3D 프린팅 방식에서 SLS, SLM는 무슨 차이가 있을까?

# SLS, SLM 방식의 3D프린터. 같은 듯 다른 듯 비슷해 보이는 방식인데, 어떤 차이가 있는지 알아보자

SLS는 레이저를 사용하여 미세 분말 재료를 고체 구조로 함께 소결하여 하나의 고체 덩어리로 융합하는 3D 프린팅 방식입니다.
SLM은 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말을 완전히 녹이고 융합하여 거의 최대(full) 밀도로 부품을 생산하는 3D 인쇄 기술입니다.
이번 포스팅에서는 비슷한 두 방식 SLS(Selective Laser Sintering)와 SLM(Selective Laser Melting) 방식에 대해 간단히 살펴보겠습니다.

먼저, 소결이란 녹는점 이하의 온도에서 재료를 녹이지 않고 열과 압력을 조합하여 분말 입자가 서로 결합하여 하나의 고체 덩어리로 융합하는 과정을 말합니다. 소결의 원동력은 총 입자 표면적을 감소시켜 입자의 표면 에너지를 감소시키는 것입니다.
우리 주위를 보면 화분, 항아리, 도자기 등이 열을 이용한 소결 과정을 거쳐 만들어진 것입니다. 압력만으로 소결이 일어나는 예로는 느슨한 눈을 모아 눌러 단단한 눈덩이를 형성하는 것을 생각할 수 있습니다.

도자기 컵

눈사람, 눈덩이

Selective Laser Sintering / Melting Process

SLS는 레이저를 사용하여 미세 분말 재료를 고체 구조로 함께 소결하여 하나의 고체 덩어리로 융합하는 3D 인쇄 기술입니다.
인쇄 과정은 프린트 베드에 균일한 파우더 층을 도포하고 레이저로 모델의 단면을 스캔하여 분말 재료를 선택적으로 소결, 융합합니다. 한 레이어의 스캔을 마치면 베드를 한 층 두께로 낮추고 그 위에 새로운 파우더 층을 도포하며 부품이 완성될 때까지 이 과정을 반복합니다.
완성된 부품은 압축 공기 또는 기타 블라스팅 매체로 청소하기 전에 최대 12시간 동안 냉각되어야 합니다.
파우더 입자의 크기는 수십 μm 정도이며 소결되지 않은 상태로 남아 있는 분말은 지지체 역할을 하므로 FFF나 SLA과는 다르게 서포트를 생성할 필요가 없습니다.
SLS는 일반적으로 플라스틱, 유리, 세라믹 등의 재료에 적용되지만 일부 강력한 레이저를 사용하여 금속을 미세 용접하는 DMLS(Direct Metal Laser Sintering)과 같은 방법도 있습니다.
소결 온도는 보통 융점의 70~85% 정도로 사용합니다.

Selective Laser Sintering / Melting Process

SLM은 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말을 완전히 녹이고 융합하여 거의 최대(full) 밀도로 부품을 생산하는 3D 인쇄 기술입니다.
비슷한 방식의 기술임에도 1980년대에 SLS가 개발된 거에 비해서 SLM은 21세기에 들어서야 개발되었습니다.
인쇄 과정은 기본적으로 SLS와 같습니다. 레이어 별로 파우더를 도포하고 레이저로 스캔하여 재료를 선택적으로 융합합니다. 단지 파우더를 소결하는 대신 용융하여 융합합니다. 소결과 달리 재료의 상이 액체로 바뀌어 분자 수준에서 균질한 부품이 되고 공극이 거의 없습니다.
주로 순수한 금속이나 금속 합금 재료를 부품 제조에 사용하며 금속의 무게 때문에 일반적으로 지지 구조를 사용합니다.
또한 금속 분말을 녹이기 때문에 불활성 가스(아르곤 또는 질소)가 용융을 촉진하기 위해 빌드 챔버로 펌핑됩니다. 그리고 SLM 시스템 내는 상당한 고온 상태이므로 부품을 제거하기 전에 충분한 냉각이 필요합니다.

SLS와 SLM 모두 기술의 복잡성으로 인해 두 프로세스 모두 상대적으로 비용이 많이 듭니다.

그럼에도 불구하고 SLS는 플라스틱 사출에 비해 빠르게 복잡한 부품을 생산할 수 있고 SLM은 기계로 가공할 수 없는 금속 부품을 생산할 수 있다는 장점이 있습니다.

두 시스템 모두 빠른 시장 출시를 위한 신속한 프로토타이핑과 소량 생산의 훌륭한 방법이 될 수 있습니다.