3D 프린팅 소개
FDM 3D 프린팅이란 무엇인가요?
융합 적층 모델링(FDM)은 전 세계 가정에서 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 형태입니다. 이 공정은 용융된 열가소성 재료를 층층이 압출하여 각 층이 다음 층이 추가되기 전에 식어 고화되도록 하는 것을 포함합니다.
FDM은 절삭 가공(CNC 밀링 등)과 반대되는 적층 제조 방식입니다. 단단한 블록을 깎아내는 대신, FDM은 최종 부품에 필요한 재료만 사용하며, 돌출부를 지지하기 위한 서포트 구조물은 예외입니다. 이러한 서포트는 출력 후 제거되어 폐기됩니다.
FDM 프린팅의 고유성은 주로 세 가지 핵심 영역에서 나타납니다: 사용되는 재료, 3D 모델을 G-code 명령으로 변환하는 슬라이싱 소프트웨어, 그리고 압출 시스템입니다. 모터나 제어 보드와 같은 다른 구성 요소들은 FDM에만 국한된 것이 아니며 많은 디지털 제작 방식에서 공통적으로 사용됩니다.
FDM 프린팅의 장점
FDM 프린팅은 가장 저렴하고 접근성이 높은 3D 프린팅 방법 중 하나로 여겨집니다. SLA나 레진 프린팅과 같은 다른 기술과 비교했을 때, 기계와 재료 모두 비용 효율적입니다. 최근 몇 년간 레진 프린터 가격이 하락했지만, 일반적으로 빌드 볼륨이 작고 소모품 비용이 더 비싸며 사용 난이도가 높습니다.
FDM에서 사용할 수 있는 재료의 다양성은 광범위합니다. 유연 필라멘트, 탄소 섬유 혼합물, 나일론, 폴리카보네이트, 자외선 차단 및 내후성 재료 등을 포함합니다. 다수의 고온 재료도 이용 가능하지만, 종종 밀폐되고 능동적으로 가열되는 환경을 필요로 합니다. 시장에는 수백 가지의 필라멘트 유형이 있으며 각기 강도, 유연성, 내열성 같은 고유 특성을 제공하므로 프린터가 호환되는 익스트루더와 핫엔드를 갖추고 있다면 거의 모든 응용에 맞는 재료를 찾을 수 있습니다.
레진 기반 프린팅 공정과 비교할 때 FDM은 훨씬 더 깨끗하고 사용하기 쉽습니다. 유독성 화학물질을 다루지 않아도 되고 일반적으로 후처리가 적습니다. 이로 인해 FDM은 초보자에게 더 친화적이며 가정용이나 캐주얼 용도에 더 적합합니다.
FDM 프린팅에서 축(axis) 움직임 이해하기
FDM 3D 프린팅에서 축의 방향은 기하학이나 일반 역학 배경이 있는 사람에게도 생소할 수 있습니다. X축은 도구를 좌우로 이동시키고, Y축은 앞뒤로 이동시키며, Z축은 수직 이동을 제어합니다. 직관과 다르게 보일 수 있지만 이러한 명명 규칙은 3D 프린팅 커뮤니티에서 표준입니다.
가장 일반적인 축 구성은 직교(Cartesian) 및 CoreXY 설계를 기반으로 합니다. Cartesian 프린터는 각 축이 자체 스테퍼 모터로 독립적으로 제어됩니다. 일반적으로 빌드 플레이트는 Y 방향으로 움직이고, 핫엔드는 X 방향으로 이동합니다. 전체 캐리지가 Z 방향으로 이동합니다. 이러한 프린터는 종종 '베드 슬링거(bed slinger)'라고 불립니다.
Ender 5 시리즈와 같은 일부 기계는 Cartesian 스타일의 모터 움직임을 사용하지만 수직으로 이동하는 빌드 플레이트를 가지고 있습니다. 이러한 기계들은 단순화를 위해 종종 '갠트리 스타일' 프린터와 함께 분류됩니다. 일반적으로 베드가 Z축으로 수직 이동하는 프린터는 갠트리 스타일로 간주되고, 베드가 Y축으로 앞뒤로 이동하는 프린터는 Cartesian 스타일 또는 더 일반적으로 '베드 슬링거'로 간주됩니다.
CoreXY 기계는 X축과 Y축이 두 개의 스테퍼 모터가 구동하는 벨트 시스템을 통해 동기화된다는 점에서 다릅니다. 이는 더 부드러운 움직임, Z 흔들림 감소, 특히 빠른 인쇄 중 향상된 안정성을 가능하게 합니다. 이러한 이점으로 인해 CoreXY 프린터는 인기를 얻고 있으며 Bambu Lab X1 및 P1 시리즈와 같은 모델에서 찾아볼 수 있습니다.
A1 및 A1 Mini와 같은 프린터는 계속해서 Cartesian 스타일 구성을 사용하며 '베드 슬링거'로 알려져 있습니다.
델타 프린터는 전혀 다른 원리를 기반으로 작동하며, 출력 베드 위에 익스트루더를 위치시키기 위해 삼각형으로 배열된 세 개의 암을 사용합니다. 이들은 고속 인쇄와 우수한 품질을 제공할 수 있지만, 더 높은 프레임을 필요로 하고 Cartesian 또는 CoreXY 대안보다 컴팩트하지 않습니다. 이러한 기계들은 공간과 설치 요구 사항 때문에 덜 일반적으로 사용되지만 뛰어난 결과를 낼 수 있습니다.
익스트루더 유형: 다이렉트 대 보우덴
FDM 프린터는 다이렉트 드라이브 또는 보우덴의 두 가지 익스트루더 유형 중 하나를 사용합니다. 다이렉트 드라이브 익스트루더는 프린트 헤드에 장착된 모터에서 필라멘트를 핫엔드로 직접 공급합니다. 반대로 보우덴 익스트루더는 원격 모터가 필라멘트를 PTFE 튜브를 통해 핫엔드로 밀어 넣습니다.
보우덴 시스템은 프린트 헤드의 무게를 줄여 더 빠른 이동을 가능하게 합니다. 그러나 TPU(유연 필라멘트)와 같은 재료는 다루기 힘들 수 있으며 줄 엉김을 피하기 위해 리트랙션 설정을 정밀하게 조정해야 하는 경우가 많습니다. 다이렉트 익스트루더는 더 나은 정밀도, 유연 재료와의 쉬운 사용성, 일반적으로 향상된 압출 제어를 제공합니다.
진동 보정과 같은 최근 업계 발전은 다이렉트 드라이브 시스템의 무게 단점의 영향을 덜어주었습니다. 결과적으로 더 많은 제조업체가 다이렉트 드라이브 구성을 갖춘 저렴한 모델을 제공하고 있으며 보우덴 구성은 덜 일반적이 되어가고 있습니다.
자세히 읽어보기 익스트루더.
요약
융합 적층 모델링(FDM)은 용융된 열가소성 재료를 층층이 압출하여 각 층이 다음 층을 추가하기 전에 고화되도록 하는 적층 3D 프린팅 공정입니다.
CNC 밀링과 같은 절삭 방식과 달리 FDM은 부품에 필요한 재료와 임시 서포트만 사용하므로 효율적이고 폐기물이 적습니다.
FDM 프린팅은 필라멘트 재료, G-code를 생성하는 슬라이싱 소프트웨어, 압출 시스템의 세 가지 주요 요인에 의존하며 모터와 같은 다른 구성 요소들은 다른 제작 유형과 공유됩니다.
취미용 사용자와 전문가 모두에게 적합한 유연, 보강 및 고온 필라멘트를 포함한 다양한 재료를 제공하는 가장 경제적이고 접근 가능한 3D 프린팅 방법입니다.
FDM 프린터는 여러 모션 시스템으로 제공됩니다: Cartesian(“베드 슬링거”), 갠트리, CoreXY(더 부드러운 동작을 위한 벨트 동기화) 및 Delta(속도와 정밀도를 위한 삼각형 암 위치 지정).
익스트루더는 유연한 필라멘트 제어를 위한 핫엔드에 모터가 부착된 다이렉트 드라이브 또는 더 가볍고 빠른 이동을 위한 원격 모터의 보우덴 방식으로 구분되며, 최신 개선 사항들은 다목적성을 위해 다이렉트 구성을 선호합니다.
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