3d - stratasys · 2019. 8. 6. · 3d 프린팅 솔루션 조직의 ... “원래는 [uav]...

연구 가이드

3D 프린팅 솔루션조직의 특성과 사용 사례에 적합한 재료, 기술, 프린터를 선택하는 방법

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“혁신과 성장의 원동력인 3D 프린팅의 도입은 파격적인 혁신을 현실적으로 가능하게 합니다.”

Phil Reeves 박사, Stratasys Expert Services 부사장

소개

제품을 더 빨리 출시해야 하는 엔지니어링 팀의 일원입니까? 더 나은

혁신 또는 맞춤 제작을 위해 노력하고 있는 제품 디자이너입니까?

아니면 흥미로운 수업 프로젝트로 학생의 참여도를 높이기 원하는

교육자인가요?

전문 3D 프린팅에 관심을 갖게 된 계기가 무엇이든 이 가이드는

여러분의 3D 프린팅의 출발점이 될 수 있습니다. 각 기술과 재료에

대한 충분한 정보를 제공하여 여러분들이 적절한 질문을 할 수

있도록 도와드리겠습니다.

목차

기술 03

FDM®

POLYJET™

광경화 수지 조형 방식(Stereolithography)

레이저 소결 방식(Laser Sintering)

금속 분말 소결 방식(Metal Powder Bed Fusion)

재료 11

표준 플라스틱

엔지니어링 플라스틱

고성능 플라스틱

포토폴리머

금속

운영 17

궁극적인 운영 목표는 무엇입니까?

사내에 어떤 역량을 보유하고 있습니까?

어떤 유형의 작업 환경에 있습니까?

예산 22

이해를 돕기 위한 질문

총 소유 비용

비즈니스 사례 구축

3D 프린팅 솔루션 소개 및 목차

3

기술

이 장에서는 각 기술의 작동 원리, 장점 및 사용 가능한 재료에 대해

알아봅니다. 3D 프린팅은 끊임없는 변화와 빠른 혁신이 일어나는

영역이기 때문에, Stratasys가 가장 잘 알고 있는 분야인 기술, 재료

그리고 고객의 다양한 요구에 부응한 사항을 다룹니다.

어떤 제품을 3D 프린터로 출력할 예정인가요?

FDM

POLYJET




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기술이해를 돕기 위한 질문

연구를 돕기 위한 질문

목표가 무엇입니까?

해결하려는 주요 문제를 파악하고 이를 기준으로 연구 방향을 설정합니다. 전문 3D 프린팅은 광범위한 재료, 기술 및 기능을 포함합니다.

궁극적인 목표에 집중하면 적절한 정보에만 초점을 두고 불필요한 정보는 배제할 수 있습니다.

목표 예시:

• 더 짧은 시간에 더 많은 디자인 아이디어를 테스트하고 싶습니다.

• 내 아이디어를 동료나 투자자에게 더 명확하게 설명하고 싶습니다.

• 학생의 지속적인 참여를 촉진하거나 STEM 과목(과학, 기술, 엔지니어링, 수학)에 대한 관심도를 높이는 흥미진진한 수업 프로젝트를 이끌고 싶습니다.

• 이미 생산한 제품의 커스터마이징을 개선하고 싶습니다.

• 다른 제조 방법으로는 불가능하거나 비현실적이라고 증명된 것을 생산하고 싶습니다.

• 학문적 연구에서 툴, 통제 요인 또는 변수로 사용할 수 있는 맞춤형 개체를 만들고 싶습니다.

• 다른 제조 프로세스나 생산 프로세스를 지원하고 싶습니다.

• 디자인 프로세스 초기에 오류를 수정하고 개선할 수 있는 기능성 프로토타입을 제작하고 싶습니다.

5

기술 연구를 돕기 위한 질문

어떤 제품을 3D 프린터로 출력할 예정인가요?

3D 프린팅으로 만들고자 하는 것을 이미 알고 있다면 그 외관은 어떠해야 하고 용도는 무엇이며 어디서 사용되고 얼마나 오래 유지되어야 하는지

스스로 질문해 보십시오. 각 기술과 재료를 평가할 때 이러한 요구 사항을 고려하시기 바랍니다.

사내이든 외주를 통해 작업하든 적절한 선택을 할 수 있도록 도와드리겠습니다.

외관은 어떠해야 합니까?

미관이 중요하다면 필요한 재료와 원하는

결과를 얻기 위해 거쳐야 할 단계를 모두

고려하십시오.

• 실물처럼 현실감있게 구현되어야 합니까? 이를 가능하게 하려면 어떻게 해야 합니까?

• 다양한 색상과 재료로 프린팅해야 합니까?

• 사출 성형 제품의 표면에 광택 마감을 해야 합니까?

어떤 용도로 사용됩니까?

용도에 따라 공차를 더 엄격하게 하거나

재료의 강도를 높여야 할 필요가 있습니다.

• 단순히 미관의 컨셉을 보여주어야 하는지,

최종 제품처럼 작동해야 하는지, 아니면

실질적으로 최종 제품이어야 합니까?

• 경첩, 스냅을 달아야 하거나 부하를 견뎌야

합니까?

어디에서 사용됩니까?

이러한 요인에 따라 UV 저항성, 생체적합성

또는 높은 열변형 온도와 같은 특수한 재료

특성이 필요한지를 결정합니다.

• 열이나 압력을 견뎌야 합니까?

• 야외에서 사용합니까?

• 인체와 장기적으로 접촉합니까?

얼마나 오래 지속되어야 합니까?

단기간 동안만 유용한 기능을 제공하는 3D

프린팅 재료가 있는가 하면, 몇 년동안 기계적

특성을 유지할 수 있는 재료도 있습니다.

• 파트를 일회용으로 사용하십니까 아니면 반복적인 사용을 견딜 수 있어야 합니까?

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FDM은 컨셉 모델에서 까다로운 생산 파트까지 다양한 분야에 사용됩니다.

FDM은 미세한 레이어 라인을 만들 수는 없지만, 속도와 해상도 간에 타협할 수 있는 선택권을 제공합니다. 표면이 거친 레이어를 선택하면 더 큰 파트를 더 빠르게 제작할 수 있습니다.

FDM 성능 등급

레이어 해상도보통

얇은 두께 보통

표면 마감 좋음

사용 편의성탁월

서포트: 수용성, 분리형

내구성, 안정성, 익숙한 재료, 서포트 제거 용이, 사무

환경에 적합한 운용

눈에 띄는 레이어 라인, 이방성 강도

(레이어 라인 부분의 강도가 약함)

기술 FDM

“Ducati를 엔진 설계의 선두 자리에 유지하기 위해 정밀하고 내구성이 뛰어난 프로토타입을 신속하게 만들 수 있는 기술을 모색했습니다. FDM만이 Ducati의 요구 사항을 유일하게 충족하는 솔루션이었습니다. 시스템 설치가 프린터만큼이나 간편했으며 이제 디자인 및 제조 프로세스에서 필수적인 부분을 차지하게 되었습니다.”

Piero Giusti, Ducati R&D CAD 관리자

FDM 기술

유의어 및 유사 기술: 용융수지 압출 조형, 열가소성 수지 압출

적층 조형, 수지 분사 프린팅, 필라멘트 압출, 용융 필라멘트 적층,

재료 적층

FDM 시스템 및 관련 기술은 소비자 수준에서 산업 수준까지

어디에서나 찾아볼 수 있는 가장 접근성이 높고 널리 사용되는

형태의 3D 프린팅입니다. FDM 기술을 활용하는 3D 프린터는

열가소성 필라멘트를 가열 및 압출하면서 각 레이어를 아래에서

위로 쌓아 올려 파트를 제작합니다.

생산 수준의 FDM 시스템은 강도, 정전기 방지, 반투명성,

생체적합성, UV 저항성, 높은 열변형 온도와 같은 특성을 갖춘

다양한 표준, 엔지니어링 고성능 열가소성 수지와 호환됩니다.

이에 따라 FDM은 교실 수업 프로젝트에서 기본적인 개념 증명

모델, 상용 비행기에 설치된 경량 덕트 장치까지 다양한 분야에

이상적인 기술입니다.

컨셉 모델

다중 소재 모델

금형 및 패턴

생산 파트

풀컬러 모델

기능성 프로토타입

지그 및 픽스처

7

기술 POLYJET

PolyJet 기술

유의어 및 유사 기술: 다중 분사 프린팅, 포토폴리머 분사

PolyJet 기술은 뛰어난 리얼리즘과 멋진 미관으로 유명합니다.

이 기술은 기존의 잉크젯 프린팅과 유사하지만, 종이에 잉크가

분사되는 대신, 프린트 헤드에서 액상 포토폴리머가 빌드 트레이에

분사되며 각 방울은 UV광에 노출되면 경화됩니다.

모든 PolyJet 3D 프린터는 정밀하고 매끄러운 표면과 매우 미세한

디테일을 제공합니다. 가장 정교한 PolyJet 시스템은 특정한 농도와

미세구조를 지닌 다양한 포토폴리머를 조합함으로써 플라스틱에서

고무 및 인체 조직까지 모든 것을 구현하고 완벽한 색상까지 표현할

수 있습니다. 제품 디자이너는 동료, 고객, 스폰서 또는 투자자로부터

유용한 피드백을 얻는 데 있어서 최종 제품의 리얼리즘이 가장 중요할

때 PolyJet 모델을 사용합니다. 그뿐만 아니라 활용도가 우수한 이

기술은 사출 성형부터 헐리우드 특수 효과, 수술 계획 모델 등 특수

분야에서 대체할 수 없는 기술임이 입증되었습니다.

사무 환경에 적합한 기술 비교: FDM과 PolyJet

레이어 해상도 탁월함

얇은 두께탁월함

표면 마감 탁월함

사용 편의성매우 좋음

POLYJET 성능

서포트: 수용성, 워터젯

리얼리즘, 우수한 활용도, 서포트 제거

용이성, 사무 환경에 적합한 운용

UV 반응성 높음

컨셉 모델


금형 및 패턴

생산 파트

풀컬러 모델



“3D 프린팅 기술과 재료를 사용하여 다른 방법으로는 불가능한 실물과 같은 혈관 환경을 만듭니다.”

Mike Springer,Jacobs Institute 운영 및 기업 혁신 부문 책임자

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“SL 플라스틱의 장점은 진동 테스트를 일정 수준까지 견뎌낼 수 있는 높은 강도입니다. FLIR에서는 SL [카메라 하우징] 프로토타입을 물, 정렬 정밀도 및 진동 테스트에 사용했습니다.”

Marcel Tremblay,FLIR 기계 엔지니어링 담당 이사

SL 성능 등급

레이어 해상도매우 좋음

서포트: 분리형

얇은 두께탁월함

표면 마감탁월함

높은 정밀도, 매끄러운 표면

UV 반응성 높음, 추가적인 후경화 단계 필요

사용 편의성좋음

기술 광경화 수지 조형 방식(Stereolithography)


유의어: SLA, 광중합방식

SL(광경화 수지 조형 방식)은 세계 최초의 3D 프린팅 기술이며 공차 및

매끄러운 표면이 요구되는 매우 섬세한 프로토타입이 필요한 경우에

탁월한 기술입니다. 이는 UV 레이저를 사용하여 개방된 용기(vat) 속에

있는 미세한 포토폴리머 레이어를 경화합니다.

SL은 최종 제품과 동일한 재료와 프로세스를 사용하여 모델을 완성할

수 있기 때문에 최종적으로 도장 또는 코팅될 파트의 프로토타이핑에

적합합니다. 또한 투명하고 열과 습기에 강한 재료를 사용하므로

유동가시화, 광선투과율 또는 열안정성이 필요한 의료, 자동차 및 기타

프로토타입에 유용합니다.

제품 디자이너는 빠른 빌드 시간이 중요한 경우 SL 모델을 선택하고,

추가적인 마감 프로세스에 시간과 리소스를 투자할 수 있습니다. 또한

SL을 통해 우레탄 주물에 사용되는 원형과 항공 우주, 자동차, 발전

및 의료 분야에서 금속 파트를 생산하는 데 사용되는 정밀주조 패턴을

생산할 수 있습니다.

포토폴리머 기술 비교: 광경화 수지 조형 방식과 PolyJet

컨셉 모델


금형 및 패턴

생산 파트

풀컬러 모델



9

“원래는 [UAV] 보조날개를 수작업으로 만들었고, 한 대당 24시간 정도 걸렸습니다. 하지만 Stratasys Direct Manufacturing을 통해 LS로 제작했을 때, 3일 만에 보조날개의 설계, 제작 및 조립을 완료할 수 있었습니다. LS는 효율적이면서도 미적인 측면에서 아주 멋진 파트를 생산합니다.”

Nicholas Alley 박사, Area-I CEO

LS는 파트의 기하학적 복잡성으로 인해 다른 프로세스를

통해 생산하기가 어렵거나 예상 생산량으로는 툴링에

드는 시간과 비용을 감당하지 못할 때 탁월한 선택입니다.

LS 성능

레이어 해상도좋음

서포트: 없음

강도 높은 재료, 등방적 특성(모든 방향에서 강도가

균일함)

제한적인 재료 선택 폭, 복잡한 운용 방식, 재료 교체와

후처리에 추가적인 과정 필요, 사무 환경에 부적합

얇은 두께좋음

표면 마감 매우 좋음

사용 편의성보통

기술 레이저 소결 방식(Laser Sintering)

이러한 크롬 인테리어의 디테일은 상당 부분 레이저 소결 기술로 제작되었습니다. 파트를 전기 도금 처리하여 반짝거리는 금속 마감을 구현했습니다.


유의어: 선택적 레이저 소결 방식, SLS, 분말 소결 방식

LS(레이저 소결 방식)는 우수한 기계적 특성과 내부적 특징, 언더컷,

얇은 두께 또는 음수 구배 등 매우 복잡한 기하학적 구조를 지닌 구성

요소의 제작에 탁월합니다. 이를 통해 고출력 CO2 레이저로 분말형

열가소성 수지를 선택적으로 용해하고 융합하여 파트를 제작합니다.

LS 파트는 Nylon 11, Nylon 12, 그리고 Carbon Fiber 또는

유리 구와 같은 다양한 필러를 가진 폴리아미드 등 다양한 분말형

폴리아미드 재료로 제작되어 기계적 특성을 강화할 수 있습니다.

완성된 파트는 전통적인 제조 방식으로 생산된 파트에 필적하며

방수성, 밀폐성, 내열성 및 내화성을 갖출 수 있습니다.

수지 용융 기술 비교: FDM과 LS

컨셉 모델


금형 및 패턴

생산 파트

풀컬러 모델



10

“이 수술 도구 덕분에 ACL 재건술을 혁신하겠다는 DanaMed의 비전을 더 빨리 실현했습니다. 언젠가는 반복적인 무릎 부상이 사라져 더 많은 선수가 벤치에서 나와 경기장에서 뛸 수 있기를 바랍니다.”

Dana Piasecki 박사, DanaMed 정형외과 전문의


유의어: 선택적 레이저 용융, 금속 레이저

용융 및 직접 금속 레이저 용융

MPBF(금속 분말 소결 방식)는 다른 전통적인

금속 제조 프로세스로는 불가능한 복잡한

기하학적 구조를 생산할 수 있습니다. 정밀한

고와트 광섬유 레이저로 금속 분말과 합금을

정밀 용접하여 금속 세공으로 제작된 부품에

필적하는 수준으로 완벽하게 작동하는 부품을

성형할 수 있습니다.

INCONEL®, 알루미늄, 스테인리스강

및 티타늄과 같은 적층용 금속으로 내부

캐비티, 등각성, 얇은 두께, 내부 캐비티,

언더컷 및 인터락 부품과 같이 구현하기

어렵지만 견고하고 내구성이 뛰어난 파트를

제작합니다. 이러한 기능성은 통합 또는

맞춤화가 필요한 프로토타입 및 소량 파트에

이상적이며, 기계 가공 및 주조와 같은

전통적인 프로세스를 거칠 필요가 없습니다.

DanaMed의 수술 도구는 Stratasys Direct Manufacturing에서 INCONEL 718을 사용하여 생산되었습니다.

레이어 해상도매우 좋음

얇은 두께좋음

표면 마감 좋음

사용 편의성나쁨

기술 금속 분말 소결 방식(Metal Powder Bed Fusion)

금속 분말 소결 방식의 성능

서포트: 금속

MPBF는 기계 가공과 비교하여 복잡한 파트를 보다

비용 효율적으로 생산하고 폐기물 발생과 에너지 소비를

줄입니다.

서포트 제거 및 마감을 위해 전문 장비와 숙련된 인력을

갖춘 생산 환경이 필요합니다.

컨셉 모델


금형 및 패턴

생산 파트

풀컬러 모델



MPBF를 통해 복잡한 금속 부품을 소량 생산할 수 있습니다. 따라서 얇은 두께를 포함하여 기계 또는 주물로 만들기 어렵거나 비용이 많이 드는 특징을 구현할 수 있습니다.

11

재료

파트에 요구되는 외관, 용도, 사용처, 내구성을 이미 파악했다면 적합한

3D 프린팅 재료를 선택하는 데 필요한 대부분의 기준을 확인한 것입니다.

이 장에서는 모든 재료를 다루지는 않지만 가장 널리 사용되는 플라스틱,

포토폴리머와 전문 프로토타이핑 및 생산 분야에서 사용되는 금속을 다룹니다.

목차

표준 플라스틱



포토폴리머

금속

12

“치수 정밀도 및 치수 안정성이 디자인 검증에 중요했습니다. ABS 수지를 이용한 FDM 시스템으로 이 두 가지 요구를 모두 충족할 수 있었습니다.”

변태선, 현대모비스 수석연구원

이 갈퀴는 강도와 UV 안정성이 높은 ASA 열가소성 수지를 사용한 3D 프린팅으로 제작되었습니다.

표준 플라스틱

가장 널리 사용되는 3D 프린팅 재료의

범주에는 사출 성형과 같은 양산

프로세스에서 볼 수 있는 것과 동일한

범용 플라스틱이 포함됩니다. 생산 수준의

FDM 시스템은 정전기 방지, 반투명성

및 생체적합성과 같은 특성을 지닌 ABS

열가소성 수지의 여러 제형을 지원합니다.

또한 더 나은 미관이나 UV 저항성이 필요한

분야를 위해 ASA를 지원합니다.

3D 프린팅으로 제작된 파트는 사출 성형된

파트와 유사점이 많으므로 툴링에 투자하기

전에 형태, 적합성 및 기능을 정밀하게

테스트할 수 있습니다. 필요한 기계적, 열적,

전기적, 화학적 및 환경적 특성에 따라 각

재료를 평가해야 하지만, 기존의 익숙한

플라스틱에 대해 이미 알고 있는 내용을

활용할 수도 있습니다.

FDM

이 프로토타입의 핸들 및 톱날 덮개는 ABS 수지를 사용하여 3D 프린팅으로 제작되었습니다.

자세한 사양은 다음 링크에서 확인하시기 바랍니다.stratasysdirect.com/materials

재료 표준 플라스틱

표준 플라스틱

장력 강도 휨 강도 내열성 충격 강도

SL POLYJET

LS MPBF

ABS

ASA

PLA

13

FDM은 가장 널리 사용되는 산업용 열가소성 플라스틱, PC 및 충격

저항 PC-ABS, 생체적합 PC-ISO 및 피로 저항 FDM Nylon 12™를

지원합니다.

LS는 표준 Nylon 11 및 Nylon 12 재료와 향상된 인장 강도, 내열성,

생체적합성, 강성 또는 정전기 방지와 같은 특성을 지닌 다양한

강화 폴리아미드를 지원합니다. 특정 제형은 자동차 및 항공 우주

분야에 사용할 수 있는 FST 등급 또는 음식 접촉에 대한 FDA 인증을

받았습니다.

자세한 사양은 다음 링크에서 확인하시기 바랍니다. stratasysdirect.com/materials/material-wizard


장력 강도

휨 강도

충격 강도

내열성

PC

PC-ABS

FDM Nylon 12

Carbon-fiber filled nylon 12

Glass-filled Nylon 12

Nylon 11

Nylon 12

재료 엔지니어링 플라스틱

“PC-ABS 재료의 강도는 생산 ABS 강도의 70%로, 거의 모든 프로토타입에 충분한 강도를 제공합니다. 또 한 가지 중요한 사실은 이 시스템이 거의 모든 프로토타입에 충분한 인치당 +/-0.001인치의 정밀도를 제공한다는 점입니다.”

Randy Larson, Polaris 제조 공장 감독관


높은 내열성, 내화학성, 충격 강도, 내화성 또는 기계적 강도가

필요한 분야의 경우, 생산 수준의 3D 프린터는 엄격한 엔지니어링

요구 사항을 충족하는 특수 플라스틱을 지원할 수 있습니다.

SL POLYJET

LS MPBF

FDM

14

자세한 사양은 다음 링크에서 확인하시기 바랍니다.stratasysdirect.com/materials/material-wizard

재료 고성능 플라스틱

“ 수급이 불안정한 공장 환경에서는 3D 프린팅 재료에 대한 수요가 높아지는 경우가 종종 있는데, UTC Aerospace Systems에서 경험한 바로는 ULTEM™ 1010[수지]으로 이러한 당면 과제를 완벽하게 해결할 수 있습니다.”

Larry Crano, UTC Aerospace Systems 자동화 전문가


고성능 플라스틱은 가장 엔지니어링이 까다로운 분야에 최고의

온도 안정성, 내화학성 및 기계적 강도를 제공합니다.

생산 수준의 FDM 시스템은 자동 멸균이 가능한 PPSF, FST

등급 ULTEM 9085 수지, 생체적합 ULTEM 1010 수지 및 내열

Antero™ 800NA를 지원합니다. 식품 접촉 및 생체적합성 인증을

받은 ULTEM 1010 수지를 사용할 수 있으며, ULTEM 9085

수지를 통해 엄격한 항공 우주 산업 요구 사항 또는 맞춤형 사양을

충족할 수 있습니다. FDM Nylon 12CF는 탄소로 채워져 있어

탁월한 강도와 FDM 재료 중 가장 높은 강성 하중 비율을 갖추고

있습니다.

LS 기술을 변형하여 고온 작업이 필요한 PEEK를 통한 파트

빌드도 가능합니다. 이 재료는 화학적 열화 및 손상을 방지하면서

일반적인 Nylon 기반의 LS 파트가 견딜 수 있는 온도보다 높은

온도에서 휨 강도 및 압축 강도를 유지합니다.


SL POLYJET

LS MPBF

FDM

장력 강도 충격 강도

휨 강도 내열성

Antero 800NA

FDM Nylon 12CF

PPSF

ULTEM 9085 수지

ULTEM 1010 수지

15

“ 가장 중요한 순간은 기업가가 처음으로 자신의 아이디어를 보고 손으로 느끼는 순간입니다. 가능한 한 실물과 가장 흡사한 프로토타입을 보여주어야 합니다.”

Michael Librus, Synergy CEO

SL 덕분에 Texas Cardiac Arrhythmia Institute의 의료진은 수술 전 환자 심장의 정밀한 모델을 제작할 수 있었습니다.

포토폴리머

포토폴리머는 UV(자외선)광에 노출되면

경화되는 액체 수지입니다. SL(광경화

수지 조형 방식)은 ABS, 폴리카보네이트,

폴리프로필렌과 같은 일반적인 열가소성

수지의 특성을 모방한 단일 포토폴리머를

지원합니다. 이는 투명, 회색 및 흰색 불투명

재료와 정밀주조 패턴을 위한 특수 제형으로

사용 가능합니다.

또한 PolyJet 기술로 폴리프로필렌을

시뮬레이션할 수 있으며, 내열성 포토폴리머와

강성이 탁월한 또 다른 포토폴리머를 혼합하여

ABS를 모방할 수도 있습니다. 사실 여러

포토폴리머를 분사할 수 있다는 것은 PolyJet

이 단일 모델에서 다양한 재료를 모방할 수

있다는 것을 의미합니다. 사실감 있는 효과를

위해 PolyJet은 견고성, 고무와의 유사성,

내열성, 투명 및 불투명성을 갖춘 재료를

혼합하여 다양한 색상, 불투명도, 경도, 유연성

또는 열안정성을 갖춘 파트를 제작할 수

있으며, 가장 발전된 시스템의 경우 사실적인

색상을 구현할 수 있습니다.

포토폴리머는 매끄럽고 아름답기 때문에

프로토타입 제작에 탁월하고 특정 툴링

분야에도 적합합니다. 하지만 UV 반응성이

높으며 생산 등급 플라스틱만큼의 내구성을

갖추고 있지 않습니다.

FDM

재료 포토폴리머

다양한 재료 특성 지원 여부

SL POLYJET

LS MPBF

자세한 사양은 다음 링크에서 확인하시기 바랍니다. stratasysdirect.com/materials/ material-wizard

재료 특성 PolyJet SL

생체적합성 • •내열성 • •투명 • •

재료 시뮬레이션 PolyJet SL

ABS • •폴리프로필렌 • •

PC – •

고무 • –단일 빌드에서 다중 재료 지원 • –동식물 조직 • –

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금속

일부 3D 프린팅 분야에서는 금속만이 제공할 수 있는 특성을

요구합니다. 고성능 열가소성 수지로 충분하지 않을 경우, 적층용

금속과 합금을 이용하면 열처리와 응력 완화가 가능한 고밀도,

내식성, 고강도를 지닌 부품을 제공할 수 있습니다.

INCONEL, 티타늄 및 코발트 크롬은 높은 인장 강도가 필요한

까다로운 생산 분야에 가장 적합합니다. 그러나 속도가 중요한

경우에는 알루미늄을 사용하여 다른 적층용 금속보다 파트를 더

빠르게 빌드할 수 있습니다. 알루미늄은 기계적 특성도 뛰어나지만,

빠른 빌드 시간으로 인해 금속 프로토타입 용도로 선호되고 있습니다.

또한 스테인리스강의 다양한 조성은 우수한 용접성과 내식성을

제공합니다.

다른 재료와 마찬가지로, 유사한 특성을 지닌 다양한 금속 조성의

차이를 이해하는 것이 프로젝트에 필요한 금속을 선택하는 단계에서

중요합니다.

자세한 사양은 다음 링크에서 확인하시기 바랍니다.stratasysdirect.com/materials

“ 며칠 안에 디자인을 변경하고 새로운 도구를 3D 프린팅으로 제작하는 역량은 디자인을 완성하는 데 매우 중요합니다. 의사로부터 피드백을 받고, 디자인을 조정하고, 일주일 이내에 업데이트된 툴을 보낼 수 있었습니다. 이는 정밀주조나 사출 성형으로는 불가능했을 것입니다.”

Jim Duncan, CEO, DanaMed, Inc.

서포트 제거 및 마감 전 상태인 DanaMed 수술 도구의 모습

경도

재료 금속

금속

극한 인장 강도

스테인리스강 17-4 PH

스테인리스강 316L

알루미늄(AlSi10Mg)

INCONEL 718

INCONEL 625

티타늄(Ti64)

코발트 크롬(CoCr)

신장도

SL POLYJET

LS MPBF

FDM

17

운영

3D 프린팅을 통해 이점을 얻는 방법을 파악했을지라도 이를 실제 운영으로 옮기는

과정은 아직 명확하지 않을 수 있습니다. 3D 프린터 한 대를 구매합니까? 3D 프린팅

실험실을 개설합니까? 필요에 따라 파트를 주문합니까? 각 방식에는 비즈니스

목표에 따라 고유한 이점이 있습니다. 이 장에서는 각 기술에 필요한 역량, 장비 및

시설에 대해 설명합니다. 이를 통해 조직의 준비 상태를 측정하고 운영 관점에서

무엇이 적합한지 평가할 수 있습니다.

목차

필요한 역량

시설 요건

부속 장비

18

운영 이해를 돕기 위한 질문

연구를 돕기 위한 질문

궁극적인 운영 목표는 무엇입니까?

3D 프린팅을 조직에 도입하기 위한 주요 비즈니스 요인을 고려하고, 이를 최우선 기준으로 삼아 실행에 옮기기 위한 방식을 평가합니다.

운영 목표 예시:

• 더 빠르게 출시해야 합니다.

• 디자인 주기를 단축해야 합니다.

• 산학 협력을 위해 산업 파트너를 유치하고 싶습니다.

• 뛰어난 직원, 학생 또는 교직원을 유치하고 싶습니다.

• 이미 생산한 제품의 커스터마이징을 개선해야 합니다.

• 사내 혁신을 강조해야 합니다.

• 기업가적인 문화를 촉진하고 싶습니다.

사내에 어떤 역량을 보유하고 있습니까?

3D 프린터를 사내에 도입하려면 일정한 교육이 필요하며, 일부 기술의

경우에는 새로운 인재를 채용해야 할 수도 있습니다. Stratasys는

FDM 및 PolyJet 기술에 대한 강사 주도 과정, 웹 세미나 및 e-러닝

모듈을 통해 온라인 또는 오프라인 교육을 제공합니다. 또한 차세대

디자이너, 엔지니어 및 기술자를 준비시키기 위해 전 세계의 대학과

협력하고 있습니다.

실험실을 관리하기 위한 리소스나 특정 기술에 대한 운영 또는 디자인

관련 전문 지식이 없는 경우, 아웃소싱으로 생산하는 것이 영구적인

리소스에 투자하는 것보다 위험을 최소화하고 더 많은 것을 배울 수

있는 좋은 방법입니다.

어떤 유형의 작업 환경을 보유하고 있습니까?

일부 시스템은 다른 시스템보다 사무 환경에 더 친화적이지만, 설치

공간이나 환기 설비가 없다면 파트 제작 서비스와 같은 서비스 부서를

활용하여 더 복잡한 기술도 활용할 수 있습니다.

19

운영 역량 및 교육

FDM

빌드 설정, 초급 유지 보수, 시스템 운용 및 마감에

대해 교육합니다.

POLYJET

빌드 설정, 초급 유지 보수, 시스템 운용 및 마감에



빌드 설정, 중급 유지 보수, 시스템 운용 및 마감에 대해

교육하며 재료의 특성 및 광학 유도 시스템에 대한

상당한 기술적 통찰력과 열전달 원리에 대한 유용한

정보를 제공합니다.


빌드 설정, 중급 유지 보수, 시스템 운용, 마감, 광학

유도 시스템에 대한 지식, 유해 물질 취급 일반론에



빌드 설정, 중급 유지 보수, 시스템 운용, 마감, 광학

유도 시스템에 대한 지식, 유해 물질 취급 특론에 대해

교육합니다. 엔지니어링 또는 이학 학위가 필수 전제

조건입니다. 특히 기계 공학과 금속 공학을 권장합니다.

20

운영 시설 요건

FDM

냉 난방 시설이 갖춰진 별도의 공간. 엔지니어링급 및

고성능 플라스틱을 다루는 대형 3D 프린팅 시스템의 경우

환기 및 압축공기 필요

POLYJET

냉난방 시설이 있는 환경으로서 대형 시스템을 위한 전용

공간

레이저 소결 방식

전용 시스템 제조 공간, 부속 프로세스를 위한

브레이크아웃 영역, 냉각기용 수도 시설, 미립자 제거를

위한 특수 전용 공기 처리, 압축 공기, 각 시스템으로

연결된 질소 배관 라인

광경화 수지 조형 방식

전용 시스템 제조 공간으로서 환기 시설, 보관 공간이

있는 특수 다단계 알코올 처리 바스 스테이션

금속 분말 소결 방식

전용 제조 공간, 공기 중의 미립자를 처리하기 위한

환기 시스템, 환기 시설을 갖춘 작업 공간, 냉난방

시설이 있는 환경, 내화, 압축 공기, 각 시스템으로

연결된 아르곤 배관 라인

21

운영 부속 장비

FDM

서포트 제거 시스템 및 후가공 시스템(선택 사항)

POLYJET

서포트 제거 시스템

레이저 소결 방식

미디어 블래스터, 분말 처리 장비, 여과기, 분말 혼합

장비, 냉각기, 리프트 카트

광경화 수지 조형 방식

후경화 오븐, 세척 스테이션, 유해 폐기물 처리 및 보관

공간, 수작업 마감 툴 및 장비, 아이소프로필 알코올

재생 시스템

금속 분말 소결 방식

냉각기, 정전기 방지 진공청소기, 시스템 필터, 여과

장비, 금속 가공 장비(밀링머신, 선반, 밴드 톱 등), 응력

완화 오븐, 금속 가공/마감 수작업 툴

22

예산

3D 프린팅에 대한 비즈니스 사례를 구축하고자 하는 모든 분을 위해

재무적 이점, 총 비용에 기여하는 요인 및 3D 프린터 사내 도입의 대안에

대해 알아봅니다.

목차


총 비용

비즈니스 사례 구축

23

예산 이해를 돕기 위한 질문


예산과 일정이 어떻게 됩니까?

예산과 일정이 미리 정해진 프로젝트라면 가장 저렴한 비용의 가장 빠른 솔루션을 찾는 중일 수 있습니다. 이때에는 Stratasys 파트 제작 서비스와 같은 서비스 부서를 통해 파트를 구매하는 것이 최선의 선택일 수 있습니다.

주요 재무 목표는 무엇입니까?

도입을 위한 보다 광범위한 비즈니스 사례를 구축하려면 먼저 최우선 재무 목표를 결정합니다. 비용을 절감할 계획입니까? 수익을 증대할 계획입니까? 이러한 목표 중 하나에 초점을 맞추고 3D 프린팅이 어떻게 이를 달성하는 데 도움이 되는지를 보여줌으로써 사례를 구축합니다.

프로토타이핑에 지금 얼마를 지출하고 있습니까?

비즈니스 사례를 비용 절감으로 뒷받침하려면 현재 얼마나 지출하고

있는지 알아야 합니다. 툴링 생산, 마감 및 조립에 드는 시간과 비용을

포함하십시오. 파트를 통합하고 프로토타입 툴링을 제거하고 수작업을

줄임으로써 시간과 비용을 절약할 기회를 얻을 수 있습니다.

어떤 수익 창출 기회가 있습니까?

비용 절감 대신 수익에 대한 비즈니스 사례를 구축하는 것은 그리 간단하지

않지만, 더 나은 맞춤 제작, 더 빠른 시장 출시 또는 다른 방식으로 생산할

수 없는 혁신적인 설계에 대한 중요한 비즈니스 기회가 있다면 이 접근

방식이 합리적일 수 있습니다.

더 많은 프로토타이핑으로 어떤 이점을 누릴 수 있습니까?

귀사의 비즈니스가 보다 빠르고 반복적인 프로토타이핑 프로세스를 통해

어떤 이점을 누릴 수 있습니까? 다음 질문에 답해보십시오.

• 오류를 더 일찍 발견할 수 있습니까?

• 툴링 재작업을 피할 수 있습니까?

• 엔지니어링 변경 주문을 줄일 수 있습니까?

• 품질을 개선하고 품질 보증 클레임을 줄일 수 있습니까?

• 더 많은 제품을 출시할 수 있습니까?

• 시장 점유율을 증가시킬 수 있습니까?

이러한 이점은 정확하게 예측하기가 더 어렵지만, 비즈니스 사례에

필수적일 수 있습니다.

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FDM

PolyJet

LS

SL

MPBF

$10K 미만

ü

ü

$10- 50K

ü

ü

ü

$50- 200K

ü

ü

ü

$200- 500K

ü

ü

ü

ü

ü

$500K+

ü

ü

재료비 시간 및 인력 요건

시설 및장비 요건

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

“ FDM 기계를 처음 구매할 때는 ROI를 4년으로 예상했지만 실제로는 18개월밖에 걸리지 않았습니다. 두 번째 FDM 시스템을 구매했을 때는 ROI를 9개월 만에 달성했습니다. 기존 방식과 고도로 숙련된 기술자를 완전히 폐기할 수는 없습니다. 하지만 이들에게 적합한 툴과 새로운 기술을 제공함으로써 작업을 더 쉽게 수행하고 경쟁력을 높이도록 지원할 수 있습니다.”

Mitchell Weatherly, Sheppard 공군 기지

3D 프린터

전문 3D 프린터의 가격은 3,000달러 미만에서 100만 달러 이상까지

다양합니다.

재료

재료의 비용과 소비량은 총 소유 비용의 큰 비중을 차지합니다.

장비 및 시설

일부 3D 프린터는 모든 사무실 환경에 설치할 수 있으며, 특별한 설치

조건이 있는 프린터도 있습니다.

인력

기술에 따라 시스템을 전담할 숙련된 운영자가 필요하거나, 기존

직원을 몇 시간 동안 교육해야 합니다.

지원 및 유지 보수

연간 서비스 계약을 통해 가동 중지를 최소화하고 운영 일정을

유지하면서도 비용을 안정적이고 예측 가능하게 유지할 수 있습니다.

현상 유지의 비용

의사 결정권자는 때때로 현상을 유지하려 합니다. 그들은 너무 잦은

주문 변경이나 정체된 제품라인 등 현상 유지의 비용을 보여주어야

합니다.

예산 총 소유 비용

표시된 수치는 정보 제공 용도로만 사용되어야 하며 전형적인 경우를 상정한 것입니다. 실제 비용은 제조업체, 지역, 계약 조건 및 기타 요인에 따라 달라집니다.

3D 프린터를 하나 이상 구매하기 위해 비즈니스 사례를 구축하는

경우 시스템과 재료의 비용뿐 아니라 다른 요소들도 고려해야

합니다. 시설 요건, 관련 인건비 및 서비스 계약은 모두 전문 3D

프린터를 소유하는 데 드는 총 비용에 포함될 수 있습니다.

빌드 사이즈(근사치) 최대 15 x 15 x 20 cm

이 범주에 해당하는 프린터

Stratasys F120™



Objet30 Pro™, Objet30 Prime™



Stratasys F170™, Stratasys F270™ 및 Stratasys F370™



Objet260 Connex1™,Objet500 Connex1™,Objet260 Connex3™



Fortus 380mc™, Fortus 450mc™ 및 Stratasys F900™



Objet1000 Plus™, Objet350 Connex3™, Objet500 Connex3™, Connex™, Stratasys J735 및 Stratasys J750™

25

예산 STRATASYS 파트 및 3D 프린터 구매 옵션

엔트리급 FDM 미드레인지급 FDM

미드레인지급 POLYJET

하이엔드급 FDM

Stratasys F120은 대형 산업용 3D 프린터의 기능과

장점을 모두 갖추고 있습니다. 수용성 서포트 덕분에

복잡한 설계도 프린트할 수 있습니다. 대형 필라멘트

박스를 사용할 경우 최대 250시간까지 중단 없이

프린팅할 수 있다는 것이 입증되었습니다. 프린팅

속도가 경쟁 제품보다 최대 3배 더 빠르기 때문에 ROI

측면에서도 매우 유리합니다.

엔트리급 POLYJET

4가지 열가소성 수지 중 하나를 선택하여 다양한 표준 또는

맞춤형 색상으로 대형 컨셉 모델과 프로토타입을 빌드할

수 있습니다. 이 범주에 해당하는 시스템 중 일부에서는 두

가지 또는 세 가지 레이어 해상도 중에서 선택하여 더 빠른

빌드 또는 더 세밀한 디테일을 실현할 수 있습니다.

다양한 표준, 엔지니어링 및 고성능 플라스틱 중에서

선택하여 프로토타입, 툴링 및 생산 파트를 빌드할 수

있습니다. 가변 레이어 해상도를 통해 빌드 속도 또는

특징 디테일에 맞게 최적화할 수 있습니다.

하이엔드급 POLYJET

색상 및 다중 재료 컨셉 모델, 프로토타입, 금형 및

툴링을 더 큰 크기 또는 더 많은 양으로 빌드할 수

있습니다. 이 범주에 해당하는 시스템은 수용성

서포트 재료를 지원하며 PolyJet 중 가장 우수한

레이어 해상도를 제공합니다.

여러 가지 포토폴리머 옵션 중에서 선택하여 단일

재료 모델과 프로토타입을 빌드할 수 있습니다.

수용성 서포트 재료는 물과 세제로 제거할 수

있습니다.

다양한 포토폴리머 중에서 선택하여 단일 또는 다중

재료 컨셉 모델, 프로토타입 및 금형을 제작할 수

있습니다. 이 범주에 해당하는 시스템은 보다 미세한

해상도 및 수용성 서포트 재료를 지원합니다.

Stratasys와 협력하여 광범위한 3D 프린팅 기술에 액세스하고,

사내 프로토타이핑 및 생산 역량을 강화하십시오. 공인 리셀러를 통해

구매하면 사무 환경에 적합하고 안정적인 FDM 및 PolyJet 기술을

활용하여 FDM, PolyJet, 광경화 수지 조형 방식, 레이저 소결, 금속

분말 소결 방식 및 다양한 기존 제조 기술을 사용하여 주문형으로

파트를 제작할 수 있습니다.

미드레인지급 광경화 수지 조형 시스템


하이엔드급 광경화 수지 조형 시스템


26

예산 STRATASYS 파트 및 3D 프린터 구매 옵션

여러 포토폴리머 중에서 선택하여 컨셉 모델, 프로토타입

및 주조 패턴을 빌드할 수 있습니다. 이 범주에 해당하는

시스템은 중상급의 레이어 해상도를 제공합니다.

다양한 포토폴리머 중에서 선택하여 프로토타입, 금형,

생산 파트 및 주조 패턴을 제작할 수 있습니다. 이 범주에

해당하는 시스템은 빠른 빌드 시간과 가변적인 레이어

두께 및 빔 직경을 제공하여 파트 해상도를 최적화할 수

있습니다.

미드레인지급 레이저 소결 시스템


하이엔드급 레이저 소결 시스템

빌드 사이즈(근사치) 68 x 38 x 50 cm 이상

여러 엔지니어링 플라스틱 중에서 선택하여 프로토타입,

툴 및 생산 파트를 빌드할 수 있습니다. 이 범주에

해당하는 시스템은 중상급의 레이어 해상도를 제공하며

재료 취급과 재활용을 수작업으로 진행해야 합니다.

다양한 엔지니어링 및 고성능 플라스틱 중에서 선택하여

프로토타입, 툴 및 생산 파트를 빌드할 수 있습니다. 이

범주에 해당하는 시스템은 중상급의 레이어 해상도를

제공하며 특수 재료 취급 및 재활용 장비와 호환됩니다.

엔트리급 금속 분말 소결 시스템

빌드 사이즈(근사치) 10 x 10 x 10 cm

미드레인지급 금속 분말 소결 시스템


다양한 엔지니어링 및 고성능 플라스틱 중에서 선택하여

프로토타입, 툴링 및 생산 파트를 빌드할 수 있습니다.

이 범주에 해당하는 시스템은 중상급의 레이어 해상도를

제공하며 특수 재료 취급 및 재활용 장비와 호환됩니다.

다양한 금속 및 합금 중에서 선택할 수 있습니다. 이러한

시스템은 고와트 레이저를 사용하여 프로토타이핑,

생산으로 이어지는 단계 또는 최종 생산에 필요한 속도와

정밀도로 부품을 생산합니다.

하이엔드 금속 분말 소결 시스템


고와트 레이저와 금속 분말 소결 방식의 시스템에서

가장 큰 빌드 용적을 갖추고 있습니다. 이러한 플랫폼은

대형 파트 생산, 처리량 증대에 초점을 맞추고 있으며,

밀봉형 분말 처리를 포함할 수 있습니다.

27

스트라타시스 코리아에게 문의

스트라타시스 코리아는 동급 최고의 솔루션과

신뢰할 수 있는 전문 지식을 제공하여 진정한 파트너

및 조언자 역할을 합니다. 스트라타시스 코리아를

통해 분야 및 예산에 적합한 3D 프린터를 선택하고

보다 자세한 가격 정보를 받으실 수 있습니다.

파트 견적 문의

파트 제작 서비스는 귀하가 현재 진행 중인

프로젝트에 대한 견적을 제공할 수 있으며, 전문가로

구성된 팀이 제품 개발 및 제조 프로세스의 모든

단계에서 지원 서비스를 제공할 수 있습니다.

다음 단계 비즈니스 사례 구축

디자이너, 엔지니어 및 제품 관리자에게 신속한

프로토타이핑을 위한 적층 제조 시스템의 가치는 의심할

여지가 없습니다. 그러나 가치는 분명하지만, 이러한

이점으로 인해 자본 지출이 타당하다고 경영 부서와 회계

부서를 설득하는 방법은 아직 명확하지 않을 수 있습니다.

당면 과제는 두 가지로 나눌 수 있습니다. 1) 객관적인

용어로 그 가치를 전달하고, 2) 경영진이 수용하고 재무

부서가 이해할 수 있는 스타일로 비즈니스 사례를 작성하는

것입니다. 승인 가능성을 높이기 위해 이 백서에서는

프로토타이핑용 적층 제조 장비의 도입을 위한 강력한

비즈니스 사례를 구축하는 지침과 팁을 제공합니다.

스트라타시스 코리아

경기도 성남시 분당구 성남대로 349, 601호

(정자동, 시그마타워빌딩)

+82 2-2046-2200

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STRATASYS.COM

본사

7665 Commerce Way, Eden Prairie, MN 55344+1 800 801 6491(미국 수신자 부담)+1 952 937 3000(해외)+1 952 937 0070(팩스)

1 Holtzman St., Science Park, PO Box 2496 Rehovot 76124, Israel+972 74 745 4000+972 74 745 5000(팩스)

ISO 9001:2008 인증

©2016, 2017, 2018 Stratasys Inc. All rights reserved. Stratasys, Stratasys 로고, uPrint SE Plus, Fortus, Fortus 250mc, Fortus 360mc, Fortus 380mc, Fortus 450mc, Fortus 900mc, Stratasys F170, Stratasys F270, Stratasys F370, GrabCAD Print, ABSplus, ABSi, ABS-M30, ABS-M30i, ABS-ESD7, FDM, FDM Nylon 12, FDM Nylon 12CF, FDM Nylon 6, PC-ISO, PolyJet, Objet, Objet24, Objet30, Objet30 Pro, Objet30 Prime, Eden260VS, Objet260 Connex1, Objet500 Connex1, Objet260 Connex3, Objet350 Connex3, Objet500 Connex3, Objet1000 Plus, Stratasys J735 및 Stratasys J750은 Stratasys Ltd. 및/또는 자회사 또는 계열사의 상표 또는 등록 상표이며 특정 관할권에 등록되어 있을 수 있습니다. ULTEM™은 SABIC 또는 자회사의 등록 상표입니다. 다른 모든 상표는 해당 소유자의 자산이며, Stratasys는 이러한 Stratasys 이외 제품의 선택, 성능 또는 사용에 대한 책임을 지지 않습니다. 미국에서 인쇄. BR_DU_3DPrintingSolutions_0318a

Stratasys 시스템, 재료, 적용 분야에 대한 자세한 내용은 888.480.3548로 연락하거나 www.stratasys.com을 참조하십시오.

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3d - stratasys · 2019. 8. 6. · 3d 프린팅 솔루션 조직의 ... “원래는 [uav]...

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