뒤틀림
뒤틀림과 3D 프린팅에 관한 모든 것
재료나 사용 중인 기계를 이해하지 못하면 부품의 휨(warping)은 거의 피할 수 없습니다. 휨은 불균일한 냉각이나 적절하지 않은 베드 접착으로 인해 모서리나 프린트의 일부/전체가 위로 말려오르는 현상입니다.
우리는 모든 사람이 "재료 과학" 페이지를 확인하여 왜 휨이 발생하는지 아는 것을 강력히 권장합니다 — 이로 인해 이 페이지를 읽지 않고도 문제를 진단하고 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“빌드 플레이트에 부착되지 않는 부품” 페이지
휨 문제를 해결하려 시도하기 전에 이 페이지를 완전히 이해해야 합니다. 프린트의 일부 또는 전체가 빌드 플레이트에서 너무 멀거나 적절히 접착되지 않았을 때 프린트는 기하급수적으로 휨이 발생할 확률이 높아집니다.
이는 노즐이 빌드플레이트에서 멀수록 베드 접착이 줄어들고, 프린트 후반부에 말려오를 가능성이 높아지기 때문에 이해하기 쉽습니다.
수축률과 내부 응력이 높은 재료(예: ABS)에는 브림이 필요합니다. 대형 비원형 ABS 프린트의 경우 실내 공기 온도를 약 45°C로 유지할 수 없다면 ABS 슬러리가 필요합니다.
사용 중인 재료를 이해하고, 가능하다면 대체 재료를 사용하세요
PLA와 같은 재료를 사용할 때는 수축률이 낮고 내부 응력이 적기 때문에 거의 휨 문제가 발생하지 않습니다(이 점을 더 잘 이해하려면 “재료 과학” 페이지를 참조하세요). 매우 크고 밀도가 높은 PLA 부품은 히티드 빌드 플레이트와 브림을 사용해야 하지만, 평탄한 빌드 플레이트에서는 PLA로 휨이 발생하는 경우는 매우 드뭅니다.
ABS는 전혀 다른 문제입니다. ABS는 내부 응력이 큰 비정질(무정형) 열가소성이며 압출 시 많은 내부 응력이 발생합니다. 또한 ABS는 유리 전이 온도가 높아 빌드 플레이트의 온도를 더 높게 요구하므로 베드와 주변 공기 온도 차이가 커집니다.
ABS는 가격과 기능 면에서 훌륭하지만 이 요인 때문에 일부 부품은 기계에서 휨 없이 제작하기 불가능할 수 있습니다. 그래서 프린트에서 찾고 있는 요소와 기능, 그리고 대체 재료를 사용할 수 있는지를 이해하는 것이 중요합니다.
기계적 기능성과 비용 효율성이 필요하지만 아세톤 증기 마감이나 높은 유리전이온도를 신경쓰지 않는다면 예전에는 PETG를 권장하곤 했습니다. 현재는 Polymaker의 새로운 PLA 라인으로 Polymax PLA나 PLA Pro를 확인해보는 것을 권합니다. 이들 옵션은 기계적 특성이 매우 우수하여 열저항이 큰 문제가 아니라면 ABS를 대체할 수 있습니다.
유리전이온도가 높지 않은 일부 나일론 재료도 여전히 높은 휨 가능성을 가집니다. 이는 반결정성 구조로, 정렬된 상태(실온)에서는 차지하는 공간이 적고 혼란스러운 상태(압출 시)에서는 더 큰 공간을 차지하기 때문입니다. 나일론은 프린터 베드에서 결정화되어 휨을 유발합니다. 다만, 우리가 제공하는 나일론에는 Warp Free 기술을 적용했으므로 이 문제를 경험하지 않을 것입니다. 자세한 내용은 "재료 과학" 페이지를 읽어보세요.
폴리카보네이트 및 폴리카보네이트 혼합물의 경우 적절한 베드 접착을 위해 Magigoo의 PC 제품 사용을 권장합니다.
출력 속도를 줄이고 출력 온도를 높이세요
모든 재료에 적용되지는 않지만 ABS와 ASA의 경우 더 느리게, 더 높은 온도로 압출하면 휨 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다. 우리가 “재료 과학” 페이지에서 다루었듯이, 느리게 출력하면 재료가 응력을 해소할 시간이 더 생깁니다. 즉, 더 낮은 압출 속도는 휨 문제를 줄여줍니다.
압출 온도도 마찬가지입니다. 압출 온도를 올리면 재료 내부의 분자 운동이 증가합니다. 더 많은 운동 + 응력을 해소할 시간 증가 = 휨 감소. 기계에서 가능한 한 느리게 ABS를 출력하고 출력 온도를 약 250-260°C까지 올리면 내부 응력을 줄여 휨을 감소시키는 데 도움이 됩니다.
밀폐된 환경에서 출력하기
히티드 빌드 플레이트에서 부품을 출력할 때 주변 온도는 자동으로 불균일해집니다. 방 온도가 약 30°C이고 빌드 플레이트가 110°C이면 빌드 플레이트 근처 부품은 급격한 온도 변화를 겪습니다. 내부 응력이 휨의 가장 큰 원인일 수 있지만, 이러한 극심한 온도 차이도 휨 문제를 일으킵니다.
밀폐된 기계에서 출력하면 빌드 플레이트가 방출하는 열이 갇혀 주변 공기가 더 뜨거워집니다. 이는 주변 공기가 ABS의 유리전이온도에 더 가깝게 만들어 재료 내 운동을 증가시키고 응력을 해소할 시간을 줍니다. ABS나 ASA 출력 시 주변 공기를 최소 50°C로 유지할 것을 권장합니다.
밀폐형 프린터를 구매할 수 있다면 비용이 허용되는 경우 매우 유용합니다. 또한 레이저 컷 아크릴과 몇 개의 프린트 부품으로 DIY 인클로저를 만들 수도 있고, 온라인에 공개된 제작 지침을 찾아볼 수도 있습니다.
밀폐된 기계에서 휨 가능성이 높은 부품을 출력할 때는 주변 공기가 데워지도록 베드를 출력 온도에서 약 5-10분 동안 유지해야 합니다. ABS의 적정 주변 온도는 50°C이며 이상적으로는 65°C까지입니다. 하지만 PLA는 그 환경에서 출력하면 안 됩니다. 해당 온도는 PLA의 유리전이온도에 해당하거나 그보다 높은 수준이기 때문입니다.
주변 공기를 이처럼 높게 허용하면 많은 문제가 발생할 수 있습니다. 스테퍼 모터와 기타 전자 부품이 과열되어 프린터 오작동을 일으킬 수 있습니다. 가능하면 파워 서플라이와 보드를 인클로저 밖에 두고, 충분한 히트싱크를 배치하며 과열되는 부품에는 활성 팬을 설치해야 합니다.
그렇더라도 문제는 여전히 발생할 수 있으니 주변 공기를 60°C 이상으로 올리기 전에 기본적인 열역학 및 기계 공학 지식을 숙지하시기 바랍니다.
프린트 중 빌드 플레이트가 열을 잃지 않는지 확인하세요
보드가 과열되거나 히티드 빌드 플레이트와의 연결에 문제가 있으면 프린트 도중 온도가 떨어질 수 있습니다. 프린트 시작 부분만 지켜보고 완료 후에 돌아오면 휨난 부품 외에는 이런 현상을 알아채지 못할 수 있습니다.
레이어의 박리(델라미네이션)
이 실패를 “휨”으로 보지 않을 수도 있지만, 발생 원인은 거의 동일합니다. 그래서 이는 “레이어 접착 불량” 페이지를 반드시 읽어보시길 권합니다.
ABS 슬러리처럼 베드 접착이 매우 우수하지만 개방된 환경에서 대형 부품을 출력하는 경우 휨 대신 델라미네이션이 발생할 수 있습니다.
델라미네이션은 모든 레이어 접착 예방 조치를 취했음에도 불구하고 두 레이어가 서로 분리되는 현상입니다. 이는 앞서 설명한 온도 구배와 내부 응력 때문인데, 바닥 레이어가 빌드 플레이트에 매우 잘 붙어 있을 때 발생합니다.
프린트 바닥이 전체를 끌어올리며 말려오르는 대신, 레이어 접착이 이 수축/내부 응력의 파괴 지점이 될 수 있습니다.
이러한 현상이 발생한다면 슬라이서 설정을 점검하거나 사용 중인 환경/재료를 크게 변경해야 합니다.
우리는 주변 공기가 매우 차가울 때 매우 큰 PLA 출력에서만 델라미네이션을 경험했으며, 밀폐되지 않은 환경의 높은 ABS 프린트에서는 피할 수 없는 경우가 있습니다.
이 델라미네이션을 방지하도록 설정을 조정할 수 있습니다. 내부가 더 밀집될수록 발생 가능성이 높으니 인필을 줄이고 쉘 벽을 몇 겹 더 추가해보세요. 재료가 응력을 해소하는 속도를 늦추고 운동량을 늘리기 위해 더 느리고 뜨겁게 출력하세요. 노즐 직경을 늘리면 레이어 간 얽힘을 증가시키는 데 도움이 됩니다. 가장 중요한 것은 주변 온도를 높게 유지하는 인클로저입니다.
당사의 Warp-Free™ 기술:
이 기술은 Polymaker의 PolyMide™ 계열(나일론 기반 재료)에 사용됩니다. 우리는 이 페이지에서 이미 휨 문제와 잠재적 원인에 대해 많이 배웠습니다. 이 기술은 휨 문제의 근본 원인 중 하나인 결정화(crystallization)를 해결합니다.
실제로 나일론은 프린팅 시 각 레이어 내에서 결정이 빠르게 형성되어 많은 내부 응력이 발생하고 부품 변형을 초래하기 때문에 출력이 까다로운 것으로 알려져 있습니다.
Polymaker의 기술은 이 응력을 감소시킬 뿐만 아니라 부품의 기계적 특성을 향상시킵니다. 이 기술은 폴리머의 결정화 속도를 늦추어 인쇄 중 각 레이어 내에 작고 빠른 결정이 형성되는 것을 방지합니다. 대신 여러 레이어가 인쇄된 후 결정이 형성될 시간을 주어 레이어를 가로질러 큰 결정을 서서히 형성하게 합니다. 이러한 레이어 간 결정은 층간 접착을 크게 향상시킵니다. 이것이 Polymaker가 인쇄 후 어닐링(annealing)을 권장하는 이유이기도 합니다. 어닐링은 부품이 최대 결정화 정도에 도달하도록 하여 최고의 열적 및 기계적 특성을 제공합니다.
휨을 줄이는 방법 요약
“재료 과학이 페이지를 읽기 전에 이 사이트의 ” 페이지를 확인하세요. 이는 휨이 실제로 왜 발생하는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
출력을 시작할 때 베드가 수평인지와 Z-하이트가 올바른지 확인하세요.
선호하는 베드 접착 방법을 사용하세요. 우리는 Magigoo 라인이나 Vision Miner 나노 폴리머 라인의 베드 접착제를 매우 선호합니다.
재료가 응력을 해소할 시간과 내부 운동을 증가시키기 위해 느리고 뜨겁게 출력하세요.
브림을 사용하여 출력하세요.
사용 중인 재료에 맞는 적절한 프린트 설정을 숙지하세요.
유사한 용도에서 수축률과 내부 응력이 낮은 재료(Plymax PLA, PLA Pro, PETG, CFR-ABS, PolyMide CoPA 등)를 사용해보세요.
밀폐형 3D 프린터를 사용하거나 기계용 인클로저를 제작하되 부품 과열 가능성을 이해하세요.
출력 중 빌드 플레이트가 온도를 유지하고 있는지 확인하세요.
델라미네이션은 베드 접착이 좋은 키 큰 부품에서 발생합니다. 이 문제를 해결하려면 부품의 밀도를 줄이거나 밀폐된 환경에서 출력하거나 다른 재료를 사용해야 합니다.
층 간 얽힘을 늘리기 위해 더 큰 직경의 노즐로 출력하세요.
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