3D 프린팅 필라멘트

3D 프린팅 필라멘트(영어: 3D printing filament)는 용융 필라멘트 제작 3D 프린터용 열가소성 플라스틱 원료이다. 다양한 특성을 가진 여러 종류의 필라멘트가 있다.^[1]

다양한 색상의 3D 프린팅 필라멘트와 필라멘트를 사용하여 만든 모델.

필라멘트는 다양한 직경으로 제공되며, 가장 일반적인 것은 1.75 mm와 2.85 mm이다.^[2] 후자는 덜 일반적인 3 mm와 자주 혼동된다.^[3]

필라멘트는 하나의 연속된 가느다란 플라스틱 실로 구성되어 릴에 감겨 있다.^[4]

생산

상업적으로 생산되는 필라멘트

수분으로부터 필라멘트를 보호하기 위해 수축 포장된 상업적으로 생산된 필라멘트 더미.

3D 프린팅 필라멘트는 플라스틱을 가열하고 압출성형하고 냉각하는 과정을 통해 너들을 완제품으로 변환하여 만들어진다. 그러나 3D 프린터와는 달리 필라멘트는 노즐을 통해 밀어내는 것이 아니라 당겨서 필라멘트를 만든다. 필라멘트의 직경은 플라스틱이 가열된 후 이루어지는 공정에 의해 결정되며, 압출기 노즐의 직경에 의해 결정되는 것이 아니다. 필라멘트의 너비를 결정하기 위해 압출기에서 당겨질 때 필라멘트에 다른 힘과 속도가 가해지며, 가장 일반적인 직경은 1.75 mm 또는 2.85 mm이다.^[5][6]

플라스틱 너들은 항상 흰색 또는 투명하다. 유색 필라멘트나 특수 속성(예: 강도 증가 또는 자기 특성)을 가진 필라멘트를 만들기 위해 재료가 녹기 전에 안료 또는 기타 첨가제가 추가된다. 필라멘트가 압출되기 전에 너들은 80 °C로 가열되어 건조되고 수분 함량을 줄인다. 많은 열가소성 플라스틱이 흡습성이므로 너들을 건조해야 한다. 축축한 플라스틱을 압출하면 치수 결함이 발생하기 때문이다 (완성된 필라멘트가 프린팅될 때도 마찬가지다^[7]). 거기서 너들은 단일 스크루 압출기로 공급되어 가열되고 필라멘트로 압출된다.^[5] 필라멘트의 정확한 직경을 보장하기 위한 품질 관리 메커니즘의 일부로 레이저 빔(녹는 것이 아님)으로 직경을 측정하는 경우가 많다. 그런 다음 필라멘트는 따뜻한 물탱크를 통과하여 필라멘트를 냉각시키고 필라멘트에 둥근 모양을 부여한다. 필라멘트는 다시 찬물탱크를 통과하여 실온으로 냉각된다. 그 다음 스풀에 감아 완제품을 만든다.^[5]

DIY 필라멘트 생산

DIY 필라멘트 생산 기계는 FDM 3D 프린터와 동일한 방법으로 압출기를 통해 필라멘트를 밀어내어 올바른 직경의 필라멘트를 만든다. 오픈 소스 계획과 상업적으로 이용 가능한 기계 모두 여러 DIY 필라멘트 기계가 있다.

식품 건조기는 70 °C 이상의 온도에서 흡습성 재료에서 물을 제거하는 데 사용할 수 있다.^[8]

사용법

 이 부분의 본문은 용융 필라멘트 제작입니다.

3D 프린팅 필라멘트를 3D 모델로 변환하는 과정

1. 필라멘트는 FDM 3D 프린터로 공급된다.
2. 열가소성 플라스틱은 핫엔드 내부에서 유리 전이 온도 이상으로 가열된다.
3. 필라멘트는 압출되어 압출 헤드에 의해 빌드 플랫폼에 증착된 후 냉각된다.
4. 이 과정은 연속적으로 진행되어 레이어를 쌓아 모델을 만든다.

재료

필라멘트	특수 속성	용도	강도	밀도 (kg/m3)	유연성	내구성	프린트 난이도	프린트 온도 (°C)	베드 온도 (°C)	프린팅 주의사항
PLA	프린트하기 쉬움 생분해성, 특정 조건에서만	소비재	중간	1240[9]	낮음	중간	낮음	180–230	가열 베드 불필요 또는 60–80 °C 권장
ABS	내구성이 뛰어남 충격에 강함	기능성 부품	중간	1010[10]	중간	높음	중간	210–250	50–100
PETG (XT, N‑Vent)	PLA 또는 ABS보다 유연함 내구성이 뛰어남	모든 용도	중간	1270[11]	높음	높음	중간	220–235	가열 베드 불필요
PCTG	PETG보다 유연함 내구성이 뛰어남	모든 용도	중간	1230[12]	높음	높음	중간	250–270	90–110
나일론	강함 유연함 내구성이 뛰어남	모든 용도	높음	1020[13]	높음	높음	중간	220–260	50–100	흡습성이므로 사용하지 않을 때는 밀봉하여 보관
TPE	매우 유연함 고무와 같음	탄성 부품 웨어러블	낮음		높음	중간	높음	225–235	40	매우 느리게 프린트
TPU	매우 유연함 고무와 같음	탄성 부품 웨어러블	낮음		높음	중간	높음	225–235	가열 베드 불필요	느리게 프린트
목재	목재와 같은 마감	가정 장식	중간	1400[14]	중간	중간	중간	195–220	가열 베드 불필요
HIPS	용해성	이중 압출 프린터에서 ABS를 사용할 때 지지 구조물	낮음	1040[15]	중간	높음	중간	210–250	50–100
PVA	용해성 수용성 생분해성 내유성	이중 압출 프린터에서 PLA 또는 ABS를 사용할 때 지지 구조물	높음		낮음	중간	낮음	180–230	가열 베드 불필요	흡습성이므로 사용하지 않을 때는 밀봉하여 보관
PET (CEP)	강함 유연함 내구성이 뛰어남 재활용 가능	모든 용도	높음		높음	높음	중간	220–250	가열 베드 불필요
PLA 금속	금속 마감	주얼리	중간		낮음	높음	높음	195–220	가열 베드 불필요	경화 노즐 사용
PLA 탄소섬유	강성 순수 PLA보다 강함	기능성 부품	중간		낮음	높음	중간	195–220	가열 베드 불필요	경화 노즐 사용
리그닌 (bioFila)	생분해성 PLA보다 강함		중간		낮음	중간	낮음	190–225	55
폴리카보네이트	매우 강함 유연함 내구성이 뛰어남 투명함 내열성	기능성 부품	높음	1180 – 1200[16]	높음	높음	중간	270–310	90–105	주변 온도가 약 60 °C인 밀폐형 가열 챔버 사용
전기 전도체 (일반적으로 흑연-플라스틱 혼합물)	전도성	전자제품	중간		중간	낮음	낮음	215–230	가열 베드 불필요	경화 노즐 사용
왁스 (MOLDLAY)	녹아서 사라짐	소실 왁스 주조	낮음		낮음	낮음	낮음	170–180	가열 베드 불필요
PETT (T‑Glase)	강함 유연함 투명함 맑음	기능성 부품	높음		높음	높음	중간	235–240	가열 베드 불필요
ASA	강성 내구성이 뛰어남 내후성	옥외용	중간		낮음	높음	중간	240–260	100–120
PP	유연함 내화학성	유연한 부품	중간	1040[17]	높음	중간	높음	210–230	120–150
POM, 아세탈	강함 강성 낮은 마찰 탄력성	기능성 부품	높음		낮음	중간	높음	210–225	130
PMMA, 아크릴	강성 내구성이 뛰어남 투명함 맑음 충격에 강함	광확산판	중간		낮음	높음	중간	235–250	100–120
사암 (LAYBRICK; 스타일 플라스틱)	사암 마감	건축	낮음		낮음	낮음	중간	165–210	가열 베드 불필요
야광 플라스틱	인광	재미	중간		중간	중간	낮음	215	가열 베드 불필요	경화 노즐 사용
클리닝	클리닝	노즐 막힘 제거	N/A		N/A	N/A	낮음	150–260	가열 베드 불필요
PC-ABS	강성 내구성이 뛰어남 충격에 강함 탄력성 내열성	기능성 부품	중간		낮음	높음	높음	260–280	120
자성 (PLA 혼합물)	자성	재미	중간		중간	중간	높음	195–220	가열 베드 불필요
색상 변경 (플라스틱 혼합물)	열 변색성	재미	중간		중간	중간	낮음	215	가열 베드 불필요
nGen (코폴리에스터)	PETG와 유사함 내열성 투명함	모든 용도	중간		높음	높음	중간	210–240	60
TPC	매우 유연함 고무와 같음 내화학성 내열성 UV 광선 저항성	탄성 부품 옥외용	낮음		높음	중간	높음	210	60–100
PORO-LAY	부분적으로 수용성	실험용	낮음		높음	중간	낮음	220–235	가열 베드 불필요
FPE	유연함	유연한 부품	낮음		높음	높음	중간	205–250	75[18][19][20][21][22]
PEI	내열성 강함 내화 성능	기능성 부품	높음	1270	중간	높음	중간	340–380	180–200	220 °C의 주변 온도에서 밀폐형 가열 챔버 사용