3D프린터 출력을 위한 사전 준비 및 출력 조건 최종 확인

3D프린터 출력을 위한 사전 준비

온도 조건 확인, 베드 확인, 장비 청결 상태 등을 확인하여 출력에 알맞은 상태로 맞춰 주는 작업이 필요합니다.

 

온도 조건 확인

온도 조건은 매우 중요한 요소로 출력 전에 필수로 살펴봐야 하는 조건입니다.

FDM방식

열을 이용하여 출력하는 방식으로 온도 조절이 필수이며 노즐 온도, 히팅베드 온도가 중요하고 프린터별로 내부 온도를 설정해야 하는 경우도 있습니다.

노즐 온도

노즐 온도는 사용되는 필라멘트 재질에 따라 달라지며 ABS 재질, PLA 재질의 필라멘트가 주로 사용되지만 재질 종류는 다양하여 재질에 따라 녹는점, 성형에 적합한 온도가 다르므로 각각에 맞는 노즐 온도를 설정해야 합니다. 재질에 따라 알맞은 온도를 설정하지 않으면 필라멘트 토출에 오류가 생기며 온도가 너무 낮으면 필라멘트가 제대로 용융되지 않아 노즐에서 나오지 않게 되고, 온도가 너무 높으면 필라멘트가 물처럼 흐물거리거나 소재가 타는 경우가 생깁니다. 출력전 필라멘트의 재질을 확인하고 필라멘트별 적정 온도를 설정하여 출력해야 합니다. 각 소재별 노즐 온도는 아래와 같습니다.

소재	노즐 온도
PLA	190~230℃
ABS	215~250℃
나일론	235~260℃
PC	250~305℃
PVA	220~230℃
HIPS	215~250℃
나무	175~250℃
TPU	210~230℃

히팅베드 온도

베드 온도는 FDM방식에만 해당되며 온도 또한 소재별로 다르게 설정해야 합니다. PLA 소재는 히팅베드를 사용하지 않고도 출력이 가능하지만 ABS 소재는 온도에 따른 변형이 있어 히팅베드가 필수적입니다. 소재별 히팅베드 온도는 아래와 같습니다.

소재	히팅베드 사용
PLA, PVA 소재 등	필요 없음, 사용시에는 50℃이하로 사용
ABS, HIPS, PC 소재 등	필수 사용, 사용시에는 80℃이상으로 설정

SLA방식

레이저를 이용하여 제품ㅇㄹ 제작하므로 FDM방식에 비해 온도 조절 필요성이 덜 하며 광경화성 수지가 적정 온도를 유지해야 출력물의 품질이 좋아지므로 숮를 보관하는 플랫폼의 용기가 일정 온도(약 30℃ 가량)로 유지되도록 해야 합니다.

SLS방식

분말을 열에너지를 이용하여 용융시켜서 융접하는 방식으로 레이저 열원(CO2레이저)이 많이 사용됩니다. 레이저의 온도가 너무 높으면 분말 융접 시 분말이 타게 되므로 분말 소재에 맞는 적정 온도를 설정해야하며 SLS 방식 3D프린터는 내부 온도 조절을 위해 적외선 히터가 프린터 내부에 설치된 경우가 있습니다. 분말이 채워진 카트리지의 온도를 높이고 유지하기 위해서 베드 위에 위치한 적외선 히터 등을 사용하기도 합니다.

 

프린터 내, 외부의 청결 상태

출력 전에 프린터 내, 외부의 청결 상태도 출력물을 뽑는 데 꼭 필요한 확인 작업입니다. 출력되는 프린터 내부 공간, 노즐 등에 이물질이 있으면 출력에 방해가 되니 출력 전 청소는 필수적입니다.

노즐 청소 필라멘트

FDM 방식 출력은 노즐 내부에 녹아 남아 있는 이물질과 결합되어서 같이 출력되기 때문에 노즐 막힘 현상을 방지할 수 있고 출력물에 대한 정밀도도 향상시킬 수 있습니다.

노즐 청소 필라멘트를 구입하지 않고 노즐 내부를 청소하는 방법

노즐 바깥 부분의 온도를 올린 뒤 도구를 이용해 무대어 있는 찌꺼기를 떠어냅니다. 노즐 내부가 막힌 경우엔 온도를 올려 청소 바늘 등을 이용해 노즐을 뚫거나 노즐을 분해하여 토치로 가열한 뒤 공업용 알코올에 담가두었다가 뺄 수도 있으며 올리브 오일을 한 방울 정도만 사용해도 부드러운 출력을 기대할 수 있습니다.

올리브 오일 사용 방법

필라멘트가 헤드에 물려 있는 경우 표면이 깨끗한 도구(바늘, 클립 등)를 이용하여 헤드에 물려 있는 필라멘트에 묻혀 오일이 필라멘트를 타고 노즐 내부로 흘러 들어가게 할 수 있습니다. 필라멘트를 헤드에 물리기 전이라면 필라멘트 끝 부분을 오일에 살짝 담갔다 빼서 필라멘트를 로딩시켜 주면 됩니다.

3D프린터 내, 외부

3D프린터로 출력 중 프린터 문이 열려 있거나 덮여 있는 뚜껑이 열려 있을 경우, 이물질이 들어가 스테핑 모터에 낀다면 출력에 문제가 되고 모터가 망가질 수도 있으며 베드에 다른 찌꺼기가 있으면 출력이 원활하지 않을 수 있으므로 반드시 문을 닫아야 합니다.

 

출력 조건 최종 확인

장비 정밀도 확인

레이어의 두께를 마이크로 단위까지 설정할 수 있을 정도로 설계한 물체를 거의 오차없이 출력할 수 있지만, FDM 방식은 상대적으로 정밀도가 조금 떨어지는 편입니다. 특히, 고체 기반 소재로 조립품을 만들 경우 출력 공차를 줘야만 조립이 가능합니다. 물체의 사이즈를 딱 맞게 출력할 경우 조립이 되지 않는 경우가 발생합니다. 고체 기반 소재 방식은 노즐에서 필라멘트가 압출되어 재료가 토출되는 방시개으로 FDM 방식 상 원하는 곳에 노즐이 재료를 토출해도 노즐의 지름과 재료가 압출되어 퍼지는 정도에 따라 오차가 발생하게 됩니다.

수평 길이 확인

각 길이가 10mm인 정육면체 조각 10개를 출력한 다음 길이가 10mm 이상으로 측정되는 것을 확인합니다. 실제 길이보다 길게 출력되므로 조립을 위해서는 원하는 길이보다 작은 길이로 설정하고 출력해야 원하는 결과 값이 나오게 됩니다.

수평 내부 길이 측정

"ㄷ"자 형태의 출력물 내부 폭을 2mm로 지정하여 10개를 뽑아 "ㄷ"자를 감싸고 있는 내부의 길이를 측정합니다. 이 때 수평 외부 길이와 수평 내부 길이의 공차에 유의해야 합니다.

수직 방면 구멍 측정

3차원 모델 제작 시 원형 결합 부위나 나사를 결합할 때 치수가 맞지 않을 수 있으므로 출력물 구멍의 오차를 측정합니다. 수직 방면으로 뚫린 구멍과 수평 방면으로 뚫린 구멍의 오차는 다르므로 각각 실험하여 확인해야하며 직육면체에 지름 2mm 크기의 구멍 10개를 뚫어 구멍별로 오차를 확인하면 됩니다.

수평 방면 구멍 확인

3D프린터는 Z축 방면으로 물체를 쌓기 때문에 물체 내부 구멍도 수직 방면의 구멍 크기와 수평 방면의 구멍 크기의 오차가 다르며 수평 방면도 실습을 진행해야 합니다. 직육면체 옆면에 수평 방면으로 2mm 크기 구멍 10개를 똟어 구멍별로 오차를 확인하고 수직보가 수평 방면의 구멍의 오차가 더 크게 나오는데 3d프린터 제작 방식이 Z축 방면으로 필라멘트를 쌓아 올리기 때문입니다.

출력 온도 확인

온도 설정은 3D프린터를 동작하기 위해 중요한 요소 중에 하나로 소재별로 적절한 온도를 설정해서 출력해야 합니다.

 

이번 포스팅에서는 3D프린터 출력 전, 후 관리에 대해 알아보았습니다. 그냥 뽑기만 해서는 출력물의 정확한 정밀도를 맞추기 어렵고 주먹구구식으로 3D프린터를 다루게 됩니다. 차근차근 알아가면서 3D프린터의 오차 및 시행착오들을 학습하셔서 직접 출력을 하실 때에는 만족할 만한 출력물을 출력하시기 바랍니다.

오늘 하루도 행복한 하루되세요.^^