학성 및 방수성을 제공합니다.

증기 스무딩

증기 스무딩은 화학 증기를 사용하여 3D 프린팅 부품의 표면을 녹여 매끄럽고 광택 있는 마감을 만드는 기술입니다. 이 기술은 일반적으로 ABS 및 기타 가용성 플라스틱에 사용됩니다. 주의: 증기 스무딩에는 잠재적으로 위험한 화학 물질이 포함되어 있으며 적절한 안전 예방 조치 및 환기를 통해 수행해야 합니다.

폴리싱

폴리싱은 3D 프린팅 부품의 매끄럽고 광택 있는 표면을 만드는 데 사용됩니다. 이 기술은 일반적으로 레진 기반 프린팅에 사용됩니다.

수동 폴리싱: 폴리싱 천과 컴파운드를 사용하여 표면을 매끄럽게 합니다.
기계적 폴리싱: 폴리싱 부착물이 있는 로터리 도구와 같은 도구를 사용하여 프로세스 속도를 높입니다.

고급 후처리 기술

전기도금

전기도금은 3D 프린팅 부품을 얇은 금속 층으로 코팅하는 프로세스입니다. 이렇게 하면 부품의 외관, 내구성 및 전기 전도성이 향상될 수 있습니다.

분말 코팅

분말 코팅은 3D 프린팅 부품에 건조 분말 코팅을 적용하는 프로세스입니다. 그런 다음 분말을 열로 경화시켜 내구성이 뛰어나고 균일한 마감을 만듭니다. 이것은 종종 금속 3D 프린팅 부품에 사용됩니다.

표면 텍스처링

표면 텍스처링은 3D 프린팅 부품에 고유한 미적 및 기능적 특성을 추가할 수 있습니다. 기술에는 다음이 포함됩니다.

샌드 블라스팅: 무광택 마감을 만듭니다.
레이저 에칭: 복잡한 디자인과 패턴을 추가합니다.

안전 고려 사항

후처리에는 위험한 재료 및 도구가 포함될 수 있습니다. 항상 다음 안전 예방 조치를 따르십시오.

장갑, 마스크 및 보안경을 포함하여 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 착용하십시오.
통풍이 잘 되는 곳에서 작업하십시오.
모든 재료 및 도구에 대한 제조업체의 지침을 따르십시오.
폐기물을 적절하게 처리하십시오.

올바른 후처리 기술 선택

특정 3D 프린팅 부품에 가장 적합한 후처리 기술은 다음과 같은 여러 요소에 따라 다릅니다.

재료: 다른 재료는 다른 후처리 기술이 필요합니다.
프린팅 기술: 사용된 프린팅 기술은 표면 마감과 제거해야 하는 서포트 유형에 영향을 미칩니다.
응용 분야: 부품의 의도된 용도는 필요한 마감 및 기능 수준을 결정합니다.
예산: 일부 후처리 기술은 다른 기술보다 비용이 많이 듭니다.

후처리 응용 분야의 글로벌 예시

의료용 임플란트(유럽): 유럽의 기업들은 HIP 및 특수 코팅과 같은 고급 후처리 기술을 사용하여 생체 적합하고 내구성이 뛰어난 3D 프린팅 의료용 임플란트를 제작하고 있습니다. 후처리는 임플란트가 안전 및 성능에 대한 엄격한 규제 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
자동차 프로토타입(북미): 북미의 자동차 제조업체는 FDM 및 SLA 3D 프린팅을 사용하여 신속한 프로토타입 제작을 수행합니다. 샌딩, 필링 및 페인팅을 포함한 후처리는 디자인 검증 및 마케팅 목적으로 사용할 수 있는 사실적인 프로토타입을 만드는 데 중요합니다.
가전 제품(아시아): 아시아에서 기업은 3D 프린팅을 사용하여 맞춤형 가전 제품 인클로저를 제작합니다. 증기 스무딩 및 전기도금과 같은 후처리는 시장의 미적 요구를 충족하는 고품질 표면 마감을 달성하는 데 사용됩니다.
항공 우주 부품(호주): 호주 항공 우주 기업은 금속 3D 프린팅을 활용하여 가볍고 복잡한 부품을 생산합니다. 열처리 및 가공과 같은 후처리 단계는 부품이 강도 및 내구성에 대한 엄격한 항공 우주 표준을 충족하는지 확인하는 데 중요합니다.

결론

3D 프린팅 후처리를 마스터하는 것은 적층 제조의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 필수적입니다. 다양한 기술과 응용 분야를 이해함으로써 기능적일 뿐만 아니라 시각적으로 매력적이고 실제 사용에 적합한 부품을 만들 수 있습니다. 취미 애호가, 디자이너 또는 제조업체이든 후처리 지식과 기술에 투자하면 3D 프린팅 창작물의 품질과 가치가 크게 향상됩니다. 3D 프린팅 기술이 계속 발전함에 따라 후처리 기술도 발전하여 전 세계 다양한 산업에서 혁신과 맞춤화를 위한 더 많은 가능성을 제공할 것입니다.