FX10을 만나보세요: 최초의 산업용 금속 및 복합 재료 3D 프린터

금속과 복합재를 모두 출력할 수 있는 FFF 프린터를 만들기 위해, 우리는 큰 도전에 직면했습니다. 바로 폴리머 필라멘트와 초기 금속 필라멘트 간의 근본적인 비호환성이라는 문제였습니다. 폴리머 필라멘트는 습기에 민감하기 때문에 재료가 밀봉된 경로로 전달되어야 하지만, 초기 금속 필라멘트는 너무 깨지기 쉬워 밀봉된 튜브를 사용할 수 없었습니다. 이는 금속과 복합재를 동시에 출력할 수 있는 듀얼 기능의 프린터 개발을 거의 불가능하게 만들었습니다. 그렇다면 우리는 어떻게 이 간극을 메웠을까요? 이 문제를 해결하기 위해, 우리는 금속 FFF 필라멘트를 다시 설계했습니다. 기존의 깨지기 쉬운 금속 필라멘트 는 금속 사출 성형(MIM)용 피드스톡을 모방한 형태였지만, 우리는 3D 프린팅에 최적화된 폴리머 바인더 를 사용해 자체적인 금속 FFF 필라멘트 를 개발했습니다. 그 결과, "유연한" 필라멘트 는 취급이 용이하고, 노즐 막힘을 거의 없애며, 가장 중요한 점은 피드 튜브를 통해 끊어짐 없이 안전하게 전달 할 수 있다는 점이었습니다. 우리가 첫 번째로 출시한 유연한 금속 필라멘트는 **구리(Copper)**였으며(2020년 출시), 그 후 2년 동안17-4PH v2 H13 v2, D2 v2　(17-4PH v2, H13 v2, D2 v2) 와 같은 인기 있는 스틸 제품들을 재출시했습니다. 316L 스테인리스 스틸은 FX10의 금속 기능이 활성화된 후 내년에 출시될 예정입니다.

유연한 금속 필라멘트는 FX10의 기술 혁신의 핵심입니다.

유연한 필라멘트는 듀얼 시스템을 구축하기 위한 근본적인 문제 를 해결했지만, 여전히 두 가지 다른 매체를 안정적으로 출력할 수 있는 시스템을 구축하는 것은 큰 도전이었습니다. 이를 위해, 우리는 지금까지 만든 가장 모듈화된 프린터 시스템 을 설계하여 해결책을 제시했습니다.

금속과 복합 재료를 동시에 출력하는 프린터를 개발하려면 하나의 중요한 기술적 장애물을 해결해야 했습니다. 바로 폴리머 필라멘트와 초기 금속 필라멘트의 근본적인 특성 차이 였습니다.

• 폴리머 필라멘트는 단순하지만, 물에 노출되지 않도록 밀폐된 경로를 필요로 합니다.
• 초기 금속 필라멘트는 부서지기 쉬워 특수한 취급이 필요했으며, 밀폐된 튜브를 사용할 수 없었습니다.

이 문제를 해결하기 위해, Markforged는 금속 FFF 필라멘트 를 새롭게 설계했습니다. 기존의 부서지기 쉬운 금속 필라멘트를 대체하기 위해, 3D 프린팅에 최적화된 새로운 폴리머 바인더를 개발하여 더 유연한(flexible) 필라멘트를 만들었습니다. 이 필라멘트는 다음과 같은 장점을 제공합니다:

• 다루기 쉽고, 노즐 막힘이 거의 발생하지 않습니다.
• 피드 튜브를 통해 쉽게 공급될 수 있습니다.

첫 번째 유연한 금속 필라멘트로 2020년에 **구리(Copper)**가 출시되었으며, 이후 17-4PH v2, H13 v2D2 v2 등 인기 있는 강철 제품들이 추가로 출시되었습니다. FX10의 금속 기능이 활성화된 후, 316L 스테인리스 강 은 내년에 새롭게 선보일 예정입니다.

FX10은 금속과 복합 재료 필라멘트가 각각 완전히 다른 하드웨어를 필요로 한다는 점을 인식하고 설계되었습니다. 이를 가능하게 하기 위해, 우리는 프린팅 엔진의 주요 부품들을 모듈화하여 교체할 수 있게 만들었습니다.

• 프린트 헤드: 복합 재료와 금속 각각에 전용 프린트 헤드가 있으며, 두 개의 노즐을 가지고 있습니다. 복합 재료 헤드는 플라스틱 노즐과 섬유 노즐을, 금속 헤드는 금속 필라멘트용 노즐과 세라믹 방출 재료용 노즐을 가지고 있습니다. 프린트 헤드는 두 개의 나사만으로 교체할 수 있습니다.
• 재료 경로 블록: 프린터 뒷부분에 위치한 재료 경로 블록은 네 개의 피드 튜브를 수신하며, 복합 재료 블록에서는 하나의 출구로 경로가 연결되고, 금속 블록에서는 두 개의 출구로 경로가 분리됩니다. 이 블록은 나사 하나만 풀면 교체할 수 있습니다.
• 재료 튜브: 금속과 복합 재료 필라멘트 간의 교차 오염을 방지하는 전용 재료 튜브가 사용됩니다.

기본적인 세 가지 프린트 엔진 부품 외에도, 프린트 시트, 스풀 홀더 와 같은 몇 가지 부속 부품도 교체해야 합니다. 전체 전환 과정은 약 15분 정도 걸리며, 그 후에는 약 1시간의 캘리브레이션 과정이 필요합니다.

FX10을 사용하면, 금속 복합 재료 출력 간 전환을 2시간 이내에 완료할 수 있습니다. 금속 부품은 여전히 세척과 소결 과정이 필요하며, 이는 Markforged가 제공하는 기존의 보조 장비를 사용해야 합니다.
 

FX10은 금속과 복합 재료의 서로 다른 하드웨어 요구를 충족시키기 위해 모듈형 설계를 도입했습니다. 이를 통해 핵심 부품을 손쉽게 교체하고 최적화할 수 있습니다.

• 프린트 헤드
  복합 재료와 금속 각각의 전용 헤드를 사용하며, 각 헤드에는 두 개의 노즐이 장착되어 있습니다.
  • 복합 재료 헤드: 플라스틱 노즐 + 섬유 노즐
  • 금속 헤드: 금속 필라멘트용 노즐 + 세라믹 방출 재료 노즐
    교체는 두 개의 나사로 간단히 완료할 수 있습니다.
• 재료 경로 블록
  프린터 후면의 블록은 네 개의 피드 튜브를 연결합니다. 복합 재료 블록은 경로를 단일 출구로, 금속 블록은 두 개의 출구로 분리합니다. 이 블록 역시 나사 하나로 교체 가능합니다.
• 재료 튜브:
  금속과 복합 재료 간 교차 오염을 방지하기 위해 전용 재료 튜브를 사용합니다.

이외에도 프린트 시트, 스풀 홀더 등 몇 가지 부속 부품을 교체해야 합니다. 전환 과정은 약 15분 정도 소요되며, 이후 약 1시간 동안 캘리브레이션이 필요합니다.

결과적으로, FX10은 금속과 복합 재료 간 전환을 2시간 이내 에 완료할 수 있으며, 금속 출력 후에는 여전히 Markforged의 기존 보조 장비(세척 및 소결 장비)를 사용해야 합니다.

FX10은 두 가지 구성으로 제공됩니다:

1. 복합 재료 전용 구성
2. 금속 + 복합 재료 구성
   • 금속 키트, Wash-1, 소결로 포함

복합 재료 구성 사용자도 이후 금속 키트를 별도 구매하여 업그레이드할 수 있습니다. 또한 Metal X 사용자와 같은 기존 Markforged 고객은 금속 키트를 추가로 장착하여 FX10의 금속 출력 기능을 사용할 수 있습니다.

FX10은 기존 유연한 금속 필라멘트(17-4PH v2, 구리, H13 v2, D2 v2)와 호환되며, 316L 스테인리스 강 은 FX10 전용으로 새롭게 출시됩니다. 이 소재는 부식저항성 이 뛰어나 식품, 음료, 해양 산업 등 다양한 분야에 적합합니다.

FX10은 최초로 금속과 복합 재료 출력을 모두 지원하는 FFF 프린터로, 제조 응용 범위를 확장하며 각 공정의 강점을 극대화합니다.

복합 재료의 장점

• 대형 부품 출력: 소결 과정 크기 제약이 없는 복합 재료 출력은 대형 부품 제작에 유리.
• 설계 유연성: 하중에 따라 휘어지도록 설계 가능.
• 비마르링 표면: 깨지기 쉬운 소재 취급 시 적합.
• 저비용, 고속 생산: 금속보다 더 빠르고 경제적인 부품 생산.
• 정밀한 공차: 금속보다 더 세밀한 공차 제공.

금속의 장점

• 강도와 경도: 복합 재료보다 높은 강도와 경도 제공.
• 내열성: 고온 환경(200ºC 이상)에서의 사용 가능.
• 내마모성: 반복적 마모를 견디는 탁월한 내구성.
• 가공성: 정밀한 공차 및 미러 표면 마감 가능.

전도성: 구리를 활용한 전기 및 열 전도성.

FX10은 금속과 복합 재료를 조합해 더 높은 성능을 가진 부품을 설계할 수 있습니다.

• 팔 끝 도구(EOAT)
  • 복합 재료 본체: 저비용, 고강도
  • 금속 마모 패드: 내마모성, 경도

이처럼 두 재료를 활용해 기존 제조 기술로는 불가능한 맞춤화된 부품 제작이 가능합니다.

FX10은 복합 재료 출력만으로도 카테고리 리더로 자리 잡았지만, 금속 출력 기능까지 추가하며 혁신적인 제조 장비 로 거듭났습니다.
금속과 복합 재료 부품을 모두 출력할 수 있는 최초의 FFF 기계로서, 제조 공정을 혁신 하고 더 많은 가능성을 열어줍니다.

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