3D 프린트 파트 휨 방지: 전문가 설계 팁

3D 프린팅을 위한 설계(DF3DP)는 모든 FFF 프린터에 대한 검증된 팁과 기술을 공유하는 블로그 시리즈입니다. 목표는 비용 절감, 프린트 시간 단축, 첫 시도부터 원하는 파트를 얻도록 돕는 것입니다.

FFF 머신으로 프린팅해 보셨다면 크거나 기묘한 형태의 파트가 휜 것을 본 적 있을 것입니다. 휨은 후처리, 트리밍, 또는 평평해야 할 베이스가 고르지 않게 되는 것을 강요합니다.

휨은 특정 프린터의 결함이 아니라 열 변형의 결과입니다. 열가소성 수지는 가열 시 팽창하고 냉각 시 수축합니다. FFF 층이 뜨거운 상태로 증착된 후 냉각되기 때문에, 각 새 층은 이미 경화된 소재를 당깁니다. 누적된 응력이 파트를 컬링시키거나 빌드 플레이트에서 들뜨게 만듭니다.

기계 측면에서 파트를 따뜻하게 유지해 휨을 방지하는 두 가지 실용적 대책: 가열 빌드 플레이트와 가열 인클로저. 이 솔루션들은 프린트 전체를 안정적인 온도로 유지해 휨을 유발하는 냉각 수축을 제거합니다. 접착제(우리가 사용하는 것들)와 점진적 냉각도 도움이 됩니다. 파트가 수축하는 동안 플레이트에 접착된 상태로 유지되기 때문입니다.

그러나 가장 효과적인 전략은 설계 단계에서 시작됩니다. 3D 프린터도 다른 제조 방법처럼 한계가 있습니다. 예를 들어, FFF 머신이 생산할 수 있는 최소 피처는 노즐 크기와 갠트리 정밀도에 의해 결정됩니다. 설계가 이 한계를 밀어붙이면 휨은 거의 불가피합니다. 다음 다섯 가지 가이드라인은 프린팅 중 평평함을 유지하는 파트 설계에 도움이 됩니다.

1. 필렛과 둥근 형태 사용

날카로운 모서리는 응력을 집중시킵니다. 길고 얇은 섹션이 수축하면 모서리가 들뜨며 많은 휨 예시에서 볼 수 있는 고전적인 '컬링'을 생성합니다. 날카로운 모서리를 필렛으로 대체하면 더 넓은 영역에 응력을 분산시켜 단일 지점의 당김을 줄입니다.

테스트 피스에서 모든 모서리에 필렛을 추가하니 휨이 거의 절반으로 줄었습니다. 둥근 바닥은 빌드 플레이트에서 제거를 쉽게 하는 작은 립도 제공합니다.

수정 후 파트는 평평하게 유지되었고 최소한의 후처리만 필요했습니다.

2. 가장 큰 면을 아래로 향하게 파트 방향 설정

각 층은 수축하려는 더 많은 소재를 추가합니다. 위로 갈수록 단면적이 증가하면 하부 층은 상부 층으로부터 더 큰 당김을 경험해 휨 힘을 증폭시킵니다. 가장 큰 면을 바닥에 두고 프린팅하면 하중을 더 고르게 분산시키고 빌드 플레이트와의 접촉 면적을 늘려 접착력을 향상시킵니다.

같은 잘린 프리즘을 뒤집어 프린팅한 결과, 휨 없이 완벽하게 평평한 바닥을 얻었습니다.

3. 브림 추가

브림은 파트 베이스 주위를 둘러싼 추가 소재 층입니다. 효과적인 바닥 면적을 확대하고, 파트를 들뜨게 할 응력을 흡수하는 '버퍼' 역할을 합니다.

브림은 서포트 구조물에도 견고한 표면을 제공해 수축 시 컬링을 방지합니다. 브림이 대부분의 휨을 흡수해 본체 파트를 평평하게 유지합니다.

4. 필요시 맞춤 브림 설계

표준 브림 설정은 때때로 부족합니다. 특히 불규칙한 접촉점을 가진 복잡한 형태에서는 더욱 그렇습니다. 이런 경우 파트 주요 모서리에 작고 둥근 '도트'를 추가해 맞춤 브림을 만드세요. 이 도트들은 중요 영역에서 표면적을 늘려 프린트를 더 견고하게 고정합니다.

우리의 맞춤 브림은 내장 옵션만큼 잘 작동하며 복잡한 설계에 이상적입니다.

5. 복합 섬유로 하부 층 강화

Markforged Mark Two는 프린트 내에 연속 섬유를 배치해 강성과 치수 안정성을 극적으로 높입니다. 처음 몇 층에 섬유를 추가하면 베이스를 제자리에 고정해 파트 휨을 사실상 불가능하게 만듭니다.

최대 효과를 위해 상단과 하단 표면 모두에 섬유를 배치하세요. 이 샌드위치 구조는 복합재료 설계 가이드에서 설명한 대로 비틀림 강도를 최적화합니다.

강화된 테스트 피스는 설계 변경 없이도 평평하게 유지되었습니다.

추가 팁: 치수 안정성을 위해 Onyx로 프린팅

Onyx는 표준 나일론보다 열 변형에 더 강한 미세 탄소 강화 나일론입니다. Onyx로 프린트된 파트는 휨이 현저히 적어, 섬유 강화 없이도 더 치수 안정적인 결과를 제공합니다.

우리가 제공하는 STL과 MFP 파일로 이 기술들을 시도해 보고 결과를 공유하세요. 질문이나 향후 포스트 제안이 있으시면 printstronger@markforged.com으로 이메일 주세요.