3D 프린팅 소개
FDM 3D 프린팅이란 무엇인가요?
융해 적층 모델링(FDM)은 전 세계 가정에서 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 형태입니다. 이 공정은 용융된 열가소성 재료를 층층이 압출하여 각 층이 냉각되고 고화된 후 다음 층을 추가하는 방식으로 진행됩니다.
FDM은 CNC 밀링과 같은 절삭 공정과 반대되는 적층 제조 방식입니다. 고체 블록에서 깎아내는 대신, FDM은 부품 자체에 필요한 재료만 사용하며(오버행을 지지하기 위한 서포트 구조물 제외) 이러한 서포트는 출력 후 제거되어 폐기됩니다.
FDM 프린팅의 고유성은 주로 세 가지 핵심 영역에 있습니다: 사용되는 재료, 3D 모델을 G-코드 명령으로 변환하는 슬라이싱 소프트웨어, 그리고 압출(extrusion) 시스템. 모터나 제어 보드와 같은 다른 구성 요소들은 FDM에만 국한된 것이 아니라 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 소모품이 더 비싸며 대체로 사용자 친화적이지 않은 편입니다.
FDM에서 사용 가능한 재료 종류는 매우 다양합니다. 유연 필라멘트, 카본파이버 혼합물, 나일론, 폴리카보네이트, 자외선 차단 및 내후성 재료 등이 포함됩니다. 많은 고온 재료도 사용 가능하지만, 종종 밀폐되고 능동적으로 가열되는 환경이 필요합니다. 시중에 수백 가지의 필라멘트 종류가 있으며 각기 강도, 유연성, 열저항성 등 고유한 특성을 제공하므로, 프린터가 호환되는 익스트루더와 핫엔드를 갖추고 있다면 거의 모든 응용에 적합한 재료를 찾을 수 있습니다.
레진 기반 프린팅 공정과 비교했을 때, FDM은 훨씬 더 깨끗하고 사용하기 쉽습니다. 독성 화학물질을 다루지 않으며 일반적으로 후처리가 적게 필요합니다. 이로 인해 FDM은 초보자에게 더 적합하고 가정용이나 캐주얼 사용에 더 잘 맞습니다.
FDM 프린팅에서 축(축들의) 이동 이해하기
FDM 3D 프린팅에서 축의 방향은 기하학이나 일반 역학 배경이 있는 사람들에게 익숙하지 않을 수 있습니다. X축은 도구를 좌우로 이동시키고, Y축은 앞뒤로 이동시키며, Z축은 수직 이동을 제어합니다. 직관에 반하는 것처럼 보일 수 있지만, 이 명명 규칙은 3D 프린팅 커뮤니티에서 표준입니다.
가장 일반적인 축 구성은 카르테시안(Cartesian)과 CoreXY 디자인을 기반으로 합니다. 카르테시안 프린터는 각 축이 자체 스테퍼 모터로 독립적으로 제어됩니다. 일반적으로 빌드 플레이트는 Y 방향으로 이동하고, 핫엔드는 X 방향으로 이동합니다. 전체 캐리지(carriage)는 Z 방향으로 이동합니다. 이러한 프린터는 종종 '베드 슬링거(bed slinger)'라고 불립니다.
Ender 5 시리즈와 같은 일부 기계는 카르테시안 스타일의 모터 이동을 사용하지만 빌드 플레이트가 수직으로 이동합니다. 이러한 것들은 단순화를 위해 종종 '갠트리 스타일(gantry-style)' 프린터와 함께 분류됩니다. 일반적으로 베드가 Z축으로 수직 이동하는 프린터는 갠트리 스타일로 간주되고, 베드가 Y축으로 앞뒤로 이동하는 프린터는 카르테시안 스타일 또는 더 구어체로 '베드 슬링거'로 간주됩니다.
CoreXY 기계는 X 및 Y 축이 두 개의 스테퍼 모터에 의해 구동되는 벨트 시스템을 통해 동기화된다는 점에서 다릅니다. 이는 더 부드러운 움직임, Z-워블 감소, 특히 빠른 출력 시 향상된 안정성을 제공합니다. 이러한 이점 때문에 CoreXY 프린터는 인기가 높아졌으며 현재 Bambu Lab X1 및 P1 시리즈와 같은 모델에서 찾아볼 수 있습니다.
A1 및 A1 Mini와 같은 프린터는 계속해서 카르테시안 스타일 구성을 사용하며 '베드 슬링거'로 알려져 있습니다.
델타 프린터는 완전히 다른 원리를 사용하며, 익스트루더를 인쇄 베드 위에 위치시키기 위해 삼각형으로 배열된 세 개의 암(팔)을 사용합니다. 이들은 고속 출력과 우수한 품질을 제공할 수 있지만 더 높은 프레임을 필요로 하고 카르테시안이나 CoreXY 대안보다 덜 컴팩트합니다. 공간과 설치 요구사항 때문에 이러한 기계는 훨씬 덜 일반적으로 사용되지만 우수한 결과를 낼 수 있습니다.
익스트루더 유형: 다이렉트 vs 보우덴
FDM 프린터는 다이렉트 드라이브 또는 보우덴 중 하나의 익스트루더 유형을 사용합니다. 다이렉트 드라이브 익스트루더는 프린트 헤드에 장착된 모터에서 필라멘트를 직접 핫엔드로 공급합니다. 반면 보우덴 익스트루더는 원격 모터로 필라멘트를 PTFE 튜브를 통해 핫엔드로 밀어넣습니다.
보우덴 시스템은 프린트 헤드의 무게를 줄여 더 빠른 움직임을 가능하게 합니다. 그러나 TPU(유연 필라멘트)와 같은 재료에서는 어려움을 겪을 수 있고 스트링 현상을 피하기 위해 리트랙션 설정의 정밀한 조정이 필요한 경우가 많습니다. 다이렉트 익스트루더는 더 나은 정밀도, 유연 재료 사용의 용이성, 그리고 일반적으로 개선된 압출 제어를 제공합니다.
진동 보정과 같은 최근 산업 발전으로 다이렉트 드라이브 시스템의 무게 단점은 덜 중요해졌습니다. 결과적으로 더 많은 제조업체가 다이렉트 드라이브 구성을 갖춘 저렴한 모델을 제공하고 있으며, 보우덴 구성은 점점 덜 일반적이 되고 있습니다.
자세히 읽어보기 익스트루더들.
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