첫 레이어 컬링 방지: 3D 프린팅 완벽 가이드

3D 프린터 취미생활자라면 한 번쯤은 실패했거나 지저분한 첫 레이어를 경험했을 것입니다. 컬링(Curling)은 여러 이유로 발생하며 때로는 해결이 까다로울 수 있습니다.

첫 레이어가 컬링되는 이유는 기계 보정이 안 되었거나 온도 유도 압력 때문일 수 있습니다.

컬링이나 뒤틀림(Warping)은 3D 프린팅 공정 중 녹은 필라멘트 수축으로 인해 발생합니다. 소재 수축으로 출력물 모서리가 빌드 플레이트에서 떨어지기 전에 들뜨게 됩니다.

마찬가지로 플라스틱을 출력하면 약간 팽창하지만 식으면서 수축합니다. 소재가 과도하게 수축하면 출력물을 빌드 플레이트에서 위로 구부리는 힘을 가합니다.

일부 소재는 다른 소재보다 더 많이 수축합니다. 예를 들어 PC의 수축률은 PLA보다 높습니다. 즉, PC 플라스틱 사용 시 컬링 문제에 더 주의를 기울여야 합니다.

이 기사는 3D 프린트 컬링/뒤틀림에 대해 더 배우고 문제를 피하거나 최소화하는 완전한 가이드 역할을 할 것입니다.

왜 첫 레이어 컬링이 발생하는가?

첫 번째 가닥이나 얇은 레이어의 녹은 필라멘트가 프린터 노즐에서 나와 출력 표면에 접촉하면 엄청난 온도 변화에 노출됩니다.

얇은 레이어

소재는 뜨거운 환경에서 팽창하는 경향이 있습니다. 고체 필라멌이 프린터 노즐에 들어가면 가열되어 팽창합니다. 필라멘트 유형에 따라 뜨거운 필라멘트는 최대 250°C까지 가열될 수 있습니다.

이제 프린터 노즐이 250°C의 녹은 필라멘트를 90°C인 히팅 베드에 증착합니다.

이 온도 차이는 히팅 베드 표면에서 필라멘트의 엄청난 수축을 유발하며, 이는 첫 레이어 컬링의 첫 번째 알려진 원인입니다.

이 문제는 출력 초반부터 실패의 원인이 될 수 있습니다. 그러나 후속 레이어에서 상당히 나타날 수도 있습니다.

특히 컬링의 첫 번째 진짜 원인은 히팅 베드와 압출된 필라멘트 사이의 온도 차이입니다.

실내 온도

첫 레이어 컬링의 두 번째 원인은 3D 프린팅 환경의 주변 공기 요인입니다. 출력 베드가 녹은 필라멘트와 접촉하는 유일한 차가운 물질은 아닙니다.

이 때문에 산업용 3D 프린터는 이러한 영향을 제거하기 위해 히팅 챔버를 갖춥니다. 가정용 프린터도 동봉된 인클로저의 이점을 누립니다.

여전히 오픈 프레임 3D 프린터는 인클로저가 없어 주변 공기에 직접 노출되어 첫 레이어 출력 컬링을 유발합니다.

첫 레이어 컬링을 막는 방법

프린터 베드가 수평이 아니면 첫 레이어 컬링을 목격할 가능성이 높습니다. 고품질의 성공적인 출력을 얻으려면 출력 베드를 반드시 수평으로 맞춰야 합니다.

출력 표면 수평 맞추기

수평인 출력 베드는 소재가 전체 표면에 고르게 압출되게 합니다. 또한 수평인 출력 베드는 고른 첫 레이어 출력을 가능하게 하여 고품질 완제품을 만듭니다.

3D 프린터는 빌드 플레이트 수평 조정을 위해 다양한 메커니즘을 사용합니다. 일부는 출력 표면 아래에 있는 노브를 사용하여 빌드 플레이트 한 모서리의 높이를 변경합니다.

또한 다른 노브를 사용하여 빌드 플레이트 전체를 동시에 조정할 수도 있습니다.

게다가 일부 3D 프린터에는 베드 레벨 센서가 있습니다. 센서는 빌드 플레이트가 휘었는지 감지하고 자동으로 조정합니다.

게다가 프린터 노즐을 베드 한 모서리로 가져간 후 표면 높이를 표준 종이가 간격을 통과하지 못할 지점까지 조정하여 수동으로 출력 베드 수평을 맞출 수도 있습니다.

한 베드 모서리를 조정한 후 나머지 모서리로 이동하여 같은 과정을 모두 마칠 때까지 반복하세요.

Z-오프셋 조정

Z-오프셋은 Z축 홈 위치와 프린터 노즐 팁 사이의 거리입니다. 중요한 것은 Z-오프셋이 고른 첫 레이어를 달성하게 해준다는 점입니다.

이론적으로 Z-오프셋은 출력 표면과 핫엔드 사이의 간격과 동일시됩니다. 고장 난 마이크로스위치, 수평 안 된 베드, 호밍 프로브 같은 오류가 표준 파라미터를 방해합니다.

따라서 단순히 베드를 적절히 수평 맞추면 좋은 Z-오프셋을 달성할 수 있습니다. 훌륭한 첫 레이어의 핵심은 적절한 Z-오프셋과 올바른 베드 수평입니다.

노즐 및 히팅 베드 온도 조절

뜨거운 필라멘트와 빌드 표면 사이의 온도 차이가 첫 레이어 컬링의 주된 이유입니다. 따라서 이 온도 차이를 줄이면 출력 컬링을 방지할 수 있습니다.

게다가 이것이 일부 필라멌 유형으로 3D 프린팅 시 콜드 베드 대신 히팅 베드가 필요한 이유를 알려줍니다.

일반적으로 필라멘트는 베드 온도보다 더 뜨겁습니다. 그래서 히팅 베드 온도를 높이고 노즐 온도를 낮추면 첫 레이어 컬링을 방지할 수 있습니다.

그러나 출력 온도에는 한계가 있으며, 큰 변화는 새로운 많은 문제를 일으킬 수 있습니다.

예를 들어 뜨거운 필라멘트는 더 유동적이고 접착력이 좋습니다. 온도를 낮추면 접착력에 영향을 주고 심각한 필라멘트 막힘을 초래할 수 있습니다.

다양한 온도 범위에서 테스트 출력하여 고품질 제품을 3D 프린팅할 수 있는 온도 값을 선택함으로써 온도 미세 조정을 달성할 수 있습니다.

냉각 팬 끄기

3D 프린팅에서 냉각 팬은 스트링잉을 방지하고 표면 품질을 개선하는 데 사용됩니다.

그러나 찬 공기가 뜨거운 필라멘트 가닥 위로 흐르면 온도 차이와 플라스틱 내 열 응력이 강화되어 결국 첫 레이어 컬링을 유발합니다.

따라서 팬은 출력 베드 주변의 원치 않는 기류 원천입니다. 최상의 첫 레이어를 얻기 위해 냉각 팬을 끄는 것이 좋습니다.

3D 프린터 베드 정기적 청소

3D 프린터 베드 표면을 정기적으로 청소하는 습관을 들이세요. 사용할 때마다 필라멘트 잔여물이 출력 베드 표면에 쌓입니다.

먼지와 오염을 무시하지 마세요. 얇은 먼지와 오염 층도 필라멘트 접착력에 부정적 영향을 미쳐 첫 레이어 컬링을 초래할 수 있습니다.

출력 베드 표면 청소에는 시중에 여러 세정제와 알코올이 있습니다. 예를 들어 이소프로필 알코올(아마존 확인)은 출력 베드 청소에 훌륭합니다.

매월 프린터 베드 표면을 분리하여 비누와 따뜻한 물로 세척할 수 있습니다. 청소 후 다시 장착할 때 만지지 마세요.

접착제 사용

3D 프린팅 시장에는 다양한 베드 접착제(아마존 확인)가 있으며, 각각 훌륭한 결과를 약속하므로 선택할 수 있습니다.

• 블루 페인터 테이프와 캡톤 테이프

이 접착제는 초보자 친화적인 옵션으로 놓치고 싶지 않을 것입니다. 출력 표면에 고르게 한 층을 깔아 사용하세요.

또한 위에 글루 스틱(아마존 확인) 얇은 층을 발라 접착력을 높일 수도 있습니다.

• 헤어스프레이

또 다른 옵션은 헤어스프레이(아마존 확인)를 베드 표면에 직접 뿌리는 것입니다. 그러나 매 출력 후 출력 베드를 청소해야 합니다.

시중에 있는 다른 접착제로는 나노 폴리머와 PVA 글루 스틱이 있습니다.

바닥면 개선

출력 형상은 접착력과 필라멘트 온도 프로파일을 바꿀 수 있습니다. 예를 들어 브림(Brim)을 추가하면 모델에 더 넓은 바닥 면적을 줍니다. 여전히 더 넓은 바닥 면적은 모델이 표면을 더 잘 잡게 합니다.

래프트(Raft)를 사용할 수도 있습니다. 마찬가지로 래프트는 모델 베이스를 늘려 3D 모델에 더 큰 그립을 만듭니다. 게다가 래프트는 프린트된 물체와 별개 개체이므로 출력물을 쉽게 잘라낼 수 있습니다.

이 문제를 우회하는 또 다른 방법은 설계 기초에 마우스 이어(Mouse ears)라고 불리는 얇은 디스크를 추가하는 것입니다. 출력 베드 곳곳에 마우스 이어를 펼칠 수 있지만 보통 날카로운 모서리에 자주 사용합니다.

외부 공기 차단

출력물이 컬링되지 않게 최선을 다해도 여전히 컬링된다면 열린 창문과 에어컨을 확인하세요. 이들은 온도 차이를 일으켜 컬링을 유발하는 주변 공기의 주요 공급원입니다.

인클로저 사용

첫 레이어 3D 프린팅을 시작하면 녹은 필라멘트가 핫엔드와 접촉합니다. 그런 다음 히팅 베드에 퍼지며 첫 레이어는 공정이 끝날 때까지 히팅 베드 온도 부근을 유지합니다.

물체를 따뜻하게 유지하기 위해 인클로저를 사용해야 합니다. 챔버 내 발생한 열을 보존하면 공기 흐름을 피할 수 있습니다.

출력물 컬링을 막는 방법

3D 프린팅 컬링은 소재 수축으로 발생합니다. 이 현상은 프린트 헤드 익스트루더 온도와 베드 온도 차이를 유발합니다. 출력물 가장자리가 컬링되어 들뜨게 됩니다.

출력물 컬링을 막기 위해 다음 기술을 사용할 수 있습니다:

• 빌드 플레이트에 접착제 도포
• 빌드 플레이트 올바르게 수평 맞추기
• 브림 사용
• 래프트 사용
• 초기 레이어 설정 조정
• 냉각을 위한 적절한 팬 설정 사용
• 전면 도어 사용
• 드래프트 실드로 출력

완벽한 첫 레이어 만드는 방법

3D 프린팅에서 첫 레이어는 전체 3D 프린트의 기초입니다. 따라서 첫 레이어를 올바르게 얻는 것이 완벽한 물체를 얻기 위한 전부입니다.

그러나 숙련된 3D 프린터 사용자들도 첫 레이어를 제대로 얻는 것이 쉽지 않다고 증언합니다.

완벽한 첫 레이어를 위한 5단계

• 출력 베드 수평 맞추기
• 첫 레이어 속도 늦추기
• 온도 확인
• 빌드 표면 처리
• 래프트, 스커트, 브림 추가

결론

첫 레이어는 고품질 3D 프린트의 기본 기초입니다. 숙련된 프린터도 때때로 첫 레이어를 올바르게 얻는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

출력 속도, 압출 너비, 베드 온도, 완벽하게 평평한 프린터 베드 같은 세세한 출력 디테일을 올바르게 잡아야 합니다.

이제 첫 레이어 컬링이나 뒤틀림을 유발하는 여러 이유와 이 함정을 피하기 위해 따를 수 있는 단계들을 알게 되었습니다.

또한 이 기사는 일반적인 3D 프린트 컬링이나 뒤틀림을 피하기 위해 따를 수 있는 수많은 방법을 제공합니다.