1.75mm vs 3mm 필라멘트: 장단점 비교와 선택 가이드

3D 프린팅에서 가장 대중적인 필라멘트 직경은?

3D 프린팅에서 압도적으로 대중적인 직경은 1.75mm입니다. 이 직경 사용자 비율이 매일 꾸준히 늘며 얇은 필라멘트 쪽으로 기울고 있습니다. 사실상 모든 가정용 3D 프린터 제조사가 1.75mm 호환 기기만 팝니다.

프린터 문제(하드웨어, 펌웨어, 어떤 부품이든) 생기면(생깁니다), 웹 포럼 어디서든 해결책 찾기 쉽습니다. 단, 1.75mm 프린터여야 합니다. 아니면 도움받기 매우 힘들고 정보도 구닥다리일 겁니다.

게다가 업계 거의 모든 개선과 혁신이 1.75mm 프린터 기준으로 만들어집니다.

1.75mm 필라멘트 장단점

1.75mm 필라멘트 장점

앞서 말했듯 시장이 이 직경을 취미/데스크톱 3D 프린터 시장 표준으로 정했습니다. 그래도 이 트렌드 뒤 이유를 아는 건 흥미롭습니다.

더 빠른 출력 속도

오브젝트 출력하려면 필라멘트를 녹여 디지털 모델대로 놓아야 합니다. 핫엔드 통과하는 모든 플라스틱이 작업 온도에 도달해야 하죠. 히팅 블록 열이 노즐과 배럴을 통해 필라멘트로 단순 열전도돼 전달됩니다. 열이 필라멘트 주변부에서 중심축으로 전달되는 속도는 주로 플라스틱 종류와 형상에 달렸습니다. 따라서 더 두꺼운 필라멘트는 같은 심부 온도 도달에 더 오래 걸립니다.

녹는 시간이 적으니 노즐 통과 플로우율을 높일 수 있고, 이는 출력 속도 증가로 이어집니다.

덜한 전력 필요

두 필라멘트 단면적을 비교하면 3mm 필라멘트 단면적이 1.75mm의 거의 3배입니다. 이로 인해 노즐 내 압력도 1.75mm 대비 배가 됩니다. 이 압력을 내려고 익스트루더가 충분한 힘을 내야 하고, 못 내면 스테퍼 모터가 스텝을 놓칩니다(스킵).

1.75mm 필라멘트는 더 적은 밀어내기 힘이 듭니다. 즉, 더 작고 덜 강력한 스테퍼 모터로도 기계가 잘 돌아갑니다.

익스트루더 크기 축소

방금 말했듯 두꺼운 필라멘트 압출엔 더 많은 힘이 듭니다. 초기 제조사들은 더 강력한 모터로 3mm 필라멘트 밀었는데, 익스트루전 시스템 무게와 부피가 커지는 부작용이 있었습니다. 다이렉트 타입 익스트루더에선 이 추가 질량이 과도한 관성을 만들어 원치 않는 진동을 낳고, 이게 출력물에 전해져 끔찍한 흔들림(웜블)을 만듭니다.

1.75mm 필라멘트는 기어 감속 없는 익스트루더에 더 낮은 토크(따라서 더 작은) 스테퍼 모터로 쓸 수 있습니다.

높은 시장 구매 용이성

1.75mm 직경 필라멘트가 새 표준이라 어떤 필라멘트 매장에서도 이 직경 재고 찾기 쉽습니다. 색상과 소재 선택지도 더 많습니다. 많은 필라멘트 제조사가 3mm 롤을 안 만듭니다. 리셀러들도 PLA 위주로 1.75mm 재고를 더 많이 둡니다. PLA가 전체 필라멘트 중 가장 널리 쓰이니까요.

1.75mm 필라멘트 단점

1.75mm 필라멘트 선택 이유 많지만 단점도 있습니다:

치수 공차( dimensional tolerance)가 더 작음

'1.75mm'는 공칭값이지만 실제 필라멘트엔 치수 공차 마진이 있습니다. 구간마다 더 얇거나 두꺼울 수 있고, 단면이 원이 아닌 타원 허용됩니다. 요즘 제조사 품질이 점점 좋아지지만 100% 완벽한 필라멘트는 없습니다.

±0.1mm 편차는 1.75mm 필라멘트에서 3mm 필라멘트 같은 편차보다 더 높은 오차율입니다. 그래서 저가 필라멘트는 출력 중 잼(과대 치수)이나 저압출(미달 치수) 유발 경향이 있습니다.

이 단점에도 제조사들은 필라멘트 최대 공차를 지속 개선해왔습니다. 극단적 예가 프루사멘트(Prusament)로, 각 롤별 품질을 QR코드로 확인 가능합니다. 아래 사진처럼 그 롤 공차는 사람 머리카락 굵기 이내였습니다.

엉키기 쉬움

1.75mm 필라멘트가 더 얇고 가벼워 코일 다룰 때 끝을 놓치면 스스로 엉킵니다. '매듭'이 잘 안 보이고, 대부분 사용자 모르고 출력 시작했다가 나중에 필라멘트 잠겨 출력이 망가지고 프린터 심각한 손상까지 갈 수 있습니다.

더 잘 휨

유연한 필라멘트(TPU 등) 출력 시 1.75mm 롤이 3mm보다 문제 더 생깁니다. 노즐 부근 도달 시 필라멘트 축 방향 장력이 증가합니다. 이 압축이 배럴과 익스트루더 사이 자유 구간에서 필라멘트 휘어짐 유발. 보우덴 타입 프린터면 문제 더 커집니다.

3mm 필라멘트 장단점

3mm 필라멘트 장점

지금까진 1.75mm가 훨씬 나아 보이지만, 두꺼운 필라멘트 출력에도 장점이 있습니다.

수분 흡수 적음

생각과 달리 두꺼운 필라멘트가 수분 영향 덜 받습니다. 표면적/부피 비율이 낮아 외부만 먼저 포화돼 내부를 보존합니다.

압출 플로우 증가 가능

더 넓은 노즐과 결합하면 3mm 필라멘트로 매우 높은 플로우율 압출 가능. 적절한 출력 파라미터로 대형 오브젝트에서 출력 속도 증가 달성 가능. 2mm 노즐로 출력하는 다음 영상 참고.

1.75mm 필라멘트론 불가능한 출력입니다. 우선 직경이 노즐 직경보다 작아 노즐 실린더 압축 없이 그냥 통과해버려 정밀도 대폭 손실되니까요.

보우덴 시스템에 더 적합

보우덴 타입 프린터 주 단점은 필라멘트가 이동 중 휘거나 압축되기 쉽단 건데, 두꺼운 필라멘트면 이게 더 어렵습니다.

3mm 필라멘트 단점

덜 대중적인 직경 선택엔 역시 단점이 따릅니다. 단순 불운 탓이 아니라 시장이 다음 이유들로 이 직경을 거의 버린 겁니다:

보통 더 비쌈

3mm 필라멘트 제조 단가가 더 듭니다. 제조사들이 1.75mm를 점점 더 많이 생산해 시장이 더 경쟁적이기 때문입니다. 이 직경 고유 특성 때문이 아니라 단순 규모의 경제 때문입니다.

우징(Oozing) 증가

이런 핫엔드에선 용융 볼륨이 커서 출력 시작 시 노즐 팁 드립(누수)이 훨씬 심합니다. 올바른 리트랙션 속도·거리 파라미터 잡기도 더 어렵습니다. 큰 노즐(예: 0.8mm)로 출력해보셨다면 비슷한 경험 하셨을 겁니다.

치수 정밀도 낮음

노즐 폭이 정밀도를 정하지만, 0.1mm 노즐을 3mm 익스트루전 시스템에 쓸 순 없습니다. 핫엔드 압력이 너무 높아서 감속 기어 있는 익스트루더도 감당 못 합니다. 결과적으로 대부분 노즐 직경이 더 넓은데, 이게 정밀도 손실의 실제 원인입니다.

왜 3D 프린팅에 필라멘트 직경 표준이 두 개나 있나?

몇 년 전만 해도 3D 프린팅은 대학이나 연구원들 기술이었습니다. 기계 입력 소재 정할 때 3mm를 택했는데, 단순 이유로 이 직경이 이미 존재했으니까요. 3mm 롤은 다른 기술(플라스틱 사출 등)로 만든 ABS 파츠 용접용으로 쓰이던 거라 초기 설계자들이 기존에 있던 걸 가져다 기계 만들 때 썼습니다.

RepRap 프로젝트 탄생 후 많은 3D 프린터 제조사·메이커들이 더 얇은 필라멘트 쓰면 익스트루전 능력 최적화하면서 많은 부품 크기 줄일 수 있음을 깨닫습니다. 그때부터 1.75mm 필라멘트가 3D 프린팅 표준이 됐고, 대부분 필라멘트 제조사가 여전히 두 사이즈 다 공급하지만 주류는 1.75mm입니다.

1.75mm 기계에 3mm 필라멘트 쓸 수 있나?

실수로 3mm 롤 샀으면 일단 판매자에게 반품 시도하세요. 판매자 안 바꿔주면 3mm 쓰는 사람에게 팔아보세요. 이 조언별 도움 안 되실 겁니다. 1.75mm 프린터에 3mm 롤 쓸 수 있는지 알고 싶으실 테니까요.

3mm 필라멘트는 1.75mm 익스트루더 구멍에 안 들어갑니다. 시도조차 못 합니다. 억지로 들어가는 기괴한 프린터라도 쓰지 마세요. 기계 전체가 1.75mm용으로 설계돼 있어 부품 영구 손상 위험 큽니다.

3mm 필라멘트 실제 직경은 2.85mm인가?

캘리퍼스로 3mm 필라멘트 직경 재보면 실제론 2.85mm쯤 나옵니다. 이는 PTFE 튜브 내부 직경이 3mm(공칭)라 간섭 생기면 필라멘트 걸리기 때문입니다. 3mm 3D 프린터 쓰시면 제조사 데이터시트 확인해 슬라이서 소프트웨어에 이 파라미터 정확히 설정하세요. 슬라이서에서 필라멘트 직경 바꾸는 건 플로우율 바꾸는 것과 동일합니다.

3mm 프린터를 1.75mm 호환으로 개조 가능할까?

3mm 프린터를 1.75mm로 바꾸는 건 충분히 가능합니다. 사실 최근까지 생각보다 쉬웠습니다. 익스트루더부터 핫엔드까지 압출 시스템 부품만 교체하면 됩니다.

토마스 산라데레(Thomas Sanladerer)가 이 과정을 쉬운 단계별 튜토리얼로 다룬 영상 참고하세요.

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초보자부터 중급자, 전문가까지 두루 추천할 만한 3D 프린터들을 엄선했고, 필라멘트와 업그레이드 파츠도 직접 테스트하고 신중히 골랐습니다. 어떤 걸 선택하든 제 성능을 발휘할 것입니다.