프린터에 올바르게 공급하기 위한 4가지 일반 필라멘트 유형 가이드
불과 몇 년 전 ABS가 사실상 유일한 선택지였던 때와 비교하면, 현재 이용 가능한 FDM 3D 프린팅 소재의 종류와 변형은 셀 수 없이 많아 보입니다. 이 모든 소재를 하나의 가이드에 담는 것은 읽는 것뿐만 아니라 자료를 모으고 작성하는 데에도 매우 방대한 작업이 될 것입니다.
따라서 대신 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 4가지 소재인 PLA, ABS, PETG, TPU에 집중하겠습니다.
이 가이드가 3D 프린터 애호가인 여러분께 제공하고자 하는 것은 이러한 소재의 조성과 특성, 일반적인 출력 설정 및 활용 분야에 대한 더 나은 이해입니다.
이 가이드에서는 소재와 3D 프린팅 안팎에서의 용도, 소재의 물리적 특성, 권장 출력 설정, 그리고 각 소재의 장단점을 개괄적으로 설명합니다.
이 가이드의 최종 목표는 사용할 소재, 출력 방법, 사용 시점을 추측하지 않고도 최상의 3D 프린팅 경험을 얻을 수 있도록 하는 것입니다.
면책 조항
이는 이 4가지 소재 유형에 대해서조차 완전한 가이드가 아닙니다. 특정 소재의 조성이나 첨가제에 대한 업계 표준이 없기 때문에 소재의 특성은 다양하게 나타나며, 같은 제조업체의 제품이라도 차이가 있을 수 있습니다. 따라서 소재 특성과 출력 설정은 일반화한 것이며, 실제 경험은 다를 수 있습니다.
마지막으로 시작하기 전에 ‘식품 안전’ 소재에 대해 한마디 덧붙이겠습니다. 이 글의 작성자는 충분히 신중을 기해, 어떠한 FDM 3D 프린팅 소재도 ‘식품 안전’하다고 간주해서는 안 된다고 개인적으로 생각합니다.
일부 FDM 소재의 기본 화학 성분이 ‘FDA 승인’을 받았을 수는 있지만, 식품에 안전한 성분이나 장비가 사용되었는지 보장하기 위한 정부 안전 규정은 이러한 소재와 첨가제, 또는 소재가 통과하는 3D 프린팅 장비에 적용되지 않습니다.
또한 FDM 3D 프린팅의 특성상 3D 프린트물에는 틈새, 갈라진 부분, 구멍이 많이 생깁니다. 이로 인해 음식물 입자와 잔여물이 이러한 물체 안에 갇히며, 제대로 세척하기가 매우 어렵거나 불가능할 수 있습니다. 시간이 지나면 세균, 바이러스, 곰팡이가 번식할 수 있습니다. 이는 최소한 화장실을 급히 찾게 만들거나, 최악의 경우 병원에 가게 만들 수 있습니다.
이제 본론으로 들어가겠습니다.
JGMAKER 필라멘트 소개: https://www.jgmaker3d.com/collections/filament
PLA – 폴리젖산
개요
PLA는 현재 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 필라멘트입니다. 주로 옥수수와 사탕수수 같은 유기 자원을 사용해 제조할 수 있어 비용이 저렴하다는 점이 가장 큰 이유입니다. 다른 FDM 필라멘트 종류보다 색상과 첨가제의 선택 폭이 가장 넓습니다. 또한 다루기 쉬운 필라멘트 중 하나로, 비교적 낮은 온도의 넓은 범위에서 우수한 결과물을 만들 수 있으며, 가열 베드나 인클로저가 필요하지 않은 경우도 많습니다.
JGMaker PLA 사용 가능:
https://www.jgmaker3d.com/collections/filament/products/3d-printer-pla-filament
3D 프린팅 외 용도
PLA는 3D 프린팅 외에는 사용 용도가 제한적입니다. 젖산으로 분해되어 시간이 지나면서 녹아 없어지는 의료용 임플란트에 사용할 수 있습니다. 또한 일회용 포장재로도 사용할 수 있습니다.
3D 프린팅에서의 용도
PLA는 모형 제작과 저하중 기계 부품에 매우 적합합니다. 낮은 유리전이점과 열악한 내후성, 그리고 취성 때문에 고온·고습 또는 고하중 환경에서는 사용이 제한됩니다. 그러나 ‘로스트 PLA 주조’에서는 널리 사용됩니다. 3D 프린트물을 본떠 주형을 만든 다음 PLA를 녹여 제거하는 방식으로, ‘로스트 왁스 주조’와 매우 유사합니다.
특성
인쇄성: 쉬움
강도: 중간
밀도: 1.24 g/cm3
유연성: 낮음
취성: 높음
내구성: 중간
마모성: 낮음 – 첨가제에 따라 다름
변형: 최소 수준 – 베드에서 들리거나 오버행에서 말릴 수 있음
수축률: 0.2-0.25%
실 끌림: 낮음 – 첨가제와 냉각에 따라 다름
유리전이점: 55-60c
내후성: 낮음. 자외선, 열 및 습기에 취약함
가스: 최소 수준 – 첨가제에 따라 다름
용제: 에틸 아세테이트, 프로필렌 카보네이트
생분해성: 최적 조건에서 가능
흡습성: 중간
식품 안전성: 일반적으로 아니요
출력 설정
노즐 온도: 180-230c
베드 온도: 꺼짐-50c
쿨링 팬: 50-100%
인클로저: 없음
베드 표면: 블루 테이프, PEI, 유리, 풀 스틱 등
출력 속도: 권장 30-90 mm/s
직접 구동 압출기: 예
보우덴 익스트루더: 예
변형
PLA에는 단순한 색상 외에도 매우 다양한 첨가제가 혼합될 수 있습니다. 예를 들면 야광, 목재, 금속, 탄소 등이 있습니다. 다른 첨가제는 PLA의 강도, 유연성 및 내구성을 높일 수 있습니다. 이러한 모든 변형은 출력 및 베드 온도, 속도, 유해 가스, 흡습성, 생분해성 등의 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
보관
적절히 보관하면 유통기한이 길며 흡습성은 보통 수준에 불과하지만, 직사광선을 피해 서늘하고 건조한 곳에 보관하는 것이 좋습니다.
장점
PLA는 현재 시중에서 가장 쉽고 저렴하게 사용할 수 있는 3D 프린팅 필라멘트 중 하나입니다. 다양한 색상과 첨가제를 선택할 수 있고 출력이 쉬워 매우 다재다능하며 작업하기 즐겁습니다.
단점
PLA는 취성이 높고 유리전이점이 낮으며 내후성이 떨어지기 때문에 실외, 습한 환경 또는 높은 하중이 가해지는 용도에는 적합하지 않은 것으로 여겨집니다.
ABS – 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌
개요
ABS는 산업용 및 개인용 3D 프린팅에 사용된 최초의 소재 중 하나로, 당시 가장 인기 있는 플라스틱이었습니다. 그러나 추가 소재가 도입되면서 인기가 하락했습니다. ABS는 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌(약칭: ABS)으로 만들어지며, 이들은 모두 화석 연료에서 생산되는 탄화수소입니다. 뒤틀림이 심하고 가열 베드와 챔버가 필요하며, 냄새가 강하고 수축률이 높기 때문에 다루기 moderately 어려운 3D 프린팅 소재입니다.
3D 프린팅 외 용도
ABS는 산업에서 매우 흔히 사용되는 사출 성형 플라스틱입니다. 높은 유리전이점, 내후성, 내구성 및 적당한 유연성 덕분에 자동차 부품, 주방 가전, 레고뿐 아니라 의료 기기까지 매우 다양한 용도로 활용됩니다.
3D 프린팅에서의 용도
ABS는 평균 이상 수준의 UV 및 내후성과 강도, 내구성, 중간 정도의 유연성을 갖추어 모델, 교체 부품 및 실외 용도에 매우 적합합니다. 샌딩, 접착 및 도장이 잘되어 활용 범위와 유용성을 더욱 넓힐 수 있습니다.
특성
인쇄성: 중간
강도: 중간
밀도: 1.01 g/cm3
유연성: 중간
취성: 낮음
내구성: 높음
마모성: 낮음 – 첨가제에 따라 다름
변형: 중간 – 베드에서 쉽게 들려 올라가며, 인쇄 중 층이 말리고 분리될 수 있음
수축률: 0.8% - 8%
실 끌림: 낮음 – 첨가제와 냉각에 따라 다름
유리 전이점: ~105c
내후성: 중간 – 자외선, 열 및 습기에 강함
연기: 중간 – 자극적이며 유해할 가능성이 있는 연기
용제: 에스터, 케톤(아세톤), 클로로포름 및 에틸렌 디클로라이드
생분해성: 아니요
흡습성: 중간
식품 안전성: 아니요
출력 설정
노즐 온도: 210-250c
베드 온도: 50-100c
냉각 팬: 0%
인클로저: 권장 – 온도를 조절하고 뒤틀림을 방지
베드 표면: 캅톤 테이프, ABS 슬러리
출력 속도: 40-60 mm/s 권장
직접 구동 압출기: 예
보우덴 익스트루더: 예
변형
ABS에는 단순한 색상 외에도 매우 다양한 첨가제가 혼합될 수 있습니다. 예를 들면 색상 변환, 형광, 축광, 폴리카보네이트 등이 있습니다. 다른 첨가제는 ABS의 강도, 유연성 및 내구성을 높일 수 있습니다. 이러한 모든 변형은 인쇄 및 베드 온도, 속도, 연기, 흡습성, 생분해성 등의 특성에 영향을 줄 수 있습니다.
보관
적절히 보관하면 유통기한이 길며, 흡습성은 중간 정도입니다. 직사광선을 피해 서늘하고 건조한 곳에 보관하는 것이 좋습니다.
장점
ABS는 3D 프린팅에 사용할 수 있는 가장 내구성이 뛰어난 소재 중 하나로, 모델부터 실내외 기능성 부품에 이르기까지 폭넓게 활용됩니다.
단점
뒤틀림과 수축이 중간 정도로 발생하고 가열 베드와 권장 챔버가 필요하므로 ABS는 인쇄하기 더 어려운 소재입니다. 강하고 유해할 가능성이 있는 자극적인 냄새까지 고려하면, 용도에 따라 최선의 선택이 아닐 수 있습니다.
PETG – 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜
개요
PETG는 글리콜이 첨가된 PET입니다. 인쇄가 더 쉽고 연기가 적게 발생하므로 ABS의 더 나은 대안으로 여겨지는 경우가 많습니다. ABS와 마찬가지로 PLA보다 내구성과 유연성이 뛰어나지만, 온도 제어를 위한 챔버가 필요하지 않고 ABS만큼 많이 뒤틀리지 않습니다. 다만 접착력을 높이려면 여전히 가열 베드가 필요하며, 일반적으로 ABS만큼 뜨겁게 가열할 필요는 없습니다.
3D 프린팅 외 용도
PET(글리콜이 첨가되지 않은 소재)는 작업장에서 일반적으로 사용되는 플라스틱으로, 물병, 의류용 섬유 및 식품 용기를 만드는 데 널리 사용됩니다. 반면 PETG(글리콜이 첨가된 소재)는 더 투명하고 덜 취성이며 인쇄하기 쉽도록 특별히 첨가되었기 때문에 3D 프린팅 외의 분야에서는 그다지 흔하지 않습니다.
3D 프린팅에서의 용도
PETG는 모델, 교체 부품 및 일부 실외 용도에 매우 적합하지만, UV 저항성이 있는 소재로 간주되지는 않습니다. 그러나 PLA보다 내후성이 뛰어나며 평균 이상 수준의 강도와 내구성, 중간 정도의 유연성을 갖습니다.
특성
인쇄성: 쉬움
강도: 중간
밀도: 1.23 g/cm3
유연성: 중간
취성: 낮음
내구성: 높음
마모성: 낮음 – 첨가제에 따라 다름
변형: 낮음 – 출력 중 휨과 말림이 최소화됨
수축률: 약 0.8%
실 끌림: 보통
유리 전이점: 약 80c
내후성: 보통 – 열과 습기에 강함
흄: 최소 – 첨가제에 따라 다름
용제: 디클로로메탄, 톨루엔, 사이클로헥사논 및 메틸 에틸 케톤
생분해성: 아니요
흡습성: 높음
식품 안전성: 일반적으로 아니요
출력 설정
노즐 온도: 220-250c
베드 온도: 50-75c
냉각 팬: 0% - 30%
인클로저: 아니요
빌드 표면: 유리 위 글루 스틱, 페인터스 테이프
출력 속도: 40-60 mm/s 권장
직접 구동 압출기: 예
보우덴 익스트루더: 예
변형
PETT(폴리에틸렌 코트리메틸렌 테레프탈레이트)는 PETG의 일반적인 변형 소재입니다. PETG보다 약간 더 단단하고 거의 투명합니다.
보관
적절히 보관하면 보관 수명이 길지만 흡습성이 매우 높습니다. 서늘하고 건조한 장소의 밀폐 용기에 건조제와 함께 보관하고 직사광선을 피하는 것이 좋습니다.
장점
PETG는 광택 있고 매끄러운 표면과 베드에 대한 우수한 접착력으로 알려져 있습니다. 첨가제에 따라 출력 시 대부분 냄새가 거의 없습니다. 수축률이 낮아 엄격한 공차가 필요한 기능성 출력물에 적합한 소재 중 하나입니다.
단점
PETG에서는 브리징 성능 저하가 흔한 문제이므로 다른 FDM 필라멘트 유형보다 더 많은 서포트가 필요합니다. 실 끌림도 흔한 문제입니다. 리트랙션, 냉각 팬, 이동 전 노즐 와이핑을 적절히 조정하면 이러한 문제를 관리할 수 있습니다.
TPU – 열가소성 폴리우레탄
개요
TPU는 유연한 FDM 프린팅 소재 중 가장 일반적인 유형입니다. PLA, ABS 및 PETG라면 견디지 못할 물리적 충격을 견디면서도, 다른 소재에는 없는 부드러움과 유연성을 제공합니다. 첨가제에 따라 TPU는 내구성을 유지하면서 매우 유연해 출력이 더 어려워지거나, 더 단단해져 출력이 쉬워질 수 있습니다.
3D 프린팅 외 용도
TPU와 TPE(열가소성 탄성체)는 자동차 부품, 가전제품 및 의료용품 산업에서 널리 사용됩니다. 높은 내구성, 유연성 및 내후성 덕분에 매우 다양한 용도로 활용됩니다.
3D 프린팅에서의 용도
TPU는 마모, 반복적인 굽힘·휘어짐·늘어남, 내후성 등이 요구되는 가혹한 환경에서 사용되는 출력 부품에 탁월합니다. 드론 부품, 휴대폰 케이스, 장난감 부품(바퀴 등), 손목 밴드나 신발 같은 웨어러블 제품이 이에 해당합니다.
특성
출력 난이도: 어려움
강도: 높음
밀도: 약 1.2 g/cm3
유연성: 높음
취성: 낮음
내구성: 높음
마모성: 낮음
변형: 낮음 – 출력 중 휨과 말림이 최소화됨
수축률: 약 0.6-1.0%
실 끌림: 보통
유리 전이점: 약 -53 – -27c (유연하기 때문!)
내후성: 높음 – 열과 습기에 매우 강함
흄: 낮음 – 첨가제에 따라 다름
용제: 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리딘 및 테트라하이드로푸란
생분해성: 아니요
흡습성: 낮음
식품 안전성: 아니요
출력 설정
노즐 온도: 210-230c
베드 온도: 꺼짐 - 60c (베드 표면에 따라 필요하지 않은 경우가 많음)
냉각 팬: 0% - 50%
인클로저: 아니요
출력 표면: PEI, 페인터스 테이프
출력 속도: 20-40mm/s 권장
직접 구동 압출기: 예
보든 압출기: 권장하지 않음
변형
TPC(열가소성 코폴리에스터)는 화학물질과 자외선에 대한 저항성이 더 높으며, 최대 150c의 내열성을 갖습니다.
보관
적절히 보관하면 유통기한이 길고 흡습성도 높지 않습니다. 서늘하고 건조하며 밀폐된 용기에 넣어 직사광선을 피해 보관하는 것이 좋습니다.
장점
TPU는 충격 저항성이 뛰어나고 내구성이 매우 높으며 부드럽고 유연합니다. 이러한 특성 덕분에 다른 FDM 소재로는 견디기 어려운 거친 사용과 높은 유연성이 요구되는 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
단점
TPU는 유연성 때문에 출력하기 가장 어려운 소재 중 하나입니다. 압출기 기어에서 노즐까지 필라멘트 경로가 매우 잘 고정되어 있지 않으면, 필라멘트가 경로에서 빠져나와 막힘을 일으키는 경우가 매우 많습니다. 이러한 이유로 보든 방식 압출기는 권장하지 않으며, 이중 기어 직접 구동 압출기를 권장합니다. 또한 더 단단한 필라멘트에 사용하는 일반적인 속도로는 출력하기가 매우 어려우므로 출력 속도를 낮춰야 합니다.
결론
앞서 말씀드렸듯이, 이는 오늘날 사용되는 가장 일반적인 FDM 3D 프린팅 소재 4가지를 위한 일반적인 안내일 뿐입니다. 각 소재에는 색상, 첨가제, 출력 및 소재 특성, 용도에 따른 수많은 변형이 있어 모두 다루기는커녕 읽기에도 벅찰 정도입니다.
특성과 출력 설정은 프린터와 필라멘트에 대한 ‘시작점 안내’로 사용해야 합니다. 모든 프린터는 서로 다르고, 같은 제조업체의 필라멘트라도 롤마다 차이가 있을 수 있습니다. 따라서 매번 최상의 출력 결과를 얻으려면 각 롤에 대해 온도, 냉각, 속도 및 리트랙션을 확인하는 간단한 테스트 출력을 진행하는 것이 좋습니다.
마지막으로, 이 게시물에서 다룬 모든 필라멘트 유형의 특성과 출력 설정을 한눈에 보기 쉽게 정리한 차트입니다.
즐겨 보세요.
|
특성 |
PLA |
ABS |
PETG |
TPU |
|
출력성 |
쉬움 |
중간 |
쉬움 |
어려움 |
|
강도 |
중간 |
중간 |
중간 |
높음 |
|
밀도 |
1.24 g/cm3 |
1.01 g/cm3 |
1.24 g/cm3 |
1.2 g/cm3 |
|
유연성 |
낮음 |
중간 |
중간 |
높음 |
|
취성 |
높음 |
낮음 |
낮음 |
낮음 |
|
내구성 |
중간 |
높음 |
높음 |
높음 |
|
마모성 |
낮음 |
낮음 |
낮음 |
낮음 |
|
변형 |
최소 |
보통 |
낮음 |
낮음 |
|
수축 |
0.2 - 0.25% |
08. - 8% |
0.8% |
0.6 – 1.0% |
|
스트링 현상 |
낮음 |
낮음 |
보통 |
보통 |
|
유리 전이점 |
55-60c |
105c |
80c |
< 27c (유연함!) |
|
내후성 |
나쁨 |
보통 |
보통 |
높음 |
|
흄 |
최소 |
보통 |
최소 |
낮음 |
|
용매 |
에틸 아세테이트, 프로필렌 카보네이트 |
에스터, 케톤(아세톤), 클로로포름 및 에틸렌 디클로라이드 |
디클로로메탄, 톨루엔, 사이클로헥사논 및 메틸 에틸 케톤 |
디메틸포름아마이드, 디메틸설폭사이드, N-메틸피롤리돈 및 테트라하이드로푸란 |
|
생분해성 |
예 |
아니요 |
아니요 |
아니요 |
|
흡습성 |
보통 |
보통 |
높음 |
낮음 |
|
식품 보관 |
아니요 |
아니요 |
아니요 |
아니요 |
|
출력 설정 |
PLA |
ABS |
PETG |
TPU |
|
노즐 온도 |
180 - 230c |
210 - 250c |
220 - 250c |
210 - 230c |
|
베드 온도 |
0 - 50c |
50 - 100c |
50 - 75c |
꺼짐 - 60c |
|
냉각 팬 |
50 - 100% |
0% |
0 – 30% |
0 – 50% |
|
인클로저 |
없음 |
권장 |
없음 |
없음 |
|
출력 표면 |
블루 테이프, PEI, 유리, 글루 스틱 등 |
캡톤 테이프, ABS 슬러리 |
유리 위 글루 스틱, 페인터스 테이프 |
PEI, 페인터스 테이프 |
|
출력 속도 |
30 - 90mm/s |
40 - 60mm/s |
40 - 60mm/s |
20 - 40mm/s |
|
직접 구동 압출기 |
예 |
예 |
예 |
예 |
|
보든 압출기 |
예 |
예 |
예 |
권장하지 않음 |
댓글 2개
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