3D프린팅 시제품, ‘후가공’으로 완성도를 높이는 방법
최신 기술을 활용하여 혁신적인 아이디어를 3D프린팅 시제품으로 구현하였지만, 막상 결과물을 확인하고 아쉬움을 느끼는 경우가 많습니다. FDM 방식 특유의 결(Layer)이 그대로 드러나거나, 서포트 제거 자국이 선명하게 남아 제품의 완성도를 저해하기 때문입니다. 많은 담당자분들이 다음과 같은 고민을 토로합니다.
“출력물 자체의 형태는 만족스러운데, 이걸 그대로 클라이언트나 투자자에게 보여주기는 어렵겠습니다. 실제 제품 같은 느낌이 전혀 들지 않네요.”
이러한 고민을 해결하고 3D프린팅 시제품의 가치를 극대화하는 핵심 과정이 바로 ‘후가공(Post-processing)’입니다. 후가공은 3D프린터에서 막 출력된 결과물의 표면을 매끄럽게 다듬고, 도색 및 코팅 작업을 통해 더욱 완성도 높은 외관을 구현하는 전문 기술을 의미합니다. 단순히 미관을 개선하는 것을 넘어, 시제품의 설득력을 높이고 프로젝트의 성공 가능성을 제고하는 필수적인 단계입니다.
후가공의 필요성: 시제품의 가치를 결정하는 핵심 요소
3D프린팅 기술의 가장 큰 장점은 빠른 속도와 저렴한 비용으로 아이디어를 물리적인 형태로 확인할 수 있다는 점입니다. 하지만 출력된 원물(Raw Part)은 대부분 최종 제품으로서의 품질을 갖추지 못합니다. 특히 시제품 제작의 목적이 디자인 검증, 기능성 테스트, 투자 유치, 사용자 피드백 확보 등에 있음을 고려할 때, 조악한 마감 상태는 오히려 제품의 가치를 떨어뜨리는 요인이 될 수 있습니다.
전문적인 후가공을 거친 시제품은 다음과 같은 명확한 이점을 제공합니다.
- 심미적 완성도 향상: 표면의 결을 제거하고 균일한 색상과 질감을 구현하여 초기 디자인의 현실적 적용 가능성을 높입니다.
- 기능성 및 내구성 강화: 표면 처리 및 코팅을 통해 특정 기능(예: 내화학성, 내마모성)을 보강하거나 부품 간의 조립 정밀도를 높일 수 있습니다.
- 설득력 있는 커뮤니케이션: 잠재 고객이나 투자자에게 높은 수준의 시제품을 제시함으로써, 프로젝트에 대한 신뢰와 전문성을 효과적으로 전달할 수 있습니다.
소재별 3D프린팅 후가공 기법
3D프린팅은 사용하는 소재와 출력 방식에 따라 다양한 종류로 나뉩니다. 따라서 효과적인 후가공을 위해서는 소재의 특성을 정확히 이해하고 그에 맞는 기법을 적용해야 합니다. 대표적인 방식인 FDM과 SLA의 후가공 프로세스는 다음과 같이 구분할 수 있습니다.
FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 후가공
FDM은 필라멘트를 녹여 한 층씩 쌓아 올리는 방식으로, PLA, ABS, PETG 등의 열가소성 플라스틱이 주로 사용됩니다. 이 방식은 적층 결이 가장 두드러지게 나타나므로 표면을 매끄럽게 만드는 작업이 핵심입니다.
- 샌딩(Sanding): 가장 기본적이면서도 중요한 단계입니다. 거친 사포로 시작하여 점차 고운 사포로 옮겨가며 표면을 연마합니다. 이때 과도한 마찰열이 발생하지 않도록 주의해야 합니다.
- 퍼티 및 서페이서(Putty & Surfacer): 샌딩으로 제거되지 않는 깊은 골이나 서포트 자국은 퍼티로 메웁니다. 이후 서페이서를 전체적으로 도포하면 미세한 흠집을 채우고 도료의 접착력을 높이는 효과를 얻을 수 있습니다.
- 도색(Painting): 서페이서 작업이 완료된 표면에 원하는 색상을 도포합니다. 스프레이 캔이나 에어브러시를 사용하면 균일하고 깔끔한 결과를 얻을 수 있습니다.
SLA(Stereolithography) 방식의 후가공
SLA는 액상 광경화성 수지(Resin)에 레이저를 조사하여 조형하는 방식으로, FDM보다 정밀하고 표면이 매끄럽습니다. 하지만 이 역시 완벽한 마감을 위해서는 후가공이 필요합니다.
- 세척 및 경화: 출력 직후 모델 표면에 남아있는 미경화 레진을 이소프로필 알코올 등으로 세척해야 합니다. 이후 UV 경화기에서 추가 경화를 진행하여 소재의 최종적인 기계적 물성을 확보합니다.
- 서포트 제거 및 샌딩: SLA 방식 역시 서포트가 필요하며, 제거 후 남는 미세한 자국은 고운 사포나 줄을 이용해 정밀하게 다듬어야 합니다.
- 투명화 및 광택 작업: 투명 레진으로 출력한 경우, 사포질과 연마, 투명 클리어 코팅을 통해 높은 수준의 투명도를 구현할 수 있습니다.
전문가 수준의 마감을 위한 단계별 프로세스
성공적인 3D프린팅 시제품 후가공은 체계적인 단계를 따를 때 비로소 가능합니다. 각 단계는 유기적으로 연결되어 있으며, 이전 단계의 완성도가 다음 단계의 품질을 좌우합니다.
1단계: 서포트 제거 및 기본 정리
출력물에 부착된 서포트를 니퍼, 핀셋 등을 사용하여 조심스럽게 제거합니다. 이때 본체에 손상이 가지 않도록 각별한 주의가 필요하며, 이후 칼이나 조각칼로 거친 부분을 일차적으로 정리합니다.
2단계: 1차 샌딩 및 퍼티 작업
약 200방(Grit) 정도의 거친 사포로 전체적인 표면과 서포트 자국을 연마하여 큰 단차를 없앱니다. 이후 깊게 패인 부분이나 수축으로 인한 틈새는 플라스틱용 퍼티를 사용하여 꼼꼼하게 메워줍니다. 퍼티가 완전히 건조된 후 다시 한번 샌딩하여 표면을 평탄하게 만듭니다.
3단계: 서페이서 도포 및 2차 샌딩
서페이서를 2-3회 얇게 도포하여 미세한 적층 결을 덮고 전체적인 톤을 균일하게 만듭니다. 서페이서가 건조되면 600방 이상의 고운 사포를 이용해 물 사포질(Wet Sanding)을 진행하여 도색을 위한 최상의 표면 상태를 만듭니다.
4단계: 최종 도색 및 마감 코팅
프라이머, 베이스 컬러, 포인트 컬러 순서로 도색을 진행합니다. 원하는 질감(유광, 무광, 반광)에 맞춰 마감재를 코팅하여 도막을 보호하고 완성도를 높입니다. 이 모든 과정은 숙련된 작업이 요구되며, 경험을 바탕으로 해야 높은 품질을 기대할 수 있습니다.
완성도 높은 후가공을 위한 핵심 고려사항
출력 단계부터 후가공을 고려한 설계
후가공의 효율은 3D 모델링 및 슬라이싱 단계에서부터 결정됩니다. 예를 들어, 제품의 주요 외관이나 로고가 새겨진 면에 서포트가 생성되지 않도록 출력 방향을 설정하는 것이 중요합니다. 또한, 후가공으로 표면이 미세하게 깎여나갈 것을 감안하여 부품 간의 공차를 설계에 미리 반영하면 조립 시 발생하는 문제를 예방할 수 있습니다.
소재 특성에 대한 깊이 있는 이해
앞서 언급했듯이, 소재별 특성을 아는 것은 필수적입니다. PLA는 샌딩 시 발생하는 열에 약해 변형될 수 있으므로 저속으로 작업하거나 물 사포질을 활용해야 합니다. 반면 ABS는 아세톤 증기를 이용한 화학적 후처리가 가능하지만, 정밀한 치수가 필요한 부품에는 적용 시 주의가 필요합니다. 이처럼 각 소재의 장단점을 파악하고 목적에 맞는 후가공 방식을 선택해야 합니다.
이번 콘텐츠에서는 3D프린팅 시제품 제작에서 후가공이 갖는 기술적, 전략적 중요성과 함께 주요 후처리 기법, 그리고 완성도 향상을 위한 고려사항 등을 살펴보았습니다.
정밀한 품질의 시제품 구현을 위해 후가공 단계의 전문성을 확보하는 것이 필수적이며, 한양3D팩토리는 이러한 공정을 체계적으로 지원하고 있습니다. 관련 절차나 기술적 안내가 필요하신 경우, 문의해주세요.
