3D 프린팅 스트링(Stringing) 완전 정복: 깔끔한 고품질 출력을 위한 5가지 검증된 전략

3D 프린트 스트링(Stringing)이란?

3D 프린팅 전문가와 애호가 모두 스트링을 일상적으로 마주하는 흔한 문제로 꼽습니다. 3D 프린트 스트링이란 무엇일까요?

스트링은 필라멘트가 3D 프린터 노즐에서 새어 나와서는 안 되는 곳에서 새어 나올 때 발생합니다. 작고 가느다란, 머리카락 같은 필라멘트 조각이 프린트 간격을 차지해 모델을 지저분하게 만듭니다. 무엇보다 스트링은 최종 출력 품질에 부정적인 영향을 미칩니다.

출력 간격이 큰 모델일수록 스트링을 더 많이 경험합니다. 다행히 여러 프린트 설정으로 이 문제를 해결할 수 있습니다. 3D 프린트 리트랙션(Retraction) 설정이 최우선입니다. 리트랙션은 한 구간 출력을 마쳤을 때 익스트루더 노즐이 필라멘트를 뒤로 당겨 필라멘트 누수(오징)를 막아 스트링을 방지합니다. 다시 출력할 때가 되면 프린트 헤드가 필라멘트를 노즐 안으로 밀어 넣습니다.

3D 프린팅 스트링이 발생하는 이유

스트링 또는 플라스틱 오징은 3D 프린팅 과정에서 빈번히 발생합니다. 거미줄이나 머리카락 같은 가는 실이 남기 때문에 쉽게 알아차릴 수 있습니다.

스트링 또는 오징이 발생하는 이유는 몇 가지입니다. 가장 대표적인 원인은 프린트 헤드가 이동하는 동안 필라멘트가 노즐에서 새어 나오기 때문입니다. 프린트 헤드가 빌드 볼륨을 가로지르며 이동할 때 미세한 필라멘트 조각이 새어 나와 과도한 스트링을 만듭니다. 이 녹은 플라스틱 필라멌트는 결국 굳어 출력된 부품에 달라붙습니다.

보통 스트링은 발생하지 않아야 합니다. 하지만 사용하는 필라멌트 종류에 따라 발생할 수도 있습니다. TPU, 나일론 같은 흡습성 플라스틱 필라멌트는 제대로 보관하지 않으면 스트링 문제가 생기기 쉽습니다. 높은 온도에서 녹아야 하는 필라멌트를 사용하는 것도 오징의 원인입니다. 공정 설정을 편집해 올바른 온도 설정을 맞추면 과도한 스트링을 막는 데 도움이 됩니다.

스트링이 3D 프린트 모델에 미치는 영향

스트링, 오징, 드리블링은 출력 완료 후 3D 프린트 모델에 원치 않는 여분의 소재가 남는 현상입니다. 여분의 소재가 실처럼 보여 '스트링'이라는 이름이 붙었습니다.

여분의 소재는 완성된 모델의 가장자리와 측면에 달라붙어 지저분하게 만듭니다. 또한 의도한 정확한 치수를 잃고 품질이 저하됩니다. 적당한 스트링의 경우 플라스틱 가닥을 제거하려는 사용자도 있지만, 일반적인 후가공 방법으로는 제거하기 어렵습니다. 표면 품질을 해치는 불필요한 자국만 남기게 되고, 결국 모델을 폐기하고 수정된 설정으로 재출력하게 됩니다.

3D 프린팅 스트링의 원인

과도한 열

고분자 소재를 가열하면 녹습니다. 녹은 플라스틱이 층층이 쌓여 3D 프린트 객체를 만듭니다. 프린터가 높은 출력 온도를 사용하면 과도한 열이 발생해 스트링을 유발합니다. 익스트루더 온도가 올라가면 프린터 노즐에서 플라스틱 조각이 새어 나와 스트링을 만듭니다.

3D 프린터 속도

3D 프린터의 작동 속도가 오징 발생 여부를 결정합니다. 프린터가 너무 빠르게 움직이면 경로에 구멍과 오징이 생깁니다. 대부분의 3D 프린터는 스트링 방지를 위해 조절 가능한 속도를 제공합니다.

스트링/오징 해결 방법

스트링이나 오징은 출력 품질에 영향을 미칩니다. 이를 해결하는 방법을 찾는 것이 도움이 됩니다. 익스트루더 모터의 과도한 열은 높은 출력 온도를 유발해 스트링을 만듭니다. 높은 3D 프린터 속도도 스트링의 가장 대표적인 원인 중 하나입니다.

리트랙션 거리(Retraction Distance)

리트랙션 거리는 가장 중요한 리트랙션 설정입니다. 노즐로 당겨지는 플라스틱의 양을 결정합니다. 더 많은 플라스틱이 리트랙트되면 노즐 누수 가능성이 줄어듭니다.

대부분의 표준 다이렉트 드라이브 익스트루더는 0.5mm~2.0mm의 리트랙션 거리를 필요로 합니다. 출력물에 오징이 있다면 리트랙션 거리를 1.0mm 늘리고 테스트 출력해보세요. 오징 없이 성능이 향상되었는지 확인하세요.

리트랙션 속도(Retraction Speed)

또 다른 중요한 설정은 리트랙션 속도입니다. 필라멌트가 3D 프린터 노즐에서 얼마나 빨리 후퇴하는지 결정합니다.

리트랙션 속도가 오징에 어떤 영향을 미칠까요?

너무 천천히 리트랙트하면 플라스틱이 너무 천천히 새어 나와 익스트루더가 다음 목적지로 이동하기 전에 누출될 수 있습니다. 반대로 너무 빠르게 리트랙트하면 필라멌트가 노즐 안의 녹은 플라스틱에서 분리될 수 있습니다.

최적 범위는 1200~1600mm/min (20~100mm/s) 사이입니다.

너무 높은 노즐 온도

리트랙션 설정을 제대로 했는데도 스트링이 지속되면 금속 와이어가 최적으로 작동해 온도 설정에 악영향을 주지 않는지 확인하세요. 온도 설정이 너무 높으면 노즐 안의 플라스틱이 덜 점성이 되어 쉽게 새어 나옵니다. 반대로 너무 낮으면 플라스틱이 고체 상태로 남아 압출에 어려움을 겪습니다. 익스트루더 온도가 너무 높으면 5~10°C 낮추세요. 출력 품질에 큰 영향을 줍니다.

공간을 가로지르는 긴 이동

두 다른 위치 사이의 익스트루더 이동은 3D 프린팅 오징 가능성을 동반합니다. 긴 이동 중 플라스틱이 노즐에서 새어 나오기 시작합니다. 이동 거리가 길수록 오징이 심해집니다. 프린터 노즐 이동 경로를 자동으로 조정해 단축해주는 소프트웨어가 시장에 나와 있어 오징 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.

프린터 이동 속도

프린터 헤드 노즐의 이동 속도를 높여 스트링을 줄일 수 있습니다. 익스트루더가 두 위치 사이를 이동하는 시간이 스트링 개수를 결정합니다. 프린터 이동 속도를 설정해 두 위치를 지날 때 스트링을 줄일 수 있습니다.

필라멌트 소재 건조

3D 플라스틱 필라멌트를 환경의 습기로부터 보호해 안전하게 보관하세요. 필라멌트 수분은 프린터 노즐 내부에서 증발하며 플라스틱을 노즐 개구부 밖으로 밀어내, 노즐 내부 수분 증발이 스트링을 유발하고 형편없는 최종 제품을 만듭니다.

PLA가 다른 필라멌트보다 스트링에 더 취약한가?

소재마다 3D 프린팅 온도 범위가 다릅니다. PLA는 185~205°C의 낮은 출력 온도 범위를 가집니다. 반면 PETG는 220~245°C의 더 높은 출력 온도 범위를 가집니다.

PETG와 기타 소재의 더 높은 출력 온도는 액체 흐름에 대한 유체 저항, 즉 점도를 낮춥니다. 이로 인해 이 소재들이 PLA 필라멌트보다 스트링에 더 취약해집니다.

3D 프린트 스트링 방지 쉬운 방법

1. 적정 온도에서 출력하기

스트링을 줄이려면 적정 온도에서 출력하세요. 온도 설정을 낮춰 3D 프린트에서 오징을 최소화하세요.

2. 리트랙션 설정 높이기

리트랙션 메커니즘은 풀백 기어처럼 작동합니다. 리트랙션 설정을 활성화하면 노즐에서 압출되려는 반고체 플라스틱을 당겨 액체 압력을 완화합니다. 리트랙션은 녹은 필라멌트의 압력을 완화해 이동 중 노즐에서 플라스틱이 떨어지는 것을 막습니다.

3. 출력 속도 조절

출력 속도 조절은 3D 프린팅 오징을 막는 데 도움이 됩니다. 필라멌트가 녹아 압출될 준비가 되는 데 더 많은 시간이 걸리기 때문입니다.

4. 필라멌트를 습기로부터 보호하기

3D 프린팅 필라멌트는 환경에서 수분을 흡수합니다. 이 수분은 가열 시 기포가 되어 터지면서 오징을 유발합니다. 필라멌트를 습기로부터 멀리 보관하고 안전하게 관리하세요. 장시간 공기 중에 방치하면 수분을 흡수합니다.

5. 프린터 노즐 청소하기

3D 프린터 노즐은 출력 중 플라스틱 입자가 쌓입니다. 오랫동안 청소하지 않으면 플라스틱이 노즐 내부에 달라붙습니다. PETG 같은 고온 필라멌트에서 흔히 발생합니다. ABS, PLA 같은 저온 필라멌트로 전환하는 것도 고려해보세요. 프린터 노즐을 자주 청소해 막힘을 방지하면 스트링 예방에 도움이 됩니다.

결론

3D 프린팅 스트링은 출력 품질 향상을 위해 해결해야 하는 빈번한 과제입니다. 스트링은 원치 않는 플라스틱 소재가 가장자리와 객체 표면에 정착해 3D 프린트를 지저분하고 보기 흉하게 만듭니다. 객체는 원래 치수를 잃고 품질에 부정적 영향을 받습니다. 다행히 리트랙션 설정, 적정 속도 조절, 익스트루더 노즐 청소, 필라멌트 습기 방지 등 스트링을 해결할 수 있는 수많은 조치가 존재합니다.