3D 프린팅 기술이 발전하면서 재료 과학은 점점 더 중요한 전문 분야로 떠오르고 있습니다. 3D 프린터를 이야기할 때 흔히 '플라스틱 프린팅'만을 떠올리기 쉽지만, 실제로 3D 프린터에서 사용할 수 있는 재료는 수십 종, 나아가 수백 종에 달합니다.
열가소성 플라스틱(Thermoplastic) 3D 프린팅 재료
열가소성 플라스틱은 3D 프린팅 프로젝트에서 가장 널리 사용되는 소재입니다. 대표적인 세 가지 재료를 자세히 살펴보겠습니다.
ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)
ABS는 다음과 같은 특성을 지니고 있습니다.
- 녹는 온도는 섭씨 240도(화씨 464도)입니다.
- 석유계 원료로 만들어집니다.
- 출력물이 빌드 플랫폼에 안정적으로 부착되도록 하려면 히팅 베드 또는 가열된 출력 공간이 필요합니다. 이를 통해 출력물이 휘거나(warping) 플랫폼에서 들떠 떨어지는 것을 방지할 수 있습니다. 일부 사용자는 히팅 플랫폼 위에 캡톤 테이프를 붙여 부착력을 높이고 휘어짐을 예방하기도 하며, 테플론 팬과 비슷한 일회용 플라스틱 트레이를 활용하는 경우도 있습니다.
- 질기고 내구성이 뛰어난 물체를 만들 수 있습니다. 깨지긴 하지만 탄소 섬유 같은 다른 재료와 결합하면 강도가 크게 향상됩니다.
- 다양한 색상으로 출시됩니다.
- 재활용이 가능하며, 회수하여 다시 펠릿 형태로 만든 뒤 필라멘트로 재압출할 수 있습니다.
- PLA보다 플라스틱이 녹는 냄새가 더 많이 납니다. 반드시 환기가 잘 되는 곳에서 프린터를 작동하세요.
PLA(폴리락틱산)
PLA는 ABS보다 낮은 온도에서 녹습니다.
- 녹는 온도는 섭씨 180도(화씨 356도)입니다.
- 옥수수 전분, 사탕수수 등 재생 가능한 원료로 만들어집니다.
- 히팅 베드가 필요하지 않습니다.
- 투명하고 반투명한 필라멘트를 포함해 다양한 색상으로 제공됩니다.
- PLA로 출력한 물체는 ABS만큼 내구성이나 강도가 높지 않습니다.
- 재생 가능한 원료로 만들어졌음에도 불구하고, ABS보다 재활용과 재사용이 더 어렵습니다.
나일론(폴리아미드)
나일론은 다양한 등급으로 생산되며, 그중 나일론 618(Nylon 618)이 3D 프린팅에 널리 사용됩니다.
- 섭씨 242도(화씨 464도)에서 녹습니다.
- 캡톤 테이프가 필요하지 않습니다. ABS와 비슷하게 가장자리부터 빨리 식으면서 약간의 변형이 생겨 출력 플랫폼에서 떨어질 수 있는 특성이 있습니다.
- 권장 온도로 출력할 때는 유해 가스가 발생하지 않지만, 그래도 환기가 잘 되는 환경에서 사용하는 것이 좋습니다.
- ABS나 PLA보다 가볍습니다.
- 표면이 매끄러워 미끄러짐이 필요한 관절(joint)이나 칼라(collar) 부품에 적합합니다.
금속 3D 프린팅 파우더
대부분의 금속은 녹는점이 섭씨 500도(화씨 1,000도)를 넘기 때문에 금속 3D 프린터는 가격이 비싸고, 잘못 사용하면 위험할 수 있습니다. 금속 파우더 역시 고가인 편입니다. 주로 사용되는 금속 분말은 다음과 같습니다.
- 금속 합금
- 티타늄 합금
- 코발트 크롬 합금
- 스테인리스 스틸
- 알루미늄
세라믹, 유리, 식품 재료를 활용한 3D 프린팅
3D 프린팅 서비스 업체인 스컬프티오(Sculpteo)는 Z Corp 3D 프린터를 사용해 세라믹 프린팅 서비스를 제공합니다.
또 다른 제조업체인 셰이프웨이즈(Shapeways)는 기존 세라믹 소재를 단종하고, 그 대안으로 포셀린(porcelain, 도자기) 소재를 3D 프린팅용으로 선보였습니다.
흥미롭게도 일부 디자이너들은 데스크톱 3D 프린터를 개조해 초콜릿, 브로콜리, 케이크 아이싱 같은 식용 재료를 프린팅하는 방법을 찾아내기도 했습니다.