FDM 3D 프린팅 전문가 설계 팁: 정밀도와 효율성 향상

압출 적층 모델링(FDM, Fused Deposition Modeling)은 압출 방식의 3D 프린팅 공정입니다. 이 기술에서는 소재 필라멘트가 가열된 노즐을 통해 지속적으로 공급되며 녹습니다. 노즐이 이동하면서 의도한 물체 형상대로 소재를 레이어별로 적층하여 물체가 완성됩니다.

다음은 FDM 3D 프린팅의 주요 설계 팁입니다.

크기 제한

FDM은 최대 914 x 610 x 914mm 볼륨의 부품을 프린팅할 수 있습니다. 최소 프린팅 가능 피처 크기는 0.2mm이며, 달성 가능한 공차는 ±0.3%(최소 0.3mm)입니다.

서포트 구조

FDM은 레이어별로 부품을 적층합니다. 상단 레이어가 아래 레이어로부터 충분한 지지를 받지 못하면 붕괴할 가능성이 높습니다. 이 문제는 브리지와 오버행 같은 피처에서 특히 두드러집니다.

FDM에서 브리지는 두 앵커 포인트 사이에 수평 레이어를 쌓을 때 발생합니다. 아래에 지지하는 레이어가 없어 프린팅 중 처짐이 발생합니다. 해결책으로는 앵커 포인트 간 거리를 줄이거나, 프린팅 중 지지를 제공하고 나중에 제거할 서포트 구조를 설계하는 방법이 있습니다.

오버행

오버행은 프린팅된 레이어가 아래 레이어에 의해 한 면만 부분적으로 지지될 때 발생합니다. 지지 부족은 휨, 컬링, 벌징, 레이어 접착 불량을 초래합니다. 오버행이 수직 기준 45° 이하 각도라면 아래 레이어로부터 50% 지지를 받으므로 이러한 문제가 발생하지 않습니다. 더 가파른 오버행에는 서포트 구조가 필수입니다.

서포트 구조는 특정 피처에 필수적이지만, 소재 낭비와 프린팅 시간 증가, 제거 시 자국 발생을 유발합니다. 서포트 구조 사용을 피하려면 모델을 별도 파트로 분할하여 각각 프린팅한 후 조립하는 방법이 있습니다.

홀 설계

압출 공정에서 홀 프린팅은 까다롭습니다. FDM은 각 프린팅 레이어의 둘레가 이전 레이어의 둘레를 압축하기 때문에 일반적으로 홀을 언더사이즈로 출력합니다. 언더사이즈 정도는 프린팅 노즐 크기와 홀 직경에 따라 달라지며, 홀 직경과 노즐 직경의 비율에 정비례합니다.

보통 슬라이싱 소프트웨어가 이를 사전에 보정하지만, 정확도는 다를 수 있습니다. 홀 정밀도가 중요하다면 프린팅 완료 후 드릴링으로 가공하는 것이 좋습니다.

코끼리 발 현상

FDM 프린팅 중 노즐이 소재 레이어를 이전 레이어에 압착하면서 프린팅합니다. 이로 인해 빌드 플랫폼과 접촉하는 부품의 최하단 레이어가 벌어지는 '코끼리 발' 현상이 발생하여 전체 치수 정밀도에 영향을 줍니다. 빌드 플랫폼과 접촉하는 물체 하단에 필렛을 추가하면 이를 방지할 수 있습니다.

코너 처리

FDM 프린터의 노즐은 원형이므로 날카로운 모서리와 코너는 모두 노즐 크기와 같은 반경으로 약간 둥글게 처리됩니다. 비결합 부품이라면 문제가 되지 않지만, 결합 부품을 만들 때는 둥근 모서리를 고려해야 합니다.

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