3D 프린팅 탑 레이어 문제(필로잉) 원인과 해결법: 고품질 출력 보장

3D 프린터로 모델을 만들 때 모든 출력이 원하는 대로 고품질로 나오리란 보장은 없습니다.

이 과정은 초보자와 전문가 모두에게 좌절감을 줍니다. 매번 최상의 출력을 보장하는 정해진 절차가 없기 때문입니다.

3D 프린터로 모델 만들기

답답하게도 문제는 출력이 거의 완료된 시점에야 발견되며, 그땐 손쓸 방법이 거의 없습니다.

결과는 고르지 못한 표면, 헛수고, 낭비된 필라멘트뿐인 실패한 출력물입니다. 문제를 파악했으니 원인과 적절한 해결책을 더 깊이 살펴보겠습니다.

3D 프린팅 필로잉(Pillowing)이란?

3D 프린트 초기 몇 층에 작은 돌기와 구멍이 생기며 일반적으로 거친 상단 표면이 나타나는 현상을 '3D 프린팅 필로잉(Pillowing)'이라 부릅니다. 필로잉과 휨(Warping)은 3D 프린트 품질에 영향을 주는 가장 흔한 두 가지 이슈입니다.

3D 프린팅 필로잉은 휨과 유사한 원리로 발생하지만, 최상단 층에만 영향을 줍니다. 최상단 층이 아래쪽 인필 주위로 휘면서 고르지 못한 거친 표면이 생깁니다. 필로잉으로 출력물 상단 표면에 울퉁불퉁한 돌기와 구멍이 남습니다.

휨과 달리 필로잉은 출력이 완료 직전에 나타나 더 실망스럽습니다. 필로잉이 나타나면 출력을 취소하는 등 아무런 조치도 취할 수 없습니다. 3D 프린팅 필로잉은 흔한 문제지만 예방 가능합니다.

탑 레이어 필로잉 발생 원인

필로잉은 보통 프린터가 3D 프린트 최상단 층을 마무리할 때 발생합니다. 보통 인필 소재가 3D 프린트 내부의 빈 공간과 틈을 채웁니다.

3D 프린트 강도를 얼마나 원하느냐에 따라 설정을 '없음'에서 '가득'으로 조절할 수 있습니다. '인필 없음'은 내부 서포트 구조 간 간격이 더 커짐을 의미합니다.

이로 인해 출력물 표면에 고르지 못한 돌기나 구멍이 생깁니다. 유용한 예방 조치를 지키면 필로잉을 막고 실패 출력으로 인한 필라멘트 낭비를 줄일 수 있습니다.

3D 프린트 필로잉 해결 방법

3D 프린트 필로잉을 해결하는 여러 방법을 살펴보겠습니다.

• 출력물을 제대로 식히세요 (Proper Cooling)

  필로잉은 보통 부적절한 냉각으로 발생합니다. 최상단 층 출력 중 쿨링 팬이 작동 중이고 제자리에 있어야 합니다. 출력물이 제대로 식어야 필로잉을 막을 수 있습니다. 최대 팬 속도와 출력물을 향한 최적의 기류 위치를 권장합니다.

  냉각 설정 조정은 출력물 말림을 방지하는 효과적인 냉각 방법입니다. 제대로 식은 단단한 층은 필로잉 영향을 받지 않습니다.

• 레이어 높이 증가 (Increase Layer Height)

  필로잉 원인이 부적절한 냉각이지만, 주로 얇은 레이어 높이에서 출력 시 최상단 얇은 층에 영향을 줍니다. 영향을 받는 최상단 층을 더 많은 층으로 보강하면 견고해져 무너지지 않습니다.

  슬라이서에서 두께(Thickness) 설정을 늘려 필로잉이 아직 발생하더라도 다음 아래 층까지 드러나지 않게 덮을 수 있습니다. 두꺼운 층은 얇은 층에서 필로잉으로 생겼을 구멍을 메워줍니다.

  두께는 '고급 설정(Advanced section settings)'의 '두께 설정(Thickness setting)'에서 조절 가능합니다.

• 인필 비율 증가 (Increase Infill Percentage)

  위에서 설명했듯 필로잉은 출력물 최상단 층이 스스로를 지탱할 만큼 강하지 않아 인필이 남긴 공간으로 무너질 때 발생합니다. 출력물이 식으며 최상단 층이 서포트 사이 빈틈으로 파고들어 원하는 매끄러운 표면 대신 고르지 못한 표면이 됩니다.

  필로잉이 지속되면 안전을 위해 인필 비율을 25%에 가깝게 올리세요. 인필 증가는 간극을 줄여 필로잉 위험을 낮춥니다.

  낮은 인필 비율은 필라멘트가 무너지지 않고 브리징할 공간을 키웁니다. 인필 라인을 더 멀리 떨어뜨려 같은 인필 비율을 유지할 수 있습니다.

  인필 비율 증가는 필로잉 해결에 비교적 쉬운 방법입니다. 슬라이서 소프트웨어에서 쉽게 설정 가능하지만 단점도 있습니다.

  필요 필라멘트 양이 늘고 출력 시간도 길어집니다. 필라멘트 절약과 고속 출력을 우선시한다면 이상적 해결책은 아닐 수 있습니다.

• 출력 속도 저감 (Cut Down Print Speed)

  출력물 표면에 생기는 불규칙한 돌기와 구멍은 보기 흉하고 출력을 완전히 망칩니다. 최상단 층 출력 시 출력 속도를 늦추면 동시에 급속 냉각이 이루어집니다. 낮은 온도에서 최상단 층이 식고 굳을 충분한 시간을 얻어 자기 무게로 무너지는 것을 방지합니다.

  

  이 경우 층간 접착력이 나빠질 수 있지만 최상단 층이므로 전체 접착력에 영향이 없습니다. 출력 헤드 잼이 완료 전 발생하지 않게 주의해야 합니다. 출력 속도는 출력 온도 변화에 맞춰 조절해야 합니다.

어떤 필라멘트가 필로잉에 취약한가?

필로잉은 3D 프린팅 시 사용된 필라멘트 종류와 무관하게 발생하지만, 일부 필라멘트가 더 취약합니다. 필로잉 취약 필라멘트를 쓰기로 했다면 위에서 언급한 방법들을 조합해 원하는 매끄러운 최상단 층을 확보해야 합니다.

필로잉에 크게 영향을 받는 필라멘트들:

높은 녹는점 필라멘트 (High Melting Point Filaments)

필라멘트마다 구성에 따라 녹는점이 다릅니다. 출력 시 해당 온도에 도달해야 용융 필라멘트가 프린트 베드에 원활히 증착됩니다. 녹는 데 높은 온도가 필요한 필라멘트는 굳고 경화되는 데도 더 긴 시간이 걸립니다.

필라멘트가 겪는 급격한 온도 차이는 휨과 필로잉 취약성을 높입니다.

높은 녹는점 필라멘트를 쓸 때는 출력이 최상단 층을 마칠 때 핫엔드 온도가 떨어지도록 해야 합니다.

연성 필라멘트 (Soft Filaments)

최상단 층의 강직도가 필로잉 발생 여부를 가릅니다. 연성 필라멘트로 출력하면 붕괴 가능성이 높아 필로잉 유발 요인이 됩니다.

온도 낮추기만으론 부족할 수 있으니 인필 간 간격을 좁혀 필라멘트 붕괴 확률을 낮추는 것이 좋습니다.

결론

고품질 3D 프린트를 위한 표준 절차나 구체적인 지침이 없기에 프린팅은 때로 답답합니다. 초보자에게는 실패한 출력, 프린터 설정 끝없는 조정, 반복되는 시행착오, 수많은 수동 부품 설정이 따릅니다.

정해진 매뉴얼은 없습니다. 문제 원인을 이해하면 해결책을 개발할 수 있습니다. 필로잉은 3D 프린팅에서 흔히 겪는 실수 중 하나로, 발생 전에 반드시 예방해야 합니다.

필로잉은 출력이 끝난 후에야 알게 되어 경제적이지 않습니다.