3D프린터 출력 보조물 (서포트) 설정하기

출력 보조물의 필요성 판별

지지대의 개념

3D프린터로 제품을 출력할 때 필요한 바닥 받침대와 형상 보조물을 말하는 것으로 '서포트(Support)'라고도 합니다.

또한, 제품을 출력할 때 적층되는 바닥과 제품이 떨어져 있을 경우 이를 보조해주는 지지대를 형상 보조물이라고하며 제품의 출력 시 적층되는 바닥과 제품을 견고하게 유지시켜 주는 지지대는 바닥 받침대(브림)이라고 합니다.

여기서 중요한 포인트는 3D프린터는 바닥에서부터 출력물을 차곡차곡 쌓아 올리는 방식으로 출력물이 바닥에 닿는 면적이 다른 부분에 비해 넓을수록 안정감이 있으며 디자인에 따라 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 출력물이라면, 서포트 설정을 통한 지지대가 필요하게 됩니다.

 

지지대가 필요한 이유

3D프린팅은 제작 방식에 따라 제작의 오차 및 오류가 존재하는데, 이러한 오류를 제거하기 위해 지지대를 이용합니다. 

위 그림에서 보는 것과 같이 FDM 방식에서 구조물을 제작할 때 제품의 아래쪽이 좁고 위쪽이 넓은 출력물은 지지대를 이용하여 제품을 제작하면 제품의 뒤틀림과 오차를 줄일 수 있습니다. 그리고 SLA 방식으로 제품을 제작할 때 지지대를 제작하느냐 안하느냐에 따라 형상의 오차 및 처짐 등이 발생할 수 있습니다.

 

출력 보조물(Support)의 종류

지지대 구조물의 종류

3D프린팅 모델링에서 지지대는 필요로 하는 형상과 기능에 따라 그림과 같이 Overhang, Ceiling, Island, Unstable, Base, Raft로 나눌 수 있습니다. 지지대와 관련된 성형 결함으로는 제작 중 하중으로 인해 아래로 처지는 현상을 'Sagging'이라 하며, 소재가 경화되면서 수축에 의해 뒤틀림이 발생하게 되는데 이러한 현상을 'Warping'이라고 합니다.

각각의 서포트의 종류의 뜻에 대해 알아보겠습니다.

첫 번째, Overhang은 외팔보와 같이 새로 생성하는 층이 받쳐지지 않아 아래로 휘게 되는 경우 생성해야할 서포트입니다.

두 번째, Ceiling은 양단이 지지되는 경우에도 받치는 기둥의 간격이 크면 가운데 부분에서 처짐이 과도하게 발생하여 생성해야하는 서포트입니다.

세 번째, Island는 이전의 단면과는 연결되지 않는 새로운 단면이 등장하는 경우로, 지지대가 받쳐주지 않으면 허공에 떠 있는 상태가 되어 무너지는 현상이 발생되어 생성해야하는 서포트 입니다.

네 번째, Unstable은 특별히 지지대가 필요한 면은 없으나 성형 도중 자중에 의해 스스로 붕괴하는 경우가 생기게 되어 이를 방지하고자 생성하는 서포트입니다.

다섯 번째, Base는 기초 지지대로 성형 중에 진동, 충격에 의한 성형품의 이동이나 붕괴를 방지하기 위한 서포트입니다.

여섯 번째, Raft는 성형 플랫폼에 처음으로 만들어지는 구조물로 성형 중에는 플랫폼에 대한 접착력을 제공하고 성형 후에는 부품에 손상 없이 분리하기 위한 지지대의 일종으로 기본적으로 유저들이 기본세팅으로 많이 하는 서포트입니다.

또한, 액체 상태의 광경화성 수지를 사용하는 광조형법이나 녹인 재료를 주사하여 형상을 제작하는 경우, 조형물이 완성되어 분리될 때까지 조형물의 고정, 파손, 지붕형상, 돌출 부분의 처짐 현상을 방지하기 위해 지지대가 필요하게 됩니다.

 

출력 보조물의 제거(후가공)

3D프린터는 적층 성형 방식으므로 표면에 레이어가 남습니다. 3D프린터 출력 후 생기는 지지대를 제거하는 것을 후가공이라고 하며 FDM방식에서는 강도가 강한 경화된 플라스틱을 제거하므로, 표면이 거칠어지거나 손상이 갈 수 있습니다. SLA방식의 경우 광경화성 수지를 사용하기 때문에 모델 재료와 지지대 재료가 같고, 가는 기둥형으로 쉽게 떨어지게 되어 있습니다. 3DP방식이나 SLS방식과 같은 적층 기술은 따로 지지대를 사용하지 않기 때문에 파우더만 털어주면 깨끗한 출력물을 얻을 수 있습니다.

 

슬라이서 프로그램 운용

지지대 설정

지지대는 Infill, Support type으로 설정할 수 있습니다. Infill은 내부 채우기 정도를 말하며, Support type은 전체 서포트, 부분 서포트, 서포트 없음 세 가지로 나뉩니다. 전체 서포트는 형상물 전체에 서포트를 설정해주는 방식이고, 부분 서포트는 지지대를 필요로 하는 부분을 슬라이서 프로그램이 자동으로 설정해주는 방식으로 효율적으로 사용할 수 있습니다. Infill은 0%~100%까지 채우기가 가능하며 채우기 정도가 높아질 수록 출력시간이 길어지고 출력물 무게가 무거워지는 단점이 있으며 Support type의 전체 서포트의 경우 시간이 오래 소모되지만 형상물의 모양을 최대한 유지하여 출력하고 서포트를 제거하는 데 어려움이 있어 출력물의 품질을 기대하기는 어렵다는 단점이 있어 부분 서포트를 활용하여 지지대가 필요한 부분을 슬라이서 프로그램이 자동으로 설정해 효율적인 출력물을 기대할 수 있습니다.

 

서포트라는 것은 어렵게 생각하면 한 없이 어렵지만 내가 어렵게 모델링한 것을 멋지게 출력될 수 있도록 도와주는 보조역할을 하는 기능이니 직접 해보시면서 익혀나가신다면 그리 어렵지 않게 접근하실 수 있습니다.

생각보다 3D프린터에 대해 포스팅할 거리가 많아 다행일 수도 있지만 출력물을 빨리 보고 싶으신 분들도 계실거라 생각됩니다. 기본적인 개념과 내용을 다룬 후에 제가 직접 모델링하고 출력된 제품을 포스팅 하도록 하겠습니다.

모델링 실력이 그렇게 좋은 편은 아니라서 조금 창피하기도 하지만 애교로 봐주시면 감사하겠습니다.

이번 포스팅은 여기서 마무리 하도록 하겠습니다. 하루하루 행복하세요.^^