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메이커 자료/3D 프린터

3D 프린터 설정하기 - 2

이번 시간에는 3D프린터기를 사용할때 반드시 알아야 할 베드고정과 서포터에 대해 살펴보겠습니다.

3D프린터의 성공과 실패를 결정짓는것은 첫번째 레이어(Initial Layer) 입니다.

첫번째 레이어가 얼마나 배드에 고정이 잘 되는가에 따라서 출력물의 결과값이 달라지게 됩니다.

< 첫번째 레이어 높이에 따른 차이(좌) 와 베드에 고정되지 않은 출력물(우) >

일부 프로그램에서는 첫번째 레이어의 높이를 설정할 수 있는 기능이 있는데, 베드의 레벨링만 잘 맞는다면

굳이 다른값을 지정해 주지 않아도 되며, 확실한 밀착을 위해 0.05mm 낮춰서 사용을 하기도 합니다.

오늘 배울 부분은 이러한 오류를 방지하고 언제 어떤 기능을 사용하는것이 좋은지에 대해 이해하는 시간을

가져보도록 하겠습니다. 중요한 내용인 만큼 두가지만 집중적으로 다루도록 하겠습니다.

1. 베드고정( 스커트, 브림, 래프트 )

2. 서포터 ( 모든곳, 바닥면 )

 

1. 베드고정

베드고정은 출력물이 바닥에서 탈착 되는것을 최대한 방지해 주고 출력물의 변형을 방지해주는 아주 중요한

기능입니다. 베드고정에는 스커트(Skirt), 브림(Brim), 래프트(Raft) 이렇게 세가지 종류가 있습니다.

각 기능들을 잘 알고 사용을 하셔야 시간도 절약하고, 고품질의 출력물을 뽑을 수 있습니다.

 

* 스커트(Skirt)

< 베드고정에서 스커트(Skirt)가 적용된 모습 >

스커트는 위의 그림에서 보는것과 같이 출력물 주변에 일정간격을 두고 출력물의 범위를 그려주는 역할을 합니다.

굳이 출력물의 범위를 표시하실 필요가 없다 하셔도 스커트를 하는것이 좋은 중요한 이유가 있습니다.

기본적으로 노즐에 필라멘트가 들어있는 상태에서 기기를 ON/OFF 함에 따라 녹았다 굳었다를 반복하게 되고,

기기가 돌아가면서 익스트루더(Extruder) 모터가 필라멘트를 넣어주고 빼주는 작업을 하면서 최초 작동을 했을경우

압출불량 현상이 빈번하게 발생을 합니다. (혹은 필라멘트가 녹으면서 새는 현상이 발생합니다.)

그래서 거의 모든 3D프린터기는 최초 작동을 하면 구석에 필라멘트를 한번 출력하는 작업을 합니다.

그럼에도 불구하고 최초 압출불량이 남아있어 스커트를 그리게 되면 스커트를 그리는 동안 정상적으로 필라멘트가

압출이 되게 됩니다. 이러한 작업 없이 바로 출력을 했다면, 부착이 잘 안되거나 최초 그려야 하는 부분을 제대로

그리지 못해 형태가 어긋나는 등의 오류가 발생할 수 있습니다.

< Simplify3D 스커트(Skirt) 설정하기 >

스커트는 위에 보이는 것 처럼 거의 모든 프로그램에서 3가지정도 설정을 한다고 생각하시면 되는데요.

- 위로 몇 겹을 쌓을 것인가?

- 출력물에서 몇 mm 떨어트려서 쌓을 것인가?

- 옆으로 몇 줄을 쌓을 것인가?

정도를 설정하시고 작업을 진행하시면 됩니다.

 

** 브림(Brim)

< 베드고정에서 브림(Brim)이 적용된 모습 >

브림은 출력물의 첫번째 레이어에 바로 붙어서 내가 설정한 값 만큼 더 넓게 바닥을 만들어 주는것을 말합니다.

출력하는 모형이 넓어서 면을 만드는데 오랜 시간이 걸린다면 먼저 출력되었던 부분이 식으면서 말리는 현상이 

발생을 하게 됩니다. 또는 출력물의 높이가 높다면 쌓는 과정에서 견디지 못하고 옆으로 쓰러지기도 합니다.

이럴때 브림을 설정 해주면 출력물의 변형을 방지해주고 바닥에 고정해주는 큰 장점을 가지고 있습니다.

< 끝이 말려져 올라간 출력물(좌) 와 부착이 제대로 되지않아 무너진  출력물(우) >

브림뿐만 아니라 래프트도 이런 오류들을 잡아줄 수 있는 역할을 하고 있지만 시간상 브림이 훨씬 빠릅니다.

다만, 출력 후 커터나 니퍼같은 도구를 이용해 제거해 줘야하며, 떼어낸 후에는 후가공을 해줘야 하는 단점이 있습니다.

< 3D Wox에서 브림(Brim) 설정하기 >

브림은 '간단하게 몇 줄을 그릴것인가?' 정도만 생각을 하시면 되며, 변형 방지를 위해 기본 10줄을 추천 드립니다.

(스커트에서 출력물과의 간격을 0mm로 놓으면 브림과 똑같습니다.)

 

*** 래프트(Raft)

< 베드고정에서 래프트(Raft)가 적용된 모습 >

래프트는 바닥에 설정한 만큼 일정 두께를 쌓은 후 그 위에 출력물을 안착시키는 방식입니다.

이렇게 하는 이유는 완벽하게 출력물을 붙이기 위함이며, 출력물 제거시 바닥부분이 손상 될 수도 있는 것도

방지할 수 있습니다. 위에서 보시는 것 처럼 바닥에 넓은 간격의 라인을 그리고 그 위쪽에 촘촘한 라인을 그리게 되며,

그 다음에 출력물을 안착하게 됩니다.

래프트를 하는 가장 큰 이유는 필라멘트를 깔아 놓고 그 위쪽에 작업을 하기때문에 바닥부분이 휘어지는 등의 변형이

전혀 없으며, 필라멘트 간의 접착력으로 인해 탈착도 거의 없습니다. 또한, 출력이 끝난 후 래프트 부분은 손으로 잡고

뜯어도 제거가 될 만큼 쉽게 제거가 가능하여 깨끗한 결과물을 얻을 수 있습니다.

< 출력이 끝난 후 쉽게 제거되는 래프트(Raft) >

다만, 베드의 레벨링이 안맞는다면(대체로 기준치보다 낮다면) 래프트가 출력물과 꼭 붙어서 절대 안떨어질 수 있습니다.

래프트는 설정할 수 있는 부분들이 매우 많은데 굳이 설정값을 건드리지 말고 그냥 출력을 하셔도 기본값이 들어가 있어

크게 문제가 되지는 않으며, 설정값에 따라 결과에 큰 영향을 미치지 않습니다.

< Simplify3D좌) 와 3DWox(우)에서의 래프트(Raft) 설정하기 >

설정은 라인의 두께나 간격, 스피드 정도 제어할 수 있다고 보시면 되는데요. 굳이 조금이라도 시간을 줄이고 싶다면,

레이어의 겹수를 줄여 시간을 줄일 수 있습니다. (생각보다 차이가 있습니다.)

잘 모르시면 대부분 래프트를 사용을 하시는데, 출력물의 크기가 커질수록 다른것들과 시간적 차이가 극심하게

나타나기 때문에 잘 알아 두셨다가 상황에 맞게 사용하시면 좋을 것 같습니다.

 

2. 서포트(Support)

서포는 말 그대로 지지대 입니다. 그리고 3D프린터에서 없어서는 안되는 기능입니다. 하지만 설정하는것이 까다롭고

제대로 설정하기가 쉽지 않습니다. 그냥 단순히 서포트를 사용하겠다 라고 지정을 해줬을때 서포트가 필요한 모든곳에

제대로 적용이 되었는지 반드시 확인하는 작업을 여러번 거쳐야 합니다.

그리고 서포트를 쌓아 올리는 시간이 매우 오래 걸리기 때문에, 필자는 설계 단계에서 부터 서포트를 최대한 사용하지

않는 방법으로 설계하려고 노력합니다.

< 출력할 파일(좌) 와 서포터가 설정된 모습(우) >

도우미로 귀여운 하트를 들고있는 미니언즈를 불러보았습니다. 미니언즈의 파일을 보시면 그냥 출력하기에는 확실히

무리가 있어 보입니다. 그 이유는요 바로 역구배형상 때문입니다.

FDM 3D프린터의 경우 적층 방식이기 때문에 밑에서부터 한층씩 쌓아올리게 됩니다. 미니언즈 파일을 예로 들어보면

바닥에서 다리를 먼저 만들다가 다리를 다 만들면 갑자기 공중에 떠있는 하트나, 미니언즈의 몸통이 나오게 됩니다.

그러면 3D프린터는 그 부분을 그릴수가 없습니다. 정확히 말해 3D프린터는 제대로 그리고 있지만 출력물은 엉망이

됩니다. 공중에서 필라멘트를 뿌리게 되면 밑쪽에 받쳐주는 부분이 없기때문에 당연히 바닥으로 쳐지게 되고 출력물은

제대로된 모습을 갖출 수 없게 됩니다. 그래서 필요한 것이 우측 사진의 회색으로 표시된 서포트라는 것입니다.

서포트는 출력물의 형상이 제대로 된 위치에 자리를 잡을 수 있도록 바닥에서 부터 일정한 형태로 쌓아 올려지며,

출력 후 손쉽게 제거가 가능합니다.

 

서포트를 설정하는 방식에는 베드에 닿는 부분만 설정하는 방식과 모든곳에 설정하는 2가지 방식이 있습니다.

* 베드에 닿는 부분만

< 베드에 닿는 부분만 서포트를 만들도록 설정하기 >

서포트를 베드에 닿는 부분만으로 설정을 해놓으면 왼쪽의 그림처럼 베드에서 최초 출력물에 닿는 부분까지만 서포트를

만들어줍니다. 서포트를 만들겠다고 설정을 하면 간혹 굳이 필요없는 부분들 까지 서포터가 만들어지게 되는데, 

그러면 시간도 오래 걸리고 결과물이 서포트때문에 지저분해 질 수 있어 출력물의 형상을 보고 판단을 하셔서 필요한

설정을 맞춰주시면 됩니다.

 

** 모든곳

< 역구배가 일어나는 모든곳에 서포트를 만들도록 설정하기 >

모든 곳에 서포트를 넣으면 위의 사진과는 확연히 다르게 조금이라도 튀어나와 있는 모든 부분에는 서포트를 만듭니다.

이렇게 하면 불필요한 부분에도 서포트가 생길수 있지만, 스스로 서포트가 필요한 부분인지 아닌지 판단이 어렵다면

이렇게 설정을 하시는게 마음이 편합니다. 다만, 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.

 

서포트는 기본적으로 지지대의 역할만 해주기 때문에 완벽하게 붙여서 만들지 않으며 위, 아래로 1 Layer씩 띄어서

만드는걸 기본값으로 하고 있습니다. 한층이라면 0.2mm정도이기 때문에 A4용지 한장정도의 차이라고 생각하시면

그렇게 큰 차이가 아님을 알 수 있으며, 이 때문에 출력후 미세한 쳐짐현상이 있을 수 있습니다.

그 이외에 원하는 위치에 서포트가 생각지 않았을때는 출력물의 외벽에서 서포트 까지의 거리를 줄이거나, 서포트 간의

밀도나 간격을 조절하고, 각도를 설정하여 원하는 위치에 들어가는것을 확인할 수 있습니다. 혹은 임의로 원하는 위치에

서포트를 만들 수 있는 기능이 있으므로 그런 기능을 사용하면 좋습니다.

< 원하는 위치에 서포트를 생성하는 기능 >

 

서포트는 완벽하게  만든다는 개념이 조금 애매하기 때문에 조금 과하게 넣으셔도 상관은 없습니다만...

시간이 오래오래 걸릴 수 있으니, 다양한 출력을 통해 감을 익히시는 방벌 추천 드립니다.

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