FDM 3D 프린터 빌드 볼륨 선택 가이드: 크기가 전부가 아니다

현재 시장에 나와 있는 FDM 3D 프린터는 다양한 빌드 볼륨으로 제공됩니다. 15 x 15cm 베이스부터 50 x 50cm 베이스까지 다양합니다. 빌드 볼륨이 클수록 좋다는 일반적인 인식이 있습니다. 작은 프린터로 출력 가능한 모든 것을 대형 프린터로도 출력할 수 있지만, 그 반대는 안 되기 때문이라는 논리입니다.

원칙적으로 이는 맞으며, 대형 볼륨 프린터가 소형 프린터보다 불리할 것이 없어 보입니다. 하지만 각각의 기술적 측면을 자세히 살펴보면 소형 빌드 볼륨 FDM 3D 프린터 쪽으로 기울게 만드는 중요한 트레이드오프가 드러납니다.

이미지 1: 50cm 베이스의 Creality CR10 S5. 출처: Creality

먼저 제조 베이스를 분석해야 합니다. 작은 베이스는 큰 베이스보다 평탄도가 훨씬 높습니다. 제작이 더 쉽기 때문입니다. 또한 변형을 방지하려면 베이스 크기가 클수록 두께가 두꺼워져야 하는데, 항상 그렇지는 않습니다. 따라서 20 x 20cm 베이스의 레벨링은 매우 간단하지만, 30 x 30cm나 40 x 40cm 베이스에서는 중심과 모서리 간 높이 차이가 크게 나는 경우가 흔합니다. 이는 가열 시 알루미늄 베이스에서 특히 두드러지며, 크기가 클수록 변형도 커집니다.

이는 고품질 첫 레이어 출력을 어렵게 만드는데, 이는 특정 소재의 적절한 접착을 보장하는 데 필수적입니다. Raise3D Pro2 및 Pro2 Plus 같은 전문 대형 프린터는 모서리 앵커 포인트 외에 추가 앵커 포인트를 포함해 이러한 변형을 보정하고 평탄도를 개선합니다.

이미지 2: Raise3D Pro2 빌드 베이스 후면. 출처: Filament2Print

하지만 대형 프린터의 문제가 베이스 평탄도 저하에만 국한되지 않습니다. 더 큰 베이스 크기는 프린트 헤드의 이동 거리가 더 길다는 뜻이며, 이는 더 긴 벨트와 가이드를 의미합니다. 더 긴 구동 벨트는 위치 정밀도 저하와 연관되며, 더 긴 가이드나 레일은 변형과 직진도 결함에 취약합니다.

이를 보완하려면 대형 프린터는 전용 설계, 더 높은 품질의 부품, 더 엄격한 제조 공차가 필요합니다. 하지만 이는 드물게 이루어지므로, FDM 3D 프린터의 정밀도는 크기의 함수로 감소한다고 말할 수 있습니다.

이미지 3: 소형 산업용 프린터 Zortrax M200 Plus. 출처: Zortrax

또 다른 일반적인 믿음은 부품 크기가 작더라도 베이스가 큰 3D 프린터라면 한 번에 더 많은 부품을 만들 수 있다는 것입니다. 이는 맞지만, 단점이 이점보다 큽니다. FDM 3D 프린팅에서 출력 시간은 동시에 출력하는 복사 수에 비례합니다. 즉, 10개 부품을 한 번에 생산하는 것과 5개씩 두 번 생산하는 것의 시간 차이는 첫 번째 부품을 꺼내고 두 번째 생산을 시작하는 데 필요한 시간만 추가될 뿐 거의 차이가 없습니다. 그러나 주요 단점이 있습니다: 작업 시간이 길어질수록 실패 확률이 높아집니다. 12시간 생산의 실패 확률은 6시간 생산보다 항상 높습니다. 또한 더 높은 생산량이 필요할 때는 대형 프린터 한 대보다 소형 프린터 두 대를 병렬로 운용하는 것이 항상 더 나은 해결책입니다. 시간과 실패 시 손실이 절반으로 줄어들기 때문입니다.

FDM 3D 프린터를 선택할 때 기준은 예산 내에서 가장 큰 것을 고르는 것이 아니라, 사용자의 가장 일반적인 부품 크기 요구 사항을 충족하는 가장 작은 것을 고르는 것이어야 합니다. 95%의 부품을 20 x 20cm 베이스에서 제작할 수 있다면, 소형 기계를 구입하고 더 큰 부품은 분할 출력 후 조립하는 방안을 고려하는 것이 좋습니다.