이상적인 3D 프린트를 얻으려면 특히 디자인이 복잡한 경우 정밀도가 필요합니다. 원하는 결과물을 얻으려면 3D 프린터와 슬라이서의 설정을 세심하게 보정하는 것이 중요합니다. 하지만 3D 벤치 모델과 같은 시험용 프린트를 사용하기 전까지는 이 과정이 지루하고 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 이 탁월한 디자인은 장치의 성능을 평가하고, 창작물에 맞게 매개 변수를 미세 조정하고, 완벽한 결과물을 만들기 위해 설정을 개선하는 데 매우 유용한 도구 역할을 합니다.
3D 벤치 개요
오리지널 3D 벤치는 크리에이티브 도구에서 2014년에 만들었습니다. 3D 프린터의 기능과 한계를 보여주고 적절한 설정을 달성하는 방법을 보여주기 위해 만들어졌습니다. 공식 3D Benchy 웹 사이트 에서 모델을 다운로드할 수 있으며, 여기에서 무료로 디자인을 다운로드할 수 있는 몇 가지 옵션을 볼 수 있습니다.
사용자는 전체 구성이 3D 프린팅 기술에 대한 엄청난 도전을 제시하고 프로세스에 관련된 각 구성 요소의 한계를 테스트하기 때문에 지원 구조없이 모델을 1:1 스케일로 인쇄해야합니다.
후방과 전방 영역은 본질적으로 평행한 모양을 하고 있으며, 상단에 원형 조리개가 위치해 있습니다. 또한 내부 파사드가 평행하게 배치된 각진 정면 투시도 존재합니다. 측면 여백을 따라 위치한 두 개의 원통형 창은 용기 내부의 조명 수단으로 사용되며, 외벽에는 0.10밀리미터 두께로 비문과 상징을 양각으로 새겨 넣었습니다.
벤치 3D 프린팅
다운로드한 파일을 프린터에서 어떻게 처리할지 확인하려면 구성 설정을 변경하지 않고 인쇄하는 것이 필요합니다. 다음 구성을 채택하는 것이 좋습니다:
이 STL 파일의 축척은 1:1로 설정되어 있으며, 이는 원래 상태의 크기가 60.00밀리미터임을 의미합니다.
노즐을 통해 플라스틱을 압출하는 기계의 최대 인쇄 속도는 초당 최대 50밀리미터에 달할 수 있습니다.
이 장치의 최대 인쇄 속도는 초당 최대 150밀리미터입니다.
프린트 노즐 직경은 초당 0.4밀리미터의 속도를 나타냅니다.
모델의 레이어 두께가 0.2밀리미터로 설정되어 있습니다.
“인필”은 추가 층을 추가하기 전에 건물 기초의 일부만 완성하는 건설 기법을 말합니다. “인필”이라는 용어는 구조물이 이미 특정 지점까지 건설되었으며 이제 인필 건설 기법으로 추가로 개발되고 있음을 의미합니다.
3D 프린팅 작업의 예상 소요 시간은 약 60분입니다. 작업이 완료되면 장치와 관련된 문제를 해결할 수 있습니다.
인쇄물의 전반적인 품질 확인
처음에 디자인의 레이아웃이 원하는 사양에 따라 실행되었는지 확인합니다. 디자인에 불일치 또는 결함이 있는 경우 돌출된 부분으로 인해 가장자리를 따라 줄이 늘어지는 등의 특정 인쇄 결함이 있을 수 있습니다. 그러나 모형의 디테일이 완벽하다면 성공적인 3D 프린팅 벤치로 간주할 수 있습니다. 전체 디자인에 걸쳐 3D 프린트 줄이 늘어지는 현상이 발생하면 프린팅 과정에서 사용된 수축 설정에 문제가 있음을 나타냅니다.
이미지 출처: Teaching Tech/ YouTube
슬라이서의 후퇴 거리와 속도를 수정하여 발생할 수 있는 문제가 해결되는지 확인할 수 있습니다.
고온에서 인쇄하면 완제품에 보기 흉한 줄이 형성될 수 있다는 지적이 있습니다. 이 문제를 방지하려면 이상적인 값에 도달할 때까지 인쇄 설정을 실험해 볼 필요가 있습니다. 또한 수분 함량도 스트링의 모양에 영향을 미칠 수 있으므로 인쇄하기 전에 필라멘트 건조기를 사용하여 필라멘트에서 수분을 제거하는 것이 좋습니다.
또한 돌출이나 브리지 형성을 유발할 수 있는 원형 개구부뿐만 아니라 전면, 후면, 직사각형 창과 같이 왜곡되기 쉬운 구성 요소의 인쇄 품질을 검증하는 것이 필수적입니다. 프린터가 앞서 언급한 구성 요소를 문제 없이 효과적으로 인쇄하려면 적절한 설정이 필요합니다.
두 개의 3차원 벤치마크 간에 비교 분석이 수행되었는데, 그 중 하나는 적절하게 구성된 반면 다른 하나는 왜곡이 발생했습니다.
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프린트 베드 섹션 사이를 이동하는 동안 필라멘트가 처지는 것을 방지하는 한 가지 가능한 해결책은 프린트 냉각 기능을 활성화하고 팬 속도를 100%로 설정하여 적절한 냉각을 보장하는 것입니다. 또는 최적의 결과를 얻으려면 특정 프린터 모델에 따라 팬 속도 값을 미세 조정해야 할 수도 있습니다.
작성자 스크린샷: 새미 에카란
3D 모델의 앞부분에서 뒤틀림이 발생하는 것을 방지하려면 프린팅 전에 적절하게 수평을 맞춘 가열된 빌드 플레이트를 사용하는 것이 좋습니다.또한 빌드 플레이트 표면에 접착제와 같은 접착제를 바르면 인쇄물이 기판에 단단히 부착되는 데 도움이 될 수 있습니다.
인쇄 속도를 줄이면 프린트헤드를 재배치하기 전에 소재가 열을 발산할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있어 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
기본적으로 Cura와 같은 프로그램에서 슬라이스 속도는 초당 50밀리미터로 설정되어 있으며, 이 값을 줄여 성능에 미치는 영향을 관찰하는 실험을 할 수 있습니다.
기계의 정확도 확인
치수 설계의 정확도는 버니어 캘리퍼스를 사용하여 각 치수에 대해 지정된 값이 있는지 여부를 확인해야 합니다. 다음 표에는 제안된 모델의 다양한 구성 요소에 대한 예상 측정 사양이 표시되어 있습니다:
이들은 서로 정렬되어야 하며 치수는 길이가 23.00밀리미터여야 합니다.
연도 상부 및 인접한 원형 개구부의 치수는 각각 둘레가 정확히 3.00 및 7.00 밀리미터여야 합니다.
선수에서 선미까지 측정한 보트의 치수는 길이가 정확히 60.00밀리미터여야 합니다.
좌현과 우현 사이의 개구부 치수는 물체 구조의 모든 측면을 고려하여 폭이 31.00밀리미터여야 합니다.
상자의 가장 낮은 지점에서 가장 높은 지점까지 측정한 상자의 높이는 48.00밀리미터여야 하며, 상자의 상단 가장자리와 하단 사이의 수직 거리는 15.00밀리미터여야 합니다.
데크의 외부 치수는 12.00㎜×10.81㎜, 내부 치수는 8.00㎜×7.00㎜가 되어야 합니다. 또한 상자의 깊이는 9.00mm 크기여야 합니다.
직사각형 전면 유리의 크기는 10.50mm x 9.50mm여야 합니다.
후미에 있는 글자의 치수는 각 문자가 표면에서 0.10밀리미터 정도 돌출되도록 해야 합니다.
하이백 스푼 보울은 수평면에 대해 40도의 경사를 갖도록 설계되었습니다.
3D 프린터의 보정은 정밀하고 복잡한 디자인을 제작할 때 정확성을 보장하는 필수적인 프로세스입니다. 최적의 결과를 얻으려면 프린터의 각 구성 요소가 의도한 대로 작동하는지 확인하는 것이 중요합니다. 캘리브레이션 프로세스에는 mm당 축 스텝, 최대 속도, 가속도 및 저크 한계, 이동 중 해상도 변화 등 다양한 파라미터를 측정하는 작업이 포함됩니다.이러한 파라미터를 정확하게 보정하면 인쇄 품질을 개선하고 보다 정밀하고 복잡한 디자인을 제작할 수 있습니다. 따라서 측정값과 예상값 사이에 불일치가 있는 경우 보정 프로세스가 효과적으로 수행되지 않아 프린터의 성능이 최적화되지 않았음을 나타낼 수 있습니다.
첫 번째 레이어의 품질 검사
인쇄물의 기본 부분에 대한 평가는 특히 첫 번째 레이어와 관련하여 전체 인쇄 프로세스의 중요한 지표 역할을 합니다. 이러한 요소는 디자인의 최종 결과물에 필수적인 역할을 하므로 글자를 명확하게 구분하고 나머지 표면을 매끄럽게 마감하려면 이 영역을 철저히 검사해야 합니다.
이미지 출처: Teaching Tech/ 유튜브
텍스트가 잘 보이지 않아 인쇄 품질이 저하되는 경우 노즐이 초기 레이어에 너무 가깝게 배치되었음을 나타낼 수 있습니다. 이로 인해 필라멘트가 예상보다 넓어져 읽을 수 없는 출력이 발생할 수 있습니다.
온도가 높아지면 초기 레이어에 문제가 발생할 수 있으므로 최적의 설정에 도달할 때까지 온도를 재조정해야 할 수 있습니다.
실제로 텍스트와 프린트 베드 사이에 눈에 띄는 간격이 있는 경우 노즐이 베드 표면에서 부적절한 거리에 있는 것으로 추론할 수 있으므로 노즐의 높이를 약간 낮춰야 합니다.
프린터가 온도 및 냉각을 제어하는 방법 확인
Benchy 모델의 3차원 출력 품질은 본체 상태를 검사하여 평가할 수 있습니다. 후자에서 결함이 발견되면 인쇄 프로세스 중 온도 및 냉각 관리에 문제가 있을 수 있음을 나타냅니다. 온도가 너무 높거나 냉각 시스템이 충분히 효과적이지 않은 경우, 인쇄 결과물에 그림과 같이 얼룩, 고르지 않은 표면, 여드름, 빈 공간과 같은 보기 흉한 결함이 나타날 수 있습니다.
이미지 출처: Teaching Tech/ YouTube
슬라이서를 사용하여 바람직한 마감을 얻으려면 온도 설정, 냉각 시스템 및 인쇄 속도를 최적으로 구성하는 것이 필수적입니다.
프린터가 복잡하고 섬세한 디테일을 어떻게 처리하는지 살펴보기
벤치 뒤쪽에는 뒤쪽 끝에 미세한 구멍이 있고, 내부에서 정상 쪽으로 돌출된 또 다른 돌출부가 있으며, 내부에 차축과 같은 구조물이 내장되어 있습니다.3D 프린팅 장치를 적절히 구성하면 이러한 복잡한 디테일을 최대한 정밀하게 프린팅할 수 있습니다. 그러나 구멍이 작아 보이면 압출기를 미세 조정해야 할 수도 있습니다. 또한 슬라이서 설정을 조작하여 원하는 크기의 개구부를 생성할 수 있습니다. Cura의 경우처럼 슬라이서의 메쉬 수정 세그먼트에서 “모든 구멍 제거” 옵션을 비활성화하면 사용자가 프린팅하는 동안 최적의 결과를 얻을 수 있습니다.
“돌출부 인쇄 가능” 옵션을 선택 취소하고 구멍이 디자인에 남아 있는지 확인하면 의도한 레이아웃의 일부로 포함되었음에도 불구하고 프린터가 제거할 수 있는 가능성을 방지하는 데 도움이 됩니다.
앞서 언급한 예방 조치는 Cura에 의해 구성의 형태가 변경되지 않고 인쇄 프로세스 중에 빈 공간이나 홈의 크기가 조정되지 않도록 보장합니다.
3D 벤치로 3D 프린터의 기능 테스트
3D 프린터를 구입하거나 복잡한 모형 제작을 고려하는 경우, 최종 제품이 자신의 사양에 맞는지 확인하기 위해 시험 출력물을 실행하는 것은 장치를 준비하는 데 매우 중요합니다. 프린터 보정을 위해 여러 가지 테스트 프린트를 사용할 수 있지만, 실제 프린팅 절차를 시작하기 전에 여러 설정을 조정하고 문제를 해결할 수 있어 낭비되는 시간과 재료를 모두 절약할 수 있는 3D Benchy가 가장 선호되는 선택입니다.