3D프린팅 시제품, 표면 마감 처리로 완성도를 높이는 방법
“디자인은 완벽한데, 막상 시제품으로 만들면 어딘가 부족해 보입니다. 특히 표면이 거칠어서 최종 제품처럼 보이지 않아요.”
시제품 제작 과정에서 많은 실무자들이 위와 같은 고민을 토로합니다. 혁신적인 아이디어를 물리적인 형태로 구현하였지만, 양산품과 동떨어진 품질은 제품의 가치를 제대로 평가받기 어렵게 만듭니다. 특히 복잡한 형상과 내부 구조를 가진 부품의 경우, 기존 절삭 가공 방식으로는 구현이 어렵거나 과도한 비용이 발생하여 3D프린팅 기술을 대안으로 검토하게 됩니다. 그러나 3D프린팅 역시 방식에 따라 표면 조도나 정밀도에 한계가 있어 최종 결과물에 대한 만족도가 떨어지는 경우가 많습니다.
복잡한 형상 구현의 한계를 넘어서는 기술
최근 시제품 제작 업계에서는 복잡한 형상을 구현하는 데 있어 SLS(Selective Laser Sintering)나 MJF(Multi Jet Fusion)와 같은 분말 소결 방식의 3D프린팅 기술이 주목받고 있습니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 별도의 지지대나 서포터 없이 제품을 출력할 수 있다는 점입니다. 분말 자체가 지지대 역할을 하므로, 기존 FDM 방식으로는 구현이 어려웠던 복잡한 내부 구조나 언더컷이 포함된 디자인도 자유롭게 제작할 수 있습니다.
이러한 분말 소결 방식에 주로 사용되는 소재가 바로 PA12(폴리아미드 12)입니다. PA12는 산업 현장에서 요구되는 다양한 물성 조건을 만족시키는 열가소성 플라스틱입니다. 특히 폴리아미드 계열 소재 중 수분 흡수율이 가장 낮아 습한 환경에서도 치수 안정성을 유지하며, 우수한 내충격성과 내마모성 덕분에 실제 작동 환경을 테스트하는 워킹 목업(Working Mock-up) 제작에 적합합니다. 자동차의 내부 부품이나 산업용 밸브처럼 내구성과 조립성이 동시에 요구되는 시제품에 널리 활용됩니다.
PA12 소재의 특성과 후가공의 중요성
물론 PA12 소재를 활용한 3D프린팅에도 고려해야 할 점은 존재합니다. 출력 직후의 시제품은 표면에 미세한 분말 입자로 인해 다소 거칠고 매트한 질감을 가집니다. 이는 ABS와 같은 소재에 비해 표면 조도가 낮게 느껴지는 원인이 됩니다. 하지만 바로 이 점이 PA12 소재의 가능성을 극대화하는 부분이기도 합니다. 균일하지만 거친 표면은 후가공, 즉 마감 처리를 위한 최적의 바탕이 되기 때문입니다. 전문적인 마감 처리 공정을 거치면, PA12 시제품은 실제 사용 수준의 품질로 구현할 수 있습니다.
다양한 마감 처리 기법
어떤 마감 처리를 적용하는가에 따라 시제품의 최종 용도와 심미적 완성도는 크게 달라집니다.
- 샌딩 및 블라스팅: 표면의 미세한 입자를 물리적으로 제거하여 매끄러운 질감을 만드는 가장 기본적인 마감 처리입니다. 후속 도색이나 코팅 공정의 품질을 높이는 데 필수적입니다.
- 염색(Dyeing): 부품 전체를 염료에 담가 균일한 색상을 입히는 방식입니다. 소재 내부까지 색이 스며들어 마찰에도 쉽게 벗겨지지 않는 장점이 있습니다.
- 도색 및 코팅: 지정된 팬톤 컬러로 정밀하게 도색하거나, 소재의 특성을 보완하는 기능성 코팅을 적용하는 방식입니다.
실제 산업 시제품 제작 사례
한 산업 장비 제조사는 장비의 핵심 구동부를 보호하는 커버 부품의 시제품 제작이 필요했습니다. 해당 커버는 내부 부품과의 간섭을 피해야 했고, 복잡한 내벽 구조와 더불어 일정 수준의 내충격성과 오염 저항성이 요구되었습니다.
이에 분말 소결 방식의 3D프린팅으로 PA12 소재를 선택하였으며, 출력 후 블라스팅을 통해 1차 표면 마감을 진행하고, 이후 브랜드 색상에 맞게 정밀하게 도장을 적용했습니다. 결과적으로 복잡한 형상을 구현함과 동시에, 실제 테스트 환경에서 사용할 수 있는 적절한 외관 품질과 내구성을 확보할 수 있었습니다. 이를 통해 디자인 검토는 물론 기능성 평가까지 성공적으로 마무리되었으며, 이후의 소량 생산까지 연결되었습니다.
이처럼 3D프린팅 기술은 단순히 형상을 시각화하는 것을 넘어, 적절한 소재와 마감 처리를 통해 제품의 완성도와 신뢰도를 향상시키는 주요 수단입니다. PA12 소재는 특히 기능성과 내구성, 후가공 용이성을 고루 갖춘 밸런스 좋은 선택지로, 정밀성과 실제 사용 조건을 모두 고려해야 하는 시제품 제작에 적합한 대안이 될 수 있습니다.
PA12 소재 기반의 분말 소결 방식은 복잡한 형상 구현과 정밀한 마감 처리를 동시에 가능하게 하여 시제품 제작의 품질을 한층 강화할 수 있습니다. 이러한 기술적 접근은 실제 사용 조건을 고려한 고도화된 시제품 제작에 효과적인 방법으로 평가됩니다.
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