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2018년 07월 09일
FDM 출력방식의 강점 : 대형크기 출력
댓글 0   |   3D 프린팅   |


TV 뉴스나 기사 등을 통해 가장 많이 알려진 3D 프린팅 방식이 바로 FDM 방식이라 할 수 있습니다.


그런 이유에서인지 3D 프린팅 교육 및 강의에 참석하시는 일반분들은 대부분 '3D 프린팅 = FDM 방식'이라는 고정관념이 있습니다. 여러 3D 프린팅 기술 중 성형방법이 가장 가시적으로 이해하기 쉽기 때문일 듯 합니다.


"글루건 같은 프린팅 헤드(노즐)로 재료를 녹여 짜내며 붙여서 입체형태를 만든다!"


※ FDM(Fused Deposition Modeling)은 스트라타시스 사의 상표이기 때문에, 오픈소스 분야에서는 FFF(Fused Filament Fabrication) 방식이라고 표기합니다. 모두 재료를 녹여 짜내어 적층하는 기술에 속합니다.


new-research-project-help-make-fdm-3d-printing-whole-lot-faster-2.jpg
[이미지 출처 : www.3ders.org


가장 많이 알려진 방식이라면, 가장 대중화된 방식이 아니겠는가? 라는 생각이 들게됩니다.

실제로 저가형 프린터로써 가장 많이 판매된 방식이 FFF 방식입니다.

3D 프린팅 전문가라면서 오로지 FDM 방식만 알고 있는 사람들도 많습니다. 우리나라는 저가형 FFF 방식 3D 프린터 분해, 조립하는 자격증도 있고, 법도 만들어진 나라입니다.


하지만, 현재 3D몬은 ABS, PLA 필라멘트 등을 사용하는 FDM(FFF) 출력방식은 서비스를 하고 있지 않습니다.


3D 프린팅 전문업체가 가장 일반적이고 대중화된 출력방식 서비스를 하지 않는다???


의아하게 생각될 수 밖에 없습니다.

이유는 간단합니다. 다른 출력방식들에 비해 출력물 품질이 낮기 때문입니다.


대량생산에 사용되는 재질들을 사용할 수 있다는 장점이 있기는 하지만, 현재 나온 3D 프린팅 기술 중 성형물 품질은 가장 좋지 않다는 단점이 있습니다.


Above-3D-Printed-parts-made-in-FDM-SLA-SLS-technology-from-left-to-right-Image-Credit-Formlabs.jpg
[이미지 출처 : www.formlabs.com]

 

현재 3D몬에서는 위 사진 중 SLA 방식은 '프라임 플라스틱', SLS 방식은 '나일론 플라스틱' 명칭으로 서비스하고 있습니다.



그렇다면 FDM 방식은 무시해도 되는가?


절대 그렇지 않습니다.


FDM 방식으로 출력한 성형물의 품질이 낮다라는 관점은, 크기가 작은 경우 세부적인 디테일들을 표현하는데 현재의 기술(지름 0.4mm 노즐)로는 한계가 있기 때문입니다. 이는 현재의 한계일 뿐 미래에 어떤 기술이 접목되어 이 한계를 뛰어넘을 지 알 수 없습니다.


또한, FDM 방식은 3차원 X, Y, Z축을 제어하는 가장 원천적인 기술이기 때문에 무궁무진한 응용 가능성을 내포하고 있습니다.

예로 쵸콜릿, 치즈, 시멘트, 유리, 바이오 재료 등 다양한 재료들을 사용할 수 있는 현재로서는 유일한 방식이라 할 수 있습니다.


현재 기술로는 작고 세밀한 출력에서는 적합하지 않겠지만, 만들고자 하는 모델의 크기가 크다면 경우가 크게 달라집니다.

재료비 및 물성, 작업시간, 시설비 등 FDM 출력방식에 견줄만한 방식이 없기 때문입니다.


FDM 방식은 재활용 플라스틱도 사용가능하고, 큰 노즐로 재료를 한번에 두껍고 넓게 적층할 수 있기 때문에 세밀한 디테일이 필요없는 큰 모델을 상당히 저렴하고 빠른 시간에 성형할 수 있는 장점이 있습니다.



아래 동영상이 대표적인 예가 될 수 있을 듯 합니다.

Thermwood Corporation 사의 LSAM(Large Scale Additive Manufacturing) 방식으로 실제크기의 보트 선체 틀을 제작하는 과정입니다. FDM 방식을 기본으로 하고 있습니다.

동영상의 3D 프린팅 기기는 사람 키보다도 큰 크기입니다. ^^;



동영상 후반부에 보시면 표면을 깍아내는 과정이 있습니다.

산업계에서는 실제로 동영상에서와 같이 3D 프린팅과 CNC 가공이 함께 적용되는 하이브리드(Hybrid) 방식이 사용됩니다.

3D 프린팅으로 재료를 두툼하게 붙인 후, CNC 가공으로 표면을 매끈하게 정리하는 방식입니다.



3D 프린팅을 이용하지 않고 원재료 덩어리(육면체)를 CNC로 처음부터 깍아 가공하자면 재료 허비가 많고, 시간도 오래걸리기 때문에 이처럼 산업계에서는 3D 프린팅 기술로 기본 형태를 성형하고 표면만 깍는 방식이 적용되고 있습니다.

특히 녹았다가 식을 때 수축변형이 심한 금속류는 이 하이브리드 방식이 거의 필수라 할 수 있습니다.


이처럼 큰 크기의 모델 성형에는 FDM 방식이 상당히 적합합니다.


물론 대형 SLA 장비도 있어 수 미터 크기의 모델을 상당히 정교하게 출력할 수 있습니다. 하지만, 현재로서는 재료비가 FDM 방식에 비해 상대적으로 상당히 높고 잘 부러지는 물성의 한계가 있습니다.

또한, FDM 방식은 수 미터가 아닌 수 십, 수 백미터급 성형도 가능할 수 있으니 SLA 방식과 비교하기는 어렵겠습니다.





P.S. 3D몬에서는 위 제작방식과 같은 대형 서비스는 불가능하고, 크기가 작은 경우 출력물 품질이 낮은 이유로 FDM 출력방식 서비스는 하고 있지 않습니다.

3D몬 출력 서비스 중에서는 ABS 플라스틱 보다도 좀 더 질긴 물성의 '나일론 플라스틱'이 가장 무난하고 이용량이 많은 서비스입니다.


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