3D프린팅 플랫폼에서 SLA 장비가 많은 이유!
3D프린팅 플랫폼 운영을 하다 보면, SLA를 3D프린터를 주로 쓰고 있습니다. 그 이유는 디테일, 표면의 처리, 미적감각, 투명성, 저렴한 유지비 등이 있습니다. 하지만, 유사한 방식이지만 전혀 다른 LCD 방식이 있는데 이러한 방식으로는 레진 프린팅에서 “크게 뽑을수록” 문제가 커지는 단점이 있습니다. 3D프린팅 플랫폼 운영에서는 이 문제가 곧 재출력, 납기 지연, 유지비 증가로 연결됩니다.
■ LCD , 그리고 바텀업(Bottom-up) 방식의 문제
3D프린팅 플랫폼에서 SLA 의뢰가 늘어나는 이유는 “표면과 정밀도” 때문이라 할수 있지만, 실제 현장에서는 아래와 같은 큰 문제 2가지로 나누어 집니다. 첫째, LCD 특성 문제, 큰 출력일수록 모서리 에서 형상이 흐려질 수 있습니다. LCD 계열 MSLA는 화면 전체의 광 균일도, 열 영향, 가장자리 영역의 특성 때문에 출력물이 커질수록 모서리 쪽이 상대적으로 흐려지거나 왜곡처럼 보이는 케이스가 생깁니다. 특히 빌드 영역 끝쪽으로 갈수록 더 민감합니다. 둘째, 바텀업 방식의 어쩔수 없는 Z축의 변화. 이것은 프린터의 잘못도 아니고 그냥 중력이 있다보니 베드에 매달려 있는 시간이 길어지면 길어 질수록 Z축으로 늘어나는 경향이 있는 것에 대한 문제 입니다.
- LCD 광(MSLA)의 문제
LCD 방식(MSLA)은 LED 백라이트와 LCD 마스크로 한 레이어를 통째로 경화합니다. 레진은 LCD 위에 있고, 그 사이에 FEP 같은 필름이 들어가는 구성이 일반적입니다. 이 구조에서는 장비 설계와 보정에 따라 화면 가장자리 쪽에서 노광 품질이 흔들리거나, 큰 단면에서 박리력이 커져 모서리 형상이 흐려 보이거나 베드에서 떨어질 우려가 커집니다.
- 바텀업 방식의 문제
바텀업은 출력물이 거꾸로 매달린 형태로, 레이어마다 필름에서 떼어내는 박리 과정이 반복됩니다. 출력물이 클수록 무게가 커지고, 출력 시간 내내 중력 영향과 박리 충격이 누적되면서 Z 방향 치수 안정성이 매우 취약 할 수 있습니다.
- 장력 문제, 필름과 베드 사이의 장력으로 인한 정밀도 문제
바트에 레진을 넣고 베드가 오르내리며 출력할 때, 필름과 출력물, 베드 사이에 반복적인 장력이 걸립니다. 단면적이 큰 형상일수록 박리력이 더 크고, 그 힘이 치수와 표면 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 이건 장비 문제라기보다 공정 물리 자체의 특성입니다.
- 필름 문제, 실패 출력이 필름 손상으로 이어져 “레진 누유”까지 갈 수 있음
출력 중 출력물이 떨어지거나 미성형이 되면, 바트 바닥 필름 위에 경화 덩어리가 남을 수 있습니다. 이 상태에서 다음 레이어가 진행되거나 베드가 내려오면, 그 덩어리가 필름을 긁거나 눌러 필름 손상으로 이어지고, 최악의 경우 레진 누유로 장비 하부까지 정비가 필요한 상황이 생깁니다. ACF 같은 필름은 박리력을 낮추는 장점이 있지만 가격 상승이 부담 요인으로 자리 할 수 있습니다.
■ 해결 방법
그래서 3D프린팅 플랫폼에서 LCD는 거의 사용 하지 않고 있으면 SLA 방식을 주로 사용 하고 있습니다. DLP도 사용 하고 있습니다만, 오늘은 SLA만 이야기 하겠습니다. SLA 프린터를 생각 하면 아주 디테일한 피규어가 생각 나실 수 있습니다. 하지만, SLA 프린터는 그렇게 “예쁘게”만 쓰기에는 능력이 매우 다양 합니다. “안전하게, 적재 적소”에 사용 하려면 아래 순서가 중요합니다. 3D프린팅 플랫폼에서 말하는 SLA의 장점은 보통 레이저 기반 SLA의 광원 특성과, 공정의 방식, 그리고 필름 의존도를 낮춘 장비 구조 선택에서 나옵니다.
- LCD 마스크 방식의 한계를 레이저 방식으로 줄인다
MSLA는 LCD 픽셀로 빛을 가리는 방식이고, SLA는 UV 레이저를 XY로 스캔해 필요한 부분을 경화합니다.
그래서 3D프린팅 플랫폼 관점에서는, 큰 면적에서 화면 전체 균일도에 민감한 조건보다, 스캔과 광학 제어로 품질을 관리하는 SLA 쪽이 “품질 재현성”을 확보하기 매우 유리 합니다.
- 바텀업 리스크는 탑다운 구조로 문제를 해결 한다.
바텀업의 핵심 리스크는 “박리 단계가 반복된다”는 점입니다. 박리력, 진공 효과는 레진 출력의 대표적인 실패 원인으로 알려져 있습니다.
3D프린팅 플랫폼에서 대형 출력 안정성이 중요한 경우, 박리 리스크를 낮추기 위하여 탑다운 방식의 구조 조건을 갖춘 SLA 시스템을 우선 고려하게 됩니다. 다만 제조사 장비 운영 상황에 따라 공정 자체의 우열이라기보다 소재 선택의 문제로 갈리는 경우가 많지만 우선은 탑다운 방식이 엠피니티에서는 추천 되고 있습니다.
- 장력 문제는 단면적 관리와 박리 조건으로 통제한다
레진 출력에서 박리력은 레이어 단면적이 커질수록 증가합니다. 그래서 3D프린팅 플랫폼에서는 SLA 적용 시 아래를 기본 규칙으로 둡니다.
1. 큰 평면을 그대로 세우지 않고 기울여 단면적 줄여 출력 에너지를 분산 시킨다.
2. 속 빈 구조와 배수 홀을 만들어 진공 으로 인한 외형 변화를 줄인다.
3. 리프트 조건을 속도 보다는 보수적으로 설정하여 박리 충격을 줄이고자 한다.
이러한 설정이 가능할 때 SLA 출력 방식으로 큰 출력에서도 성공률을 높일 수 있습니다.
- 필름 리스크는 “필름 의존도”가 낮은 선택지로 줄인다
MSLA는 필름이 구조적으로 들어가고, 필름 교체 및 손상 리스크가 따라옵니다.
그래서 3D프린팅 플랫폼에서 SLA를 선택할 때는 “필름 유지비와 누유 리스크”가 전체 원가와 납기 안정성에 어떤 영향을 주는지까지 같이 계산합니다.
■ 3D프린팅 플랫폼에서 SLA 3D 프린터를 선택한 이유
3D프린팅 플랫폼에서 SLA를 계속 쓰는 이유는 아래와 같습니다.
- 다양한 표면 재현이 가능하고 그 품질과 디테일이 빠르고 정확 하며 심지어 경쟁력 있는 단가에 제공 된다.
- 다양한 소래로 인하여 내열성, 내충격성, 친환경성 까지 겸비 하였으면 외관 검증, 조립 간섭 확인, 투명 부품 검증에 유리하다.
- 다양한 후처리가 가능하고 결과물이 “바로 판단” 되어 개발 기간 단축에 도움이 된다.
■ SLA 프린터를 사용 함으로 얻어지는 것
3D프린팅 플랫폼에서 SLA를 제대로 쓰다면 아래와 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
- 재출력률이 줄고 납기가 안정된다.
- 큰 부품에서도 품질 편차가 줄어든다
- 필름 사고 같은 운영 리스크가 줄어든다
- 유지보수가 쉬워 경쟁력 있는 단가를 제공 할 수 있다.
- 고객은 빠르게 결과를 보고 리뷰후 수정 하며 개발 속도가 빨라진다
■ SLA 말고 추천할 수 있는 방식은?
DLP(Digital Light Processing) 방식이 있습니다.는 프로젝터(광원)로 한 레이어 전체를 한 번에 조사해서 레진을 경화하는 방식입니다. LCD 방식과 비슷하지만 외곽의 정밀도가 떨어진다는 단점을 해결 하고 SLA 방식의 단점인 속도도 해결 하기 위하여 만들어진 공정 기술 입니다.
- SLA와 DLP의 유사점
SLA와 DLP는 둘 다 UV 광으로 레진을 광중합해 출력합니다. 다만 SLA는 레이저가 단면을 스캔하는 반면, DLP는 한 레이어를 한 번에 노광하므로, “레이어 내부를 그리는 시간”이 줄어들어 "출력 처리량"에서 유리한 구조입니다. 위에서 말한바와 같이, LCD 방식의 외곽의 정밀도가 떨어진다는 단점을 해결 하고 SLA 방식의 단점인 속도 해결을 하기 위하여 만들어진 최신의 공정 기술 입니다.
■ 마무리
결국 SLA의 장점은 분명합니다. 표면 품질과 디테일, 그리고 형상이 의도대로 나왔는지 즉시 판단할 수 있는 미적 재현성입니다. 3D프린팅 플랫폼 관점에서 SLA는 단순히 멋지게 출력 하는 공정이 아니라, 개발과 검증의 시간을 줄여주는 공정입니다. 그래서 엠피니티에서는 외관 검증, 조립 간섭 확인, 정밀 시제품처럼 결과가 곧 의사결정으로 이어지는 작업에 SLA를 우선으로 추천 합니다.
한편, 최근에는 DLP 방식이 빠르게 확장되고 있습니다. 레이어를 한 번에 조사하는 특성 덕분에 처리량과 속도 측면에서 강점이 있고, 장비와 레진 생태계도 빠르게 정리되는 흐름입니다. 즉, DLP는 지금 시점에서 SLA의 품질 이미지에 “속도”라는 현실적인 무기를 더한 방식으로 자리 잡고 있습니다.
이러한 끈임없는 장비이 발전 속에서 조금만 시간이 지나 LCD, SLA 같은 불과 1~2년전 장비가 사라지는 게 아니라, 역할이 더 명확해 질 수 있습니다. 엠피니티는 수량이 많고 단순한 일감을 이런 장비들과 연결해 장비 가동률을 높이고, 불필요한 신규 장비 투자 압박을 줄이는 방향으로 3D프린팅 플랫폼을 운영합니다. 유휴 장비가 놀지 않게 만들고, 이미 존재하는 설비를 더 효율적으로 쓰게 하는 것, 이게 엠피니티가 말하는 ESG 경영의 실무적 접근입니다.
정밀과 판단이 필요하면 SLA, 빠른 처리량이 필요하면 DLP, 그리고 반복적인 단순 물량은 LCD 및 기존 장비로 효율적으로 연결하는 것. 엠피니티는 이 균형을 통해 3D프린팅 플랫폼의 효율을 올리고, 파트너사의 수익과 운영 안정성까지 함께 만들고자 합니다.
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