금속 3D프린팅 표면거칠기 개선 체크포인트

 

본문

금속 3D프린팅 출력물은 절삭가공품처럼 매끄러운 표면이 바로 나오기 어렵습니다.
PBF 방식은 금속 분말을 레이저로 녹여 레이어를 쌓는 공정이기 때문에 표면에 적층 흔적, 분말 부착, 용융 흔적이 남을 수 있습니다.

표면거칠기는 외관뿐 아니라 피로강도, 세척성, 마찰, 생체적합성, 후처리 비용에도 영향을 줄 수 있습니다.

분말 부착

금속 3D프린팅 표면거칠기의 대표적인 원인은 분말 부착입니다.
레이저가 녹인 영역 주변의 분말이 부분적으로 달라붙으면 표면이 거칠어집니다.

특히 경사면이나 오버행 하부에서는 분말 부착이 더 심해질 수 있습니다.
이는 표면 품질을 떨어뜨리고, 후처리 공정을 어렵게 만들 수 있습니다.

레이어 두께의 영향

레이어 두께가 두꺼우면 계단 현상이 더 뚜렷하게 나타날 수 있습니다.
곡면이나 경사면에서는 레이어가 쌓인 흔적이 표면거칠기로 나타납니다.

레이어 두께를 줄이면 표면 품질이 개선될 수 있지만, 출력 시간이 증가할 수 있습니다.
따라서 품질과 생산성 사이의 균형을 고려해야 합니다.

오버행과 경사면

오버행 하부는 표면 품질이 나빠지기 쉬운 부위입니다.
아래쪽이 충분히 지지되지 않으면 용융된 금속이 안정적으로 형성되지 못하고, 표면이 거칠어질 수 있습니다.

경사면의 각도도 중요합니다.
출력 방향에 따라 같은 형상이라도 표면거칠기가 크게 달라질 수 있습니다.

컨투어 조건

컨투어는 외곽 표면을 만드는 레이저 스캔 조건입니다.
컨투어 조건이 적절하지 않으면 외곽 치수나 표면 품질이 나빠질 수 있습니다.

에너지가 부족하면 표면 결합이 약하고 거칠어질 수 있으며, 에너지가 과하면 과용융이나 용융풀 불안정이 발생할 수 있습니다.

스패터와 용융볼

출력 중 발생한 스패터나 용융볼이 표면에 부착되면 표면거칠기가 증가합니다.
장비 내부 가스 흐름, 분말 상태, 레이저 조건이 스패터 발생에 영향을 줄 수 있습니다.

스패터가 많이 발생하면 표면 품질뿐 아니라 내부 결함에도 영향을 줄 수 있습니다.

후처리의 영향

표면거칠기는 후처리로 개선할 수 있습니다.
샌드블라스팅, 쇼트피닝, 연마, 화학적 처리, 기계가공 등을 적용할 수 있습니다.

다만 의료기기나 정밀 부품에서는 표면거칠기를 무조건 낮추는 것이 항상 좋은 것은 아닙니다.
골유합을 유도하는 다공성 표면처럼 의도적으로 거친 표면이 필요한 경우도 있습니다.

표면거칠기 불량 점검 항목

확인 항목내용

출력 방향	경사면과 오버행 위치 확인
레이어 두께	계단 현상 영향 확인
컨투어 조건	외곽부 에너지 조건 확인
분말 상태	입도, 스패터, 재사용 이력 확인
가스 흐름	스패터 배출과 산화 영향 확인
후처리 조건	표면처리 전후 거칠기 비교

정리

금속 3D프린팅 표면거칠기는 분말 부착, 레이어 두께, 오버행, 컨투어 조건, 스패터, 후처리 조건이 함께 영향을 줍니다.
따라서 표면 품질을 개선하려면 단순히 출력 조건만 보는 것이 아니라 빌드 방향과 형상, 후처리 방법까지 함께 검토해야 합니다.

특히 의료기기나 피로 하중을 받는 부품에서는 표면거칠기가 성능과 안전성에 영향을 줄 수 있으므로, 목적에 맞는 표면 품질 기준을 설정하는 것이 중요합니다.

금속 3D프린팅 출력불량 분석, 의료기기 시제품 제작, 시험규격 검토, 적층제조 공정 검토가 필요한 경우 댓글 또는 이메일로 문의해 주세요.