프로토타입, 맞춤형 부품 또는 생산 실행을 위해 3D 프린팅이라고도 알려진 적층 가공을 사용해 본 적이 있다면 사람들이 SLA와 SLS를 서로 바꿔 사용할 수 있는 것처럼 말하는 것을 들어보셨을 것입니다. 스포일러: 그렇지 않습니다. 지난 8년 동안 SLS 인쇄 공급업체를 운영해 온 사람으로서 저는 너무 많은 사람들이 이 두 가지를 혼동하는 것을 보았습니다. 현실적으로 말하자면 잘못된 기술을 선택하면 프로젝트가 시작되기도 전에 프로젝트가 종료될 수 있습니다. 오늘 저는 SLS 인쇄와 SLA 인쇄의 실제 차이점을 헷갈리는 전문 용어 없이 전화를 걸 때 필요한 솔직한 대화로 나누어 설명하겠습니다.
먼저 기본 사항부터 시작하여 모두가 동일한 내용을 이해하도록 하세요. SLA는 스테레오리소그래피(Stereolithography)를 의미하며 가장 오래된 3D 프린팅 기술입니다. 모든 것이 80년대에 시작된 것 같습니다. SLS는 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering)이며 조금 후에 출시되었으며 일반적으로 보다 현대적인 산업 등급 옵션으로 인용됩니다. 하지만 유사점은 무엇입니까? 둘 다 레이저를 사용하여 부품을 층별로 만듭니다. 그렇죠? 그 외에도 부품 제작 방법, 사용할 수 있는 재료, 최종 제품의 강도와 내구성에 이르기까지 완전히 다른 게임입니다.
핵심 차이점이 바로 여기에 있기 때문에 각 기술이 실제로 어떻게 작동하는지부터 살펴보겠습니다. SLA의 경우 프로세스는 매우 간단합니다. 액체 광중합체 수지 통을 가져오고 UV 레이저가 해당 수지의 특정 영역을 공격합니다. 레이저는 수지가 닿는 지점에서 바로 수지를 경화(또는 경화)시켜 해당 층을 아래 층에 접착시킵니다. 레이어가 완료되면 빌드 플랫폼이 약간 떨어지고 리코터 블레이드가 새로운 액상 레진 레이어를 매끄럽게 다듬는 과정이 반복됩니다. 충분히 쉽지만 여기에 문제가 있습니다. 전체 인쇄물에 대해 전체 부품이 액체 레진에 앉아 있다는 것입니다. 작업이 완료되면 꺼내서 이소프로필 알코올로 경화되지 않은 수지를 씻어낸 다음 오븐이나 UV 조명 아래에서 후 경화하여 최대 강도를 얻어야 합니다. 마지막 단계를 건너뛰면 부품이 고무처럼 느껴지거나 부서질 것입니다.
이제는 SLS 인쇄가 더욱 산업화되는 단계라고 생각합니다. SLS는 액상 수지 대신 일반적으로 나일론과 같은 미세한 플라스틱 분말 층을 사용합니다. 여기의 CO2 레이저는 단순히 물질을 경화하는 것이 아니라 소결합니다. 즉, 분말 입자를 고체 층으로 융합할 수 있을 만큼만 함께 녹입니다. SLS의 가장 큰 장점은 부품 주변의 소결되지 않은 분말이 내장된 지지 구조 역할을 한다는 것입니다. 추가 지지대가 필요하지 않으며 나중에 제거할 필요도 없으며 이상한 표시나 손상도 없습니다. 인쇄가 완료되면 베드 전체를 꺼내고 여분의 파우더를 가볍게 두드리면 준비가 완료됩니다(매끄러운 마무리를 위해서는 공기나 비드 블래스터로 분사해야 하지만 SLA의 후처리보다 작업량이 훨씬 적습니다). 이러한 지원은 판도를 바꾸는 것입니다. 이상한 돌출부, 빈 부분 또는 복잡한 형상이 있는 부품이 있는 경우 SLS는 SLA만큼 신경 쓰지 않습니다.
다음은 재료입니다. 때로는 공정한 싸움조차 되지 않는 곳이 있습니다. SLA는 포토폴리머 수지만 사용하는데 대부분 깨지기 쉬운데요? 예, 물론 유연한 수지나 고온 수지도 있지만 모두 여전히 액체 기반이므로 구부리거나 큰 힘을 가하면 깨지는 경향이 있습니다. 반면에 SLS 인쇄는 분말에 관한 것이므로 훨씬 더 많은 옵션을 얻을 수 있습니다. 표준으로 사용되는 PA12는 기능성 프로토타입부터 최종 사용 부품까지 모든 분야에서 매우 인기가 높습니다. 좀 더 견고한 제품을 찾고 계시다면 추가적인 강성이나 내열성이 필요한 부품에 SLS 유리 충전 나일론을 사용하실 수도 있습니다. Multijet Fusion Printing에 대한 페이지를 확인하시면 SLS와 유사하지만 고유한 장점도 있는 또 다른 분말 기반 기술을 제공합니다. SLS의 경우 SLA에서는 거의 들어보지 못한 폴리프로필렌, TPU 및 기타 특수 파우더도 사용할 수 있습니다. 여기의 내구성은 밤낮으로 동일합니다. SLS 부품은 SLA 수지 부품보다 충격, 반복 사용 및 실외 조건을 훨씬 더 잘 견딜 수 있습니다.
이제 부품 품질과 사용 사례에 대해 이야기해 보겠습니다. 피팅, 치수 확인 또는 프리젠테이션에 적합해 보이는 프로토타입을 만드는 경우 SLA가 적합합니다. SLS가 선명하게 포착할 수 없는 작은 질감, 미세한 선, 복잡한 구멍과 같은 매우 선명한 세부 정보를 제공합니다. 하지만 그 프로토타입이 기능적으로 필요하다면? SLS가 갈 길입니다. 우리는 고객이 SLA 부품을 처음 테스트했을 때 파손된 부품을 가지고 우리를 찾아왔습니다. 레진은 너무 부서지기 쉬웠기 때문입니다. SLS 부품도 등방성이므로 모든 방향에서 강도가 동일합니다. SLA 부품은 종종 이방성이므로 레이어 라인을 따라 약해져서 당기거나 밀리는 모든 것에 쓸모가 없게 됩니다.
비용과 확장성은 또 하나의 큰 문제입니다. 특히 프로토타입을 넘어서는 것을 고려하고 있다면 더욱 그렇습니다. SLA는 부품 1~10개와 같은 소규모 배치에 적합하지만 부품을 더 추가하면 수지와 후처리로 인해 부품당 비용이 급상승합니다. SLS는 중대형 배치에도 훨씬 더 비용 효과적입니다. 내장된 파우더 지원으로 인해 단일 빌드 베드에 훨씬 더 많은 부품을 중첩할 수 있습니다. 우리는 50개의 작은 기능 부품을 하나의 SLS 프린트에 집어넣는 경우가 있었는데, 이는 5개의 별도 SLA 작업이 필요했습니다. 이는 프로토타입에서 소량 생산으로 전환하는 기업에게 큰 승리입니다.
잠깐, 공평하게 말하자면 각각의 단점도 언급해야겠습니다. SLA의 큰 결점: 레진으로 제한되고, 부품에 후처리(세척, 경화)가 필요하고, 지지대가 자국을 남기고 샌딩이 필요할 수 있으며, 부품의 내구성이 훨씬 떨어집니다. 하지만 SLS는 완벽하지 않습니다. 부품이 SLA만큼 선명하지 않으며(고운 분말 등급을 얻지 않는 한) 후처리(분말 분사)로 인해 표면에 약간의 질감이 남을 수 있는데, 이는 일부 고객이 미용 부품에 원하지 않는 현상입니다. 또한 매우 작은 것을 만드는 경우 SLA가 SLS보다 미세한 세부 사항을 더 잘 처리할 수 있습니다.
실제 예를 들어 보겠습니다. 작년에 자동차 업계의 고객이 우리에게 왔습니다. 그들은 온도 변화, 진동, 반복적인 열림/닫힘을 견딜 수 있는 자동차 내부용 작은 브래킷이 필요했습니다. 그들은 처음에 SLA 서비스로부터 프로토타입을 받았는데, 첫 번째 나사를 조였을 때 프로토타입이 파손되었습니다. 그들은 PA12를 사용하는 SLS 인쇄로 전환했으며 해당 브래킷은 6개월 후에도 테스트 차량에서 여전히 강력하게 작동하고 있습니다. 또 다른 고객은 Kickstarter를 위한 맞춤형 주얼리 작품을 만들고 있었습니다. 그들은 조각을 위한 매우 미세한 디테일이 필요했기 때문에 마케팅 사진에 원하는 선명한 선을 제공하는 SLA를 선택했습니다. 이것이 핵심입니다. 모든 것은 수행해야 할 부분이 무엇인지에 따라 결정됩니다.
프로젝트에 어떤 것이 적합한지 여전히 확신할 수 없다면 빠른 치트 시트를 요약해 보겠습니다. 매우 높은 디테일, 스트레스를 많이 받지 않는 외관 부품 또는 개념 확인을 위한 작은 프로토타입이 필요한 경우 SLA를 선택하세요. 기능적인 부품, 내구성, 복잡한 형상, 배치 생산 또는 실제 사용에 필요한 것이 필요한 경우 SLS 인쇄를 선택하십시오. PA12 인쇄나 SLS 유리 충진 나일론 옵션, 대안인 Multijet Fusion Printing과 같은 특정 SLS 프로세스가 어떻게 작동하는지 궁금하신 경우 제가 언급한 링크를 확인해 보세요. 재료, 부품 사양 및 각 서비스 작동 방식에 대해 자세히 설명합니다.
결국, 저는 올바른 3D 프린팅 기술을 선택하는 것이 단지 사양에 관한 것이 아니라 프로젝트에 실제로 작동하는 부품을 얻는 것에 관한 것임을 알 만큼 오랫동안 이 일을 해왔습니다. SLS 인쇄 공급업체로서 우리는 신생 기업부터 대규모 제조 회사까지 모든 사람과 협력하며, 우리의 임무는 무슨 일이 있어도 그들이 결정을 내릴 수 있도록 돕는 것입니다. 프로젝트를 계획 중이거나 재료에 대한 질문이 있거나 SLS 또는 프로토타입 부품에 대한 견적을 받고 싶다면 주저하지 말고 문의하세요. 우리는 SLA와 SLS를 혼합하여 많은 사람들이 저지르는 실수를 피할 수 있도록 돕기 위해 왔습니다.
적층 제조 공정, 부품 테스트, 재료 특성에 대한 자세한 내용은 다음 참고 자료를 확인하세요.
- 깁슨, I., 로젠, D., & 스투커, B. (2015). 적층 제조 기술: 3D 프린팅, 신속한 프로토타이핑, 직접 디지털 제조. 뛰는 것.
- ASTM 인터내셔널. (2021). 적층 제조에 대한 표준 용어 – 일반 원칙 – 용어(ASTM F2792-21).
- Khoo, ZX, 그 외 여러분. (2015). 선택적 레이저 소결 재료 및 공정에 대한 검토. 제조 및 재료 가공 저널, 1(1), 4.
- 제품 개발 및 관리 협회. (2020). 제품 개발의 신속한 프로토타이핑: 실용 가이드. PDMA.