내 3D 프린터와 호환되는 필라멘트는? 종류별 완벽 가이드

이미 3D 프린터를 갖고 계시다면 PLA, ABS 정도는 아실 겁니다. 어쩌면 PETG, TPU, ASA 같은 덜 대중적인 필라멘트도 시도해보셨을 수 있습니다. 그런 필라멘트 스풀을 사기 전에 내 3D 프린터가 그 특정 열가소성 수지와 호환되는지 아는 건 유용합니다.

간단히 말해, 일반 3D 프린터로 어떤 필라멘트를 출력할 수 있을까요?

보우덴(Bowden) 타입과 다이렉트 드라이브(Direct Drive) 3D 프린터 모두 ABS, PLA, PETG, ASA, TPU, PTE 출력이 가능합니다. 다만 보우덴 프린터는 유연한 필라멘트를 보우덴 튜브로 밀어 넣기 어려워 일반적으로 더 힘들어합니다. 마모성 필라멘트 출력엔 더 내구성 강한 노즐 사용이 보통 권장됩니다.

대부분 컨슈머급 프린터가 출력 가능한 필라멘트

사용 가능한 필라멘트 종류는 익스트루더 타입, 노즐 소재, 인클로저 사용 여부에 따라 크게 달라집니다. 그럼에도 거의 모든 프린터 셋업에서 성공적으로 출력할 수 있는 인기 열가소성 수지의 넓은 스펙트럼이 존재합니다.

엔더 3(Ender 3) 같은 데스크톱 3D 프린터에서는 기본적으로 PLA, ABS, PETG가 해당됩니다. 나일론, 폴리카보네이트, 심지어 TPU 같은 다른 소재도 이런 기계에서 분명히 출력 가능하지만, 보통 보우덴에서 다이렉트 드라이브 익스트루더로 교체, 더 고온 도달 가능한 핫엔드 교체, 더 내구성 강한 노즐 장착, 프린터 인클로저 사용 같은 개조가 필요합니다.

필라멘트 녹는 온도를 항상 고려해야 합니다. 보우덴 셋업 프린터에 딸려오는 대부분 PTFE 튜브는 장시간 고온을 견디지 못해 검게 변하고 망가질 수 있으니, 240°C 이상 출력할 땐 대부분 순정 PTFE 튜브를 고온용 고품질 튜브로 교체해야 합니다. 다이렉트 드라이브 셋업이라면 걱정할 필요 없습니다.

추천 필라멘트 브랜드:

Sunlu PLA
Polymaker ABS
Sunlu PETG

보우덴·다이렉트 드라이브 익스트루더로 출력 가능한 필라멘트

용융 적층 모델링(FDM) 프린터를 쓰신다면 보우덴 또는 다이렉트 드라이브 익스트루더 셋업 중 하나입니다. 보우덴 시스템에서는 드라이브 기어와 핫엔드가 분리돼 있습니다. 드라이브 기어는 보통 프린터 프레임에 장착돼 필라멘트를 PTFE 튜브로 밀어 핫엔드에 넣습니다.

반면 다이렉트 드라이브 시스템은 드라이브 기어가 핫엔드 위에 장착돼 필라멘트를 노즐로 직접 밀어 넣습니다. 둘 다 같은 기능을 하지만 각 시스템마다 장단점이 있습니다.

보우덴 시스템은 보통 PTFE 튜브 마찰을 보상하기 위해 더 많은 가속과 리트랙션이 필요하지만, 드라이브 기어와 핫엔드가 분리돼 노즐 쪽 무게가 훨씬 가벼워 더 빠르고 정밀한 출력이 가능합니다. 보우덴 시스템 단점은 마모성·유연 필라멘트가 PTFE 튜브에 달라붙어 손상시킬 수 있어 사용 가능한 필라멘트 종류가 더 제한적이라는 점입니다.

다이렉트 드라이브 셋업은 드라이브 기어가 핫엔드 위에 있어 프린트 헤드가 더 무겁고, 이로 인해 더 많은 흔들림과 때로 움직임 부정확을 유발합니다. 반면 다이렉트 드라이브 익스트루더는 압출·리트랙션 관련 문제가 적고 더 다양한 필라멘트를 사용할 수 있습니다.

요약하면, 좋은 결과를 얻을 수 있긴 하지만 보우덴 타입 프린터는 유연하거나 마모성 필라멘트 출력에 적합하지 않습니다. 3D 프린팅계에서 현재 가장 인기 있는 유연 필라멘트는 열가소성 폴리우레탄, 즉 TPU입니다. '마모성 필라멘트'란 나무나 금속 등 다른 소재가 일정 비율 포함된 열가소성 수지를 말합니다.

하지만 모든 TPU가 동일하지 않아, 좀 더 경질인 TPU는 보우덴 익스트루더로도 출력 가능하지만, 고무줄처럼 거의 고무에 가까운 닌자플렉스(NinjaFlex) 같은 건 튜브로 밀어 넣기 힘들어 출력하기 어렵습니다.

엔더 3(보우덴 타입 프린터)로 TPU 출력하는 법을 다룬 전체 가이드도 썼으니 꼭 확인해보세요.

인클로저 없이 출력 가능한 필라멘트

대부분 컨슈머급 3D 프린터는 비용, 무게, 크기 절감을 위해 인클로저 없이 설계·출고됩니다. 인클로저는 출력물을 외풍과 온도 변화로부터 보호하고 먼지를 막으며, 출력 시 일부 필라멘트가 내뿜는 흄을 가둡니다. 인클로저 내 안정적 온도는 일부 필라멘트 출력에 큰 도움이 되지만, 많은 필라멘트에 필수 조건은 아닙니다.

PLA, PETG, TPE, TPU는 인클로저 없이도 완벽히 출력 가능합니다. 반면 ASA와 ABS는 인클로저 사용을 권장하지만, 작은 모델은 인클로저 없이도 출력할 수 있습니다. ASA나 ABS로 큰 모델을 출력하면 인클로저 없이 거의 확실히 휘어집니다.

저렴하고 불연성인 인클로저를 찾으신다면 크리얼리티(Creality) 제품을 추천합니다.

더 높은 압출 온도가 필요한 필라멘트

프린터마다 최대 출력 온도가 다르고, 주로 핫엔드가 얼마나 뜨거워질 수 있는지가 결정합니다. 이뿐 아니라 노즐, 다이렉트 드라이브냐 보우덴이냐도 특정 3D 프린터가 출력할 수 있는 필라멘트 종류를 결정합니다. 핫엔드가 더 높은 온도를 낼 수 있으면 더 많은 필라멘트 종류를 출력할 수 있습니다.

제조사 스펙엔 280°C 같은 고온이 명시돼 있어도(엔더 3 기준), 다른 제한 요인이 범위를 제한합니다. 예를 들어 보우덴 타입 프린터에서 저품질 PTFE 튜브를 쓰면 240°C 또는 250°C 이상 출력은 피해야 합니다.

더 고온 도달 가능한 핫엔드로 교체하려 한다면, 프린터 펌웨어의 최대 온도 안전 제한도 풀어야 할 겁니다. 일부 핫엔드는 히트브레이크로 PTFE 튜브를 히트블록에서 떨어뜨려 PTFE 튜브 손상 걱정을 덜어주기도 합니다.

대부분 취미용 3D 프린터, '프로슈머' 범주 제품조차 산업용 3D 프린터에서 쓰는 PC-ABS, 폴리카보네이트 등 인기 열가소성 수지에 필요한 온도를 달성하지 못합니다.

가장 일반적인 노즐 타입별 사용 가능 필라멘트

노즐 종류에 대해 처음 들어보신다면, 아마 브라스(황동) 노즐이 장착돼 있을 겁니다. 노즐은 스테인리스강, 경화강, 심지어 루비로도 만든다는 걸 아시면 흥미로울 겁니다. 각 노즐 타입마다 용도가 다르고, 당연히 가격도 다릅니다.

노즐 종류별로 출력하기 좋은 필라멘트도 다르니, 각 노즐을 간단히 짚고 넘어가겠습니다.

브라스 노즐

브라스 노즐이 가장 흔히 쓰입니다. 브라스는 열전도율이 좋아 노즐 온도가 히터 블록 온도에 훨씬 가깝게 유지돼 출력하기 쉽습니다.

단점은 브라스가 상대적으로 무른 금속이라 마모성 필라멘트는 피해야 합니다. 노즐이 손상돼 출력 품질이 떨어지고, 결국 노즐을 못 쓰게 될 수 있습니다.

마모성 필라멘트 출력 계획이 없다면 좋은 품질의 브라스 노즐이 단연 최선입니다. 저렴하고 빠르며 훌륭한 출력을 냅니다. PLA, ABS, PETG, 나일론, TPE 출력 시 브라스 노즐을 항상 추천합니다.

스테인리스강 노즐

스테인리스강 노즐은 브라스보다 내구성이 좋아 마모성 필라멘트 출력에 쓸 수 있습니다(경화강만큼 좋진 않지만).

열전도율은 브라스보다 떨어지므로, 온도 설정을 조정하고 테스트해 적정 파라미터를 찾아야 합니다. 또한 처음엔 출력 속도를 낮춰 시도해보길 권장합니다.

가장 중요한 건, 스테인리스강 노즐이 FDA 식품 안전 인증을 받았다는 점입니다. 음식 관련 프로젝트에 쓸 수 있습니다. 스테인리스강 노즐은 모든 필라멘트에 쓸 수 있지만, 마모성 필라멘트 반복·과도 사용엔 여전히 권장하지 않습니다.

경화강 노즐

경화강 노즐은 극도로 내구성이 강해 마모성 필라멘트로 장기간 헤비한 출력 스프린트를 해도 교체 전까지 오래 버팁니다.

단점은 스테인리스강 노즐보다 열전도율이 더 낮아 원하는 온도 도달에 더 오래 걸리고, 온도 설정 조정이 필요합니다. 내부 표면이 다른 노즐만큼 매끄럽지 않아 다른 노즐 타입 대비 출력 성능이 다소 떨어집니다.

나일론X(NylonX), 우드 필드(Wood-filled), 메탈 필드(Metal-filled), 세라믹 필드(Ceramic-filled), 왁스 필드(Wax-filled), 야광 필라멘트 같은 마모성 필라멘트 출력 시 경화강 노즐 사용을 고려하세요.

특별 언급: 올슨 루비 노즐(Olsson Ruby Nozzle)

올슨 루비 노즐은 흔한 노즐이 아닙니다. 베이스에 루비 팁이 달린 브라스 노즐입니다. 브라스 베이스로 열전도율을 확보하면서, 루비 팁이 매우 강해 어떤 필라멘트든, 가장 마모성 강한 것도 쓸 수 있습니다.

성능과 내구성이 뛰어나지만 비쌉니다. 거의 마모성 필라멘트만 써야 하는 매우 특정한 출력 니즈가 있을 때만 고려하세요. 마모성 필라멘트를 가끔 쓰고 대부분 PLA나 ABS를 출력한다면, 루비 노즐은 극도로 비용 비효율적입니다.