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FDM 변형: 원인 및 최적화 방법
2026년 1월 15일
3D 프린팅 공정 최적화 및 결함 수정에 대해 자세히 알아보기 전에, 먼저 온도, 속도 및 압출과 관련된 주요 매개변수의 정의를 명확히 하겠습니다.
흔히 언급되는 것 인쇄 온도 이는 프린터의 가열 블록 온도(단위: °C)를 나타냅니다. 인쇄 속도 는 인쇄 중 프린트 헤드의 이동 속도(단위: mm/s)입니다. 하지만 실제 인쇄에 더 유용한 두 가지 지표는 다음과 같습니다. 압출 온도 (노즐에서 나오는 플라스틱의 실제 온도) 압출률 (플라스틱이 짜내어지는 속도, 단위: mm³/s).
이 두 가지 핵심 지표를 조정하는 것은 간단합니다. 압출 온도를 높이려면 히팅 블록 온도를 높이거나, 인쇄 속도를 늦추거나, 레이어 높이를 줄이거나, 노즐 히팅 챔버의 길이를 늘리면 됩니다. 압출률을 낮추려면 인쇄 속도를 늦추거나, 레이어 높이를 줄이거나, 압출 두께를 줄이면 됩니다.
FDM 3D 프린팅에서 뒤틀림은 흔히 발생하는 문제입니다. 부품 가장자리가 출력판에서 들리거나 완전히 변형될 수도 있습니다. 이러한 현상의 근본 원인은 프린팅 과정에서 부품 내부에 응력이 축적되기 때문입니다.
FDM 프린터에서 내부 응력이 발생하는 정확한 원리에 대해서는 업계에서 완전히 통일된 결론은 없지만, 일반적인 원리는 모든 FDM 프린터에 적용됩니다. 폴리머 소재가 작은 노즐 구멍을 통과할 때 분자 사슬이 늘어나면서 "단단한" 응력 상태에 놓이게 됩니다. 녹은 플라스틱은 빌드 플레이트나 이미 출력된 레이어에 접착되어 냉각됩니다. 이 과정에서 응력이 천천히 해소됩니다. 만약 온도가 너무 낮아 분자 사슬이 자유롭게 움직여 응력을 해소하기에 충분하지 않거나, 레이어 간(또는 출력물과 플레이트 간) 접착력이 약하면, 축적된 응력으로 인해 출력물이 변형될 수 있습니다.
부품이 휘거나 균열이 생기면 내부 응력이 층간 접착 강도 또는 부품과 판재 사이의 접착력을 초과했다는 의미입니다. 이러한 원리를 이해하면 세 가지 핵심 방법을 통해 휘어짐 문제를 해결할 수 있습니다.
1. 스트레스 해소를 위해 충분한 열을 공급하십시오.
압출 후, 재료는 고온에서 유리 전이 온도(Tg) 이하로 냉각되고, 온도가 Tg 이상일 때 대부분의 응력이 해소됩니다. 고온 유지 시간이 너무 짧으면 잔류 응력이 부품에 남게 됩니다. 이 시간을 연장하면 뒤틀림을 줄일 수 있으며, 그 방법은 다음과 같습니다.
- 압출 온도를 높여 용융물이 유리전이온도(Tg)까지 식는 데 걸리는 시간을 늘립니다.
- 냉각 속도를 늦추려면 실내 온도 또는 프린터 챔버 온도를 높이십시오.
- 냉각 팬의 출력을 줄여 재료가 급격하게 냉각되는 것을 방지하십시오.
2. 응력 당김에 대한 저항력을 높이기 위해 접착력을 강화합니다.
응력은 층을 분리시키거나 부품을 판에서 들어 올리는 경향이 있습니다. 강력한 접착력은 이러한 응력을 견뎌내어 부품이 변형 없이 응력을 해소할 수 있도록 합니다.
빌드 플레이트 접착력을 향상시키려면 적절한 플레이트 재질을 선택하거나 특수 접착 코팅을 적용하십시오. 층간 접착력은 인접한 층의 고분자 분자 사슬이 서로 "얽히는" 것에 의존하는데, 이는 두 층 모두 유리전이온도(Tg) 이상일 때, 즉 분자 사슬이 자유롭게 움직일 수 있을 때만 발생합니다. 따라서 고온 유지 시간을 연장하면 층간 접착력이 향상됩니다(첫 번째 방법과 동일). 또한 압출 폭을 늘려 층간 접촉 면적을 넓히면 층간 접착력이 강화됩니다.
3. 스트레스 발생 원인을 줄이십시오
문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 근본 원인을 파악하는 것입니다. 재료가 노즐을 통과할 때 분자 사슬이 늘어나면서 응력이 발생합니다. 응력을 줄이려면 다음과 같은 방법으로 이러한 늘어짐을 최소화하십시오.
- 더 큰 입구를 가진 노즐을 사용합니다.
- 압출 속도를 낮추는 것;
- 재료 점도를 낮추기 위해 인쇄 온도를 높입니다.
- 노즐 내부 벽에 마찰을 줄이는 코팅층을 형성하여 재료의 흐름을 더욱 원활하게 합니다.