[논문]3D 프린터 PLA 출력재료의 최적 출력조건

유도현

doi:10.5370/kiee.2016.65.5.825

3D 프린터 PLA 출력재료의 최적 출력조건
Optimal Printing Conditions of PLA Printing Material for 3D Printer 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.5, 2016년, pp.825 - 830

유도현 (Dept. of Electrical Engineering, Shin Ansan University)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study optimizes the conditions of PLA printing material for 3D printer. Deltabot type 3D printer is used. The ranges of printing temperature, printing speed, and infill density are $195{\sim}215^{\circ}C$, 10~70mm/sec, and 10~100% respectively. From the results of printing temperature, printing quality is almost same every printing temperature. From the results of printing speed and infill density, printing quality is excellent under 40mm/sec, and over 50% respectively. Surface roughness is $2.28{\mu}mRa$ at $205^{\circ}C$, 10mm/sec, 100%, and is $5.93{\mu}mRa$ at $205^{\circ}C$, 70mm/sec. Surface roughness is directly proportional to the printing speed, and is inversely proportional to the infill density. Objects fabricated PLA printing material adhere bed at room temperature.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 본 논문에서는 FDM 방식 델타봇 3D 프린터의 출력물 특성을 개선하기 위해서, PLA 필라멘트에 대한 최적의 출력온도, 출력속도, infill density 및 표면 거칠기에 대해 연구하였다.

제안 방법

따라서 본 논문은 thingiverse 사이트에서 bitcoin 파일을 다운로드하고 출력물의 최적 출력조건을 설정하여 출력물을 제작하였다.
출력물에 대한 최적의 출력조건을 도출하고자, 출력온도, 출력속도, infill density, 레이어 높이, 베드온도 등 3D 출력에 영향을 줄 수 있는 제반 조건들을 설정한 후 G-code로 변환하였다.

대상 데이터

그림 6은 출력물의 표면상태를 측정하기 위해서 출력온도, 출력속도, infill density에 따라 제작한 출력물이다. 출력물의 표면거칠기를 측정하기 위해서 표준 형상인 정육면체(15mm(L)×15mm(D)×15mm(H))를 제작하였으며, 측정에 사용한 장비는 Stylus Type Roughness Testers(제조사 : Taylor Hobson, 형식: Taysarf Series2)이다.

성능/효과

2. 출력온도 분석결과로부터, 전 출력온도에 걸쳐 거의 동일한 출력상태를 보이고 있다.
3. 출력속도 분석결과로부터, 전 출력속도에 걸쳐 출력속도가 느릴 때에는 출력상태가 ‘우수’, 출력속도가 빠를 때에는 출력상태가 ‘나쁨’으로 나타났다.
4. Infill density 분석결과로부터, 전 infill density에 걸쳐 infill density가 높을 때에는 출력상태가 ‘우수’, infill density가 낮을 때에는 출력상태가 ‘나쁨’으로 나타났다.
5. 베드온도 분석결과로부터, PLA 필라멘트는 베드온도를 높이지 않고 실온에서 출력하여도 수축이 일어나지 않고 출력물도 베드에 잘 붙어 있는 것으로 나타났다.
위의 결과로부터, 출력속도가 느리고 infill density가 높을수록 표면 거칠기는 낮아지고, 출력속도가 빠르고 infill density가 낮을수록 표면 거칠기가 높아지는 것을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	FDM 방식 3D 프린팅의 적층 원리는 무엇인가?	그림 7은 FDM 방식 3D 프린팅의 적층 원리이다. 파일을 출력할 때 필라멘트가 extruder라고 불리는 고온의 압출기 속에서 녹게 되는데, 녹은 필라멘트는 0.3mm의 노즐을 통해 얇은 층 형태로 베드 위에 한 층씩 형상을 쌓으며 올라간다.
	PLA의 특징은 무엇인가?	FDM 방식 출력재료인 PLA는 강도 유지기간이 6개월에서 1년으로 효소 및 미생물에 의해 큰 영향을 받지 않고 가수분해되어 강도를 오랜기간 유지하기 때문에, 뼈의 접합제와 같은 의료분야 등에서 사용되고 필름이나 섬유 등과 같은 보편적 용도의 분해성 플라스틱으로도 사용되고 있다[4].
	3D 프린터를 가정용으로 제작할 수 있는 계기는 무엇인가?	1984년 세계 최초로 3D 프린터 기술이 개발된 후 특정업체가 특허를 독점하여 대중화가 잘 이루어지지 않았지만, 특허가 만료되면서 많은 업체에서 3D 프린터에 대한 관심을 갖게 되었다. 현재 저가형으로 널리 보급되고 있는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식의 3D 프린터는 미국의 Stratasys가 원천 특허를 가지고 있다가 2008년 만료되면서 대중화되었고, 보다 정밀하게 제작할 수 있는 3D Systems의 SLS(Selective Laser Sintering) 관련 특허가 2014년 2월에 만료됨에 따라서 많은 사람들이 더욱 관심을 갖게 되었으며, 이는 가격 인하로 이어져 상업용으로만 사용되던 3D 프린터가 가정용으로 제작할 수 있는 계기가 되었다[2].

참고문헌 (4)

C. H. Ahn, "3D Printer", Codmedia, pp.14-15, 2014.
S. H. Roh, "3D Printer Practical Use Guide Book", Mechapia, pp. 1-10, 2014.
IRS Global, "3D Printing(Printer, Material) Market, Technology Forecast and Business Strategy of Domestic and Foreign Participating Enterprise", IRS Global, pp. 1-10. 2013.
M. S. Song, "Preparation and Characteristics of PLA/ Chitosan Composites and Nanofibers", Dankook Univ., Master's Thesis, pp. 1-5, 2003.

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