Z축 흔들림
Z축 흔들림이 발생하면 반복되는 작은 레이어 이동처럼 보이는 현상이 보이며 때로는 모든 레이어에서 발생합니다. 흔들림이 경미하면 단순히 출력 표면이 깨끗하지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 슬라이서 설정을 모두 정교하게 조정해도 이 문제는 해결되지 않습니다. 이 문제는 설정의 문제가 아니라 프린터 프레임의 문제입니다.
익스트루더 캐리지 및 핫엔드 구성 조이기
이것은 흔들려 보이는 출력의 가장 흔한 원인일 가능성이 큽니다. 익스트루더 캐리지가 출력물 위에서 계속 움직이며 진동하면 시간이 지나며 나사가 풀리게 됩니다. 특히 3D 프린터로 출력한 부품은 대량 생산된 캐리지나 익스트루더만큼 허용오차가 정확하지 않기 때문에 이 현상이 더 흔합니다. E3D 익스트루더와 E3D 핫엔드를 사용하는 $3,000 이상의 기계에서는 문제가 훨씬 적지만, 프린트된 부품이 장착된 $200짜리 기본형 Prusa i3에서는 더 흔합니다.
그 이유는 더 비싼 기계일수록 모든 것을 잡아주는 고급 부품을 사용하기 때문입니다. 저가형 기계는 허용오차가 약간 있는 프린트 부품을 사용하고 벨트와 베어링을 고정하기 위해 케이블 타이를 사용하기도 합니다. 이 케이블 타이는 시간이 지나면서 늘어나 캐리지가 단단히 고정되지 않게 됩니다.
핫엔드/익스트루더 구성이 쉽게 움직이거나 흔들리는지 자주 확인하세요. 핫엔드를 실온으로 식힌 다음 핫엔드를 직접 잡고 살짝 움직여 보세요. 거칠게 다루지 말고 가볍게 흔들어 보세요. 캐리지나 핫엔드가 흔들리거나 유격이 보인다면 이 문제를 없애기 위해 고쳐야 합니다. 핫엔드에 유격이 없는 기계가 Z-와블이 가장 적습니다.
가능하다면 익스트루더나 핫엔드를 캐리지에 고정하는 나사/볼트를 조여야 할 것입니다. 조여도 문제가 해결되지 않으면 프린트 부품이 마모되었거나 허용오차에서 벗어났는지 확인하세요. 그렇다면 재출력이 필요합니다. 아니라면 다음 해결책으로 넘어가세요. 오래되었거나 마모된 베어링을 교체하고 베어링과 롤러가 단단히 고정되었는지 확인하세요
수동으로 캐리지를 움직일 때 덜컹거린다면 익스트루더 전체가 단단히 장착되어 있더라도 베어링이 시간이 지나며 느슨해졌을 수 있습니다. 플라스틱 베어링에서 금속 베어링보다 이 문제가 더 자주 발생하는 것은 당연합니다.
이 베어링 문제는 리니어 레일이나 롤러가 있는 알루미늄 익스트루전이 아닌 리니어 로드(스무스 로드) 방식 프린터에 특유합니다. 리니어 레일은 선호되며 이 문제가 발생하지 않습니다. Ender 3처럼 롤러가 있는 프린터의 경우 롤러 너트를 돌려 알루미늄 익스트루전에 단단히 고정하세요. 롤러가 자유롭게 회전해서는 안 됩니다. 이 너트는 단순한 방향 규칙(오른쪽으로 조임)처럼 동작하지 않습니다. 한쪽에 더 많은 압력이 걸리고 다른 쪽은 적게 걸리므로 한 바퀴 돌리면 처음 위치로 돌아올 수 있습니다. 롤러가 단단히 고정될 때까지 돌리고 모든 축에 대해 이 작업을 수행하세요.
스무스 로드(직선봉)가 있는 프린터에서 이 덜컹 검사(rattle test)를 할 때 X 베어링에 작은 틈이 있는지 확인할 수 있어야 합니다.
2년 된 프린터의 베어링을 교체하자 문제가 즉시 해결되었습니다. 이들은 플라스틱 베어링을 사용한 Lulzbot TAZ 5 기계였고, 교체한 베어링은 유격 없이 리니어 로드를 단단히 잡아주었습니다.
베어링을 제자리에 고정하기 위해 케이블 타이 같은 것을 사용하는 저렴한 기계를 사용 중이라면 케이블 타이를 새 것으로 교체하거나 베어링을 단단히 고정할 수 있는 프린트 부품을 온라인에서 찾아 출력해야 합니다. 대부분의 사람들은 이 문제를 줄이기 위해 리니어 레일을 선호하게 되었습니다.
핫엔드와 노즐이 제대로 그리고 단단히 설치되었는지 확인하세요
각 핫엔드 구성은 약간 다르게 조립해야 하지만, 모두 가열된 핫엔드 상태에서 최종 조임을 해야 합니다.
핫엔드가 가열되면 금속이 팽창하여 한때 단단하던 노즐/히터 블록에 작은 틈이 생길 수 있습니다. 이는 프린트 중 히터 블록이 덜컹거리게 하여 출력물에 보기싫은 와블을 일으킬 수 있습니다. 히터 블록이 뜨거울 때 느슨하거나 노즐에 과도한 재료가 자주 붙어 떨어뜨려야 한다면 이 부품들을 조여야 할 가능성이 큽니다.
우리는 항상 노즐과 히터 블록의 최종 조임을 240°C로 가열된 상태에서 적절한 장갑과 도구를 사용해 하도록 권장합니다. 화상 위험이 높으니 극도로 주의해서만 수행하세요. 실온에서 핫엔드/노즐을 조이면 240°C에서는 느슨해질 수 있습니다.
또한 과도하게 조이지 않도록 주의하세요. 우리는 과도한 조임으로 인해 여러 히터 블록, 노즐 및 히트브레이크 배럴을 파손한 경험이 있습니다. 이러한 부품은 특히 뜨거운 상태에서 압력에 의해 쉽게 부러질 수 있습니다. 핫엔드를 가열한 상태에서 노즐을 조일 때는 노즐과 히트 블록이 느슨하지 않고 프린트 중 풀리지 않을 정도로만 조이고 힘으로 억지로 조이지 마세요.
핫엔드가 여전히 덜컹거리고 하니스가 단단한 것을 확인했다면 노즐, 히트 블록 또는 전체 핫엔드를 업그레이드하거나 교체해야 할 수 있습니다. 품질이 낮은 부품은 허용오차가 좋지 않아 나사에 틈이 생깁니다. 비용을 절약하려 시도할 수는 있지만 이런 이유로 평판 좋은 제조업체의 제품을 구매하는 것을 권장합니다.
빌드 플레이트가 단단히 고정되었는지 확인하세요
익스트루더 캐리지와 베어링과 마찬가지로 출력 베드에 흔들림이 없어야 합니다. CoreXY 기계는 베드가 상하로만 움직이므로 이 문제에 영향을 덜 받습니다.
카르테시안(직교) 기계의 경우 베드에 유격이나 덜컹거림이 있으면 핫엔드의 덜컹거림과 마찬가지로 Z-와블을 유발합니다. 프린팅하지 않을 때, 그리고 베드가 실온일 때 상하좌우로 잘 흔들어 보세요. 프린트 베드는 기계 전체가 움직이면서 발생하는 것 이외에 움직임이 없어야 합니다. 베드의 베어링, 롤러 또는 하니스에 유격이 있다면 이를 고쳐야 합니다.
오래된 저가형 DIY 기계에서는 빌드 플레이트 하니스가 케이블 타이로 베어링에 고정되어 있었습니다. 이러한 케이블 타이는 약 한두 달의 출력 후 늘어나는 경향이 있습니다.
캐리지와 마찬가지로(리니어 레일 경우 제외) 시간이 지나며 마모된 플라스틱 베어링이 있으면 교체해야 합니다. Ender 3와 같은 롤러가 있는 프린터의 경우 롤러가 프레임을 단단히 잡을 때까지 너트를 돌리세요.
마지막으로 베어링을 빌드 플레이트에 연결하는 부품들이 단단히 조여져 있고 허용오차 내에 있는지 확인하세요. 유리나 다른 프린트 표면을 제거한 뒤 모든 연결 나사를 조이세요. 이 나사들도 시간이 지나며 풀립니다.
모든 벨트 조이기
모든 하니스가 단단히 고정되어 있고 익스트루더와 빌드 플레이트에서 덜컹거림이 전혀 없음을 확인한 다음, Z-와블의 다음으로 흔한 원인은 느슨한 벨트입니다.
다른 곳에서 설명했듯이 벨트를 과도하게 조일 수는 있지만, 벨트를 케이블 타이로만 연결한 저가형 기계에서는 그렇게 되기 어렵습니다. X축과 Y축 벨트는 손으로 눌러보았을 때 탄력이 있고 늘어짐이 없어야 합니다.
벨트에 처짐이 있다면 조여야 합니다. 업그레이드되지 않은 저가형 기계라면 벨트를 고정한 케이블 타이를 잘라 플라이어로 당기며 새 케이블 타이를 채워 조이세요. 벨트가 이전보다 더 팽팽하고 케이블 타이가 모든 것을 잡아 벨트가 미끄러지지 않도록 하세요.
벨트 텐셔너가 없는 프린터에는 벨트 텐셔너를 추가하는 것을 권장합니다. 다행히 인기 있는 Ender 3 V2는 기본 장착되어 있습니다. 벨트가 손으로 눌렀을 때 탄력 있게 느껴질 때까지 조이세요. 느슨한 벨트는 분명히 Z-와블 및 다른 문제를 초래합니다.
벨트 조임용 노브가 없다면 Thingiverse에 특정 기계 설정에 맞는 파일이 있을 가능성이 큽니다.
이를 추가할 때는 과하게 조일 수 있으니 주의하세요. 노브를 돌려 벨트가 손으로 눌렀을 때 매우 탄력 있게 느껴질 때까지만 조이세요. 이를 위한 정확한 과학적 방법은 없고 처짐이 전혀 없도록 하는 것이 목표입니다.
흔들리거나 휘어진 로드(봉)을 확인하세요
얇은 나사산 M5 또는 M6 Z-로드를 사용하면 시간이 지나며 로드가 흔들리거나 휠 수 있습니다. 두꺼운 M8 또는 M10 리드스크류로 업그레이드하면 Z-와블을 크게 줄이고 로드 휨을 방지할 수 있습니다.
불안정성은 프린터를 Z축으로 위아래로 움직여 쉽게 관찰할 수 있습니다. 흔들리는 Z-로드는 안티-와블 커플링(anti-wobble coupling)으로 안정화할 수 있지만, 이는 실제로 휜 로드를 교체하거나 더 두꺼운 리드스크류로 업그레이드하는 것을 대체하지는 않습니다. 기계를 자주 운반하지 않는 이상 심하게 휜 로드는 드물지만 이런 경우 교체가 필요합니다.
Thingiverse 등지에는 toolson의 "anti-wobble coupling" 같은 여러 모델이 있으며, 나사산 Z축 로드의 와블을 완화하는 데 효과적입니다. 그러나 실제로 휜 로드를 고치지는 못하며, 더 두꺼운 리드스크류로 업그레이드하는 것이 더 나은 해결책입니다.
안티-백래시(anti-backlash) 스프링 장착 너트 추가하기
이러한 안티-백래시 너트는 보통 더 두꺼운 리드스크류를 위해 설계되며 Z축 상하 이동 시 백래시를 방지하는 데 큰 도움이 됩니다.
설명이 약간 헷갈릴 수 있지만 이러한 스프링과 추가 너트를 사용하면 덜컹거림이 훨씬 줄고 출력물이 Z-와블처럼 보이는 현상이 크게 줄어듭니다. 안티-백래시 부품은 리드스크류의 피치와 동일해야 하므로 피치를 확인하세요. 대부분의 8mm 리드스크류는 피치가 2이지만 업그레이드 시 프린터 사양이나 구매 부품에서 확인해야 합니다.
또한 해당 부품들을 추가하려는 프린터에서 실제로 사용할 수 있는지도 확인하세요.
가이드 로드 및 나사산 로드에 윤활유를 바르기
X축과 Y축 가이드 로드는(리니어 로드 프린터 사용 시) 캐리지가 자유롭게 이동할 만큼 부드러워야 합니다. Z축의 가이드 로드(나사산이 없는 것)도 캐리지가 건너뛰거나 베어링이 걸리지 않고 Z 방향으로 움직일 만큼 부드러워야 합니다. 대부분의 프린터는 자체 윤활 베어링을 사용하지만 잦은 출력 후에는 이들도 윤활이 필요합니다. 베어링이 걸리거나 출력 중 이동에 문제가 있다면 Z-와블이 발생할 수 있습니다.
비나사 가이드 로드에는 백색 리튬 그리스(white lithium grease)를 걸레에 묻혀 바르세요. 모든 축에서 캐리지를 움직여 베어링 전체에 그리스가 고르게 퍼지게 하세요. 이는 문제 해결에 도움이 됩니다.
리니어 레일의 또 다른 장점은 추가 윤활이 필요하지 않을 가능성이 크다는 것입니다.
스무스 로드와 함께 나사산 로드/리드스크류에도 약간의 윤활을 추가해야 합니다. 걸레에 리튬 그리스를 묻혀 위아래로 문지르세요. 나사산 로드가 완전히 마르지 않도록 하세요.
베드가 앞뒤로 부드럽게 움직일 수 있는지 확인하세요
앞서 언급한 레이어 시프트 페이지에서처럼 빌드 플레이트의 한두 모서리를 과도하게 조이면(물론 카르테시안 기계에서만) 베드를 앞뒤로 움직이기 매우 어려워집니다. 이 움직임의 어려움은 스테퍼 모터의 스텝 누락을 초래해 레이어 시프트를 일으킬 수 있고, Z-와블을 유발할 수도 있습니다. 베드가 많은 마찰 없이 앞뒤로 쉽게 움직일 수 있도록 하세요.
부품이 너무 높고 가늘지 않나요?
이 문제는 CoreXY 기계보다는 빌드 플레이트가 앞뒤로 움직이는 카르테시안 3D 프린터에서 더 자주 발생합니다. 키가 크고 가는 출력물은 베드가 앞뒤로 이동할 때 흔들릴 수 있습니다. 완벽한 베드 접착을 위해 아무리 브림을 많이 사용해도, 키가 크고 가는 부품은 베드 이동 중에 흔들릴 가능성이 큽니다.
이 흔들림은 출력물의 상단에는 Z-와블을 만들고 하단은 멀쩡하게 보이게 합니다.
솔직히 말해 이 문제에 대한 완벽한 해결책은 없습니다. 출력물에 수동으로 앵커를 설계해 키가 커질수록 더 단단히 고정되게 할 수는 있지만, 그냥 매우 키가 크고 가는 부품을 그대로 출력하면 이 Z-와블이 발생할 가능성이 큽니다.
추가 앵커를 설계할 수 없다면 얇은 전시용 부품을 출력 후 접착할 수 있도록 두 조각으로 나눠 출력해야 하는 경우가 많습니다.
아래는 Cura를 통해 아주 간단한 앵커를 부품에 추가하는 방법 요약입니다.
부품 고정(앵커) 방법:
키가 크고 가는 부품의 덜컹거림을 방지하는 더 나은 방법이 있을 수 있지만, 우리가 아는 가장 쉬운 방법은 Cura에서 출력물을 고정(앵커)하는 것입니다.
아래 예시는 Deadpool 모델의 두 개의 가는 검 예시입니다. 아무 앵커도 추가하지 않으면 카르테시안 기계가 빌드 플레이트를 앞뒤로 흔들어 이 검들의 상단 절반이 매우 보기 흉해지거나(완전히 떨어져 나가지 않았다면) 망가질 수 있었습니다.
Cura는 이제 메인 출력물과 교차하는 두 번째 모델을 불러올 수 있으며, 전체 파트를 서포트로 출력하도록 설정할 수도 있습니다. 즉, 메인 구조물의 서포트 역할만 하는 두 번째 객체를 끌어다 놓을 수 있습니다.
위 예시의 직사각형은 얇아 재료를 많이 사용하지 않으면서도 검의 고정을 연장합니다. 모델에 맞는 형태를 불러온 뒤 그 모델을 선택하고 “Per Model Settings”(모델별 설정)를 클릭한 다음 “Print as Support”(서포트로 출력)를 선택하세요.
형태를 “서포트로 출력”으로 변경한 후 그 형태를 키가 크고 가는 출력물 위로 끌어다 놓으세요.
“레이어 모드”에서 보듯 이 전체 형태는 이제 서포트 구조가 되어 키가 크고 가는 출력물을 고정해 앞뒤 흔들림을 방지하는 데 도움이 됩니다.
앞서 말했듯 다른 방법도 있을 수 있지만, 이 방법은 슬라이싱 소프트웨어 내에서 바로 적용할 수 있어 가장 간단한 방법 중 하나입니다.
Z-와블에 대한 수정 요약
• 핫엔드를 프린터에 연결하는 모든 볼트와 나사를 조이세요.
익스트루더 캐리지의 프린트 부품 교체가 필요한지 확인하세요.
X축 캐리지의 모든 덜컹거림을 줄이세요.
리니어 로드 방식 기계에서는 오래되었거나 마모된 베어링을 교체하세요.
Ender 3와 같은 알루미늄 익스트루전 프레임을 가진 프린터에서는 롤러를 조이세요.
핫엔드 설정을 240°C로 가열한 상태에서 조이고 과도하게 조이지 않도록 하세요.
베드의 모든 와블을 제거하세요. 필요 시 베어링을 교체하고 모든 하니스를 조이세요.
X축과 Y축 벨트를 모두 조이세요. 처짐이 없어야 합니다.
얇은 나사산 Z축 로드를 사용하는 경우 와블을 줄이고 안내할 수 있는 부품을 출력하세요.
가능하다면 두꺼운 M8 또는 M10 나사형 리드스크류로 업그레이드하세요.
물리적으로 휜 Z축 로드는 교체하세요.
모든 가이드 로드와 나사산 로드에 윤활을 하세요.
빌드 플레이트가 부드럽게 움직이는지 확인하세요.
부품이 너무 키가 크고 가늘어 흔들림을 피할 수 없다면 반으로 자르거나 수동으로 앵커를 설계해야 할 수 있습니다.
향후 업그레이드를 고려한다면 리니어 레일 CoreXY 기계를 생각해 보세요.
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