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3D프린터용 필라멘트 강도 테스트
2016-12-27 01:50:26

가끔씩 "가장 강한 3D프린터용 필라멘트가 뭐에요?" 라는 질문을 받곤 했습니다.
 3D프린터로 오토바이 부품같은 것을 만들때는 기능적으로 강한 소재가 필요하기 때문이죠.

MatterHackers라는 곳에서 테스트를 한 글이 있어서 소개합니다.

강함(Strength)이란 말은 기계적으로 다양한 속성들이 있습니다.
tensile strength(인장(引張) 강도), yield strength(항복강도), fatigue strength(피로강도), compressive strength(압축강도), impact strength(충격강도) 등 머리 아픈 용어들이죠^^;
MatterHackers에서는  여러종류의 필라멘트로 제품을 만들어서 동일한 테스트를 해서 비교해보는 방식으로 테스트를 했습니다.
 
비교테스트(Comparative Testing)
우리에게 익숙한 Carabiner(등산할 때 사용하는 타원 또는 D자형의 고리)를 3D프린터로 출력했습니다.
일반 등산용품점에서 판매하는 알루미늄 carabiner와 비슷한 크기로 모델링했습니다.
여러가지 변수를 없애기 위해, 동일한 세팅값으로 하나의 3D프린터( SeeMeCNC사의 Rostock Max) 로 출력하였습니다.
0.4mm 노즐, 레이어두께는 0.25mm, 외벽 5, top & bottom 5, infill = 삼각형 패턴으로 50%

 


포스게이지(force gauge)로 측정하였습니다.  아래 동영상과 같이 말이죠.
 

                                          Filament Strength Testing

 

그 결과값은 아래와 같습니다.

1. 원문에서도 나오지만, 이 테스트는 과학적인 테스트가 아니라는 겁니다.
2. 이 테스트는 인장강도(Tensile strength, 물체가 장아당기는 힘에 견딜 수 있는 최대한의 응력)만을 테스트하는 겁니다. 인장강도만 좋다고 강하다고 볼 수 는 없습니다. 강하다는 것은 강도(hardness), 충격강도(impact strength)등 다른 것들도 고려를 해야 합니다.
3. 그리고 이 테스트는 다른 유명한 필라멘트 브랜드 들이 있는데도 불구하고, 자사를 포함한 특정 브랜드의 필라멘트만 테스트한 것 같은 느낌이 들고, 테스트를 한번밖에 안했다는게 신뢰도가 떨어지네요.

이 표에서 나름대로 시사점이 있는 것은 위의 표에 나오는 인장강도 값인것 같습니다.
우리가 많이 쓰는 PLA, ABS, 강도(hardness)가 높다고 알려진 PC(PolyCarbonate) 소재의 에 대한 실험에 대한 것 말입니다.

제목만 보고 이 기사를 블로그에 올리다보니, 내용이나 테스트의 신뢰성이 떨어지는 것 같아서, 이 글을 제 블로그에 올려야 할지를 나름 고민하다가, 많이 쓰이는 PLA, ABS의 필라멘트 특성들을 간단하게 정리하는 것도 괜찮을 것 같아서 올리기로 했습니다.

 

PLA 

- 출력하기 쉽다. (ABS에 비해 수축률이 적습니다.)
- 고온에 약하다(여름에 차안에 PLA 출력물을 놔두면 형태가 변했다는 분도 있더군요.).
- 화학물질에서 추출한게 아니라 옥수수전분등에서 추출하여 인체에 무해하다.(색소가 들어가기 때문에 이 부분은 좀 의심스럽기는 하지만, 일반적으로 무해하다고 알려져 있습니다.)
- 후가공이 힘들다.(사포질이 가능한데, ABS에 비교해서 표면이 잘 안갈려서 사포질이 힘듭니다. 아크릴 물감으로 채색할 수 있습니다.)
- 출력물이 바닥에 떨어뜨려서 깨지면, 유리처럼 산산조각이 납니다. 아이들에게 선물할때 주의해야 할 부분입니다. 

ABS
- 출력하기 어렵다. (수축률이 PLA보다 높습니다. 대부분의 데스크탑 3D프린터에서 출력이 어렵다는 분들이 많죠. ABS 출력이 잘 되는 프린터가 많지 않죠.)
- 후가공이 수월하다. (사포질이 PLA와 비교하여 잘 됩니다. 아크릴 물감으로 채색 가능하고, 아세톤 훈증을 할 수 있습니다.)
- 출력시 냄새가 납니다. (바람에 영향은 받지 않게,약간 환기를 시키는게 좋습니다. )
- 시제품, 프로토타입 제작등에 일반적으로 가장 많이 쓰입니다.

저는 개인적으로 ABS를 더 선호하는데, 면도 무광에 느낌도 괜찮고, 그 외에도 여러가지 이유가 있지만, 사포질이 잘 되기 때문입니다.

(PLA 출력물을 사포질하면서 넘 지쳐서리...)

필라멘트를 선택할때는 출력물에 필요한 특성들을 고려해야 합니다. 강성이 필요한 건지, 탄성,유연성이 필요한지, 충격에 잘 견뎌야 하는지, 나사처럼 계속되는 마찰에 잘 견딜수 있게 내 마모성이 좋아야 하는지, 이 테스트처럼 인장강도가 강해야 하는지 등등을 고려하여 소재를 선택하여야 합니다.
추후에 필라멘트 별로 특성을 잘 정리하여 올리도록 하겠습니다.

 

 

원본글 : http://www.matterhackers.com/news/filament-strength-testing

이상입니다.

 

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