SLA방식의 3D 프린터

혹시 3D 프린터에 대해서 전혀 모르시나요?

제 블로그 아래와 같은 포스팅을 읽으시고 대략적인 설몀을 듣고 오시는 것을 추천합니다.

http://netpilgrim.tistory.com/2

이번에는 SLA라고 해서, Stereo Lithography Apparatus의 약자인 방식의 3D 프린터입니다.

이 방식은 미국 3D 시스템즈사의 가장 대표적인 프린터 기종으로, 특허권자인 척 헐이 세계 최초로 개발하여 상용화에 성공한 기술로 알려져 있는 방식입니다. 

이 방식은 빛에 반응하는 광경화성 액상수지라고 해서, 주로 자외선 레이저에 액체상태로 되어 있는 플라스틱이 노출되게 되면 고체로 굳어지는 성질이 있는 재료를 사용하게 됩니다.

아래 그림에서 다시 설명하겠지만, 수조에 액체 상태의 광경화성 플라스틱을 가득 채운 다음, 한층한층 자외선 레이저로 굳혀가면서 형상을 만들어서 적층하는 방식입니다.

사용된 조형물이 일반적으로 정밀도가 높다는 장점이 있으나, 재료비가 비싼편으로 2015년 12월에 들은 바로는 10리터에 2000만원이라고 하였습니다. 그리고 완성된 조형물은 반드시 세척해서 표면에 묻어있는 광경화성 수지를 제거해야 하며, 완성된 물체의 강도가 약해서 UV를 이용해서 추가적인 경화 과정을 거쳐야 하는 필요성도 있습니다.

다음은 이해를 돕고자 그림을 첨부해서 SLA방식의 3D 프린터가 어떻게 조형물을 만드는지를 설명하는 데, 모든 내용은 크리스토퍼 바넷의 저서 [3D 프린팅 넥스트 레볼루션]이란 책의 내용을 참조해서 만들었습니다.

                                    

위 그림에서 1번이 자외선 레이저가 나오는 광원으로, 이 그림에서 보라색 선으로 표시된 것이 자외선 레이저 입니다.  이 자외선 레이저는 광원에서 나와서, 2번의 반사경을 통해서 반사가 되어 3번으로 표시된 광경화성 수지의 표면에 닿게 됩니다.

표현에서 액상 플라스틱은 고체로 굳어지게 되어서 4번으로 표시된 필드 플랫폼이라는 바닥에 안착합니다. 나중에 설명하겠지만, 이 빌들 플랫폼에는 바닥에 구멍이 뚫린 구조로 되어 있어서 광경화성 수지가 큰 무리없이 이동할 수 있도록 되어 있습니다. 모든 액체 플라스틱 광경화성 수지는 5번으로 표기된 수조에 채워져 있습니다.

                                    

 

2번으로 표시된 반사경의 각도롤 조정하는 것으로 자외선 레이저가 필드 플랫폼 위에서 가로 세로로 움직이는 것처럼 조종할 수 있습니다. 이런 식으로 1개의 층(Layer)에 해당하는 모양을 완성하고 나면, 필드 플랫폼을 수면 아래로 내리는 것으로 해서 높이를 올리고, 이미 완성된 1개의 층(Layer) 위에 다음 층(Layer)의 모양을 조형하게 됩니다.

                                

위 그림과 같이 광경화성 액상 플라스틱 수지가 가득찬 수조에서 필드 플랫폼이 내려갈수록 조형물의 높이가 올라가는 것을 볼 수가 있습니다. 이런 과정을 조형물이 설계된 높이에 해당하는 층(Layer)가 완성되는 순간까지 계속 반복하게 됩니다.

                                    

SLA방식의 3D 프린터에서 조형물이 완성이 되면, 마지막으로 빌드 플랫폼이 수조에서 올라와서 광경화성 플라스틱 수지에서 조형물을 꺼내게 됩니다. 이 조형물의 표면에 묻어 있는 액체 플라스틱 수지는 자연적인 햇빛 등에 노출이 되어서 굳어져서 의도치 않은 요철을 만들 수 있기 때문에 세척해서 제거해 주어야 합니다. 

                                                                            

일반적으로 SLA방식으로 만들어낸 조형물은 표면이 매끄럽기는 하지만, 강도가 약하기 때문에 전체적으로 UV 경화 과정을 거쳐서 강도롤 올려주는 과정을 거치기도 합니다.

이와 같은 방식으로 조형물을 출력하는 SLA방식에 대한 대략적인 설명을 마치도록 하겠습니다.

이 SLA방식의 가장 큰 단점이라면 역시나 저 액체 플라스틱 수지의 가격이 비싸다는 점입니다. 일반적인 조형물을 출력할 때는 거의 밀리리터 단위(ml)로 소모가 되지만, 항상 수조에는 몇 리터의 액체 플라스틱 수지를 채워 놓아야 한다는 것 때문에 비용 문제가 있습니다.