【인쇄 안내】필라멘트 건조도와 습도가 인쇄 효과에 미치는 영향
필라멘트의 건조도와 습도는 3D 프린팅 효과에 큰 영향을 미치며, 특히 습기 흡수가 높은 필라멘트의 경우 더욱 그렇습니다. 이러한 필라멘트가 습한 환경에 장시간 노출되면 습기를 흡수하여 품질이 저하됩니다. 습기가 있는 필라멘트가 3D 프린터의 핫엔드로 압출되어 가열될 때, 필라멘트가 녹는 약 200-300°C의 고온에서 내부의 물이 끓어 기포나 가스가 형성됩니다. 이로 인해 인쇄 품질 저하, 층간 접착 불량, 기포, 균열 등의 문제가 발생할 수 있습니다.
습한 환경에서 습기 흡수가 쉬운 필라멘트 종류는 다음과 같습니다: ABS, PA, PC, PETG, PVA, TPU, 탄소 섬유 복합 재료 등.
- ABS (아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌): ABS가 습기를 흡수하면 인쇄 과정에서 기포가 생기거나 인쇄 품질이 저하될 수 있습니다.
- PA (나일론): 습기를 흡수한 나일론은 인쇄 중 기포가 발생하거나 인쇄물의 강도와 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
- PVA (폴리비닐 알코올): PVA는 수용성 서포트 재료로 습기 흡수에 매우 민감합니다. 습기를 흡수한 PVA는 매우 부드러워져 적절한 공급이 어려워지거나 서포트 구조가 실패하거나 인쇄 결과가 좋지 않을 수 있습니다.
- 탄소 섬유 복합 재료 (PAHT-CF/PET-CF/PLA-CF 등): 탄소 섬유 복합 재료는 탄소 섬유와 수지로 구성됩니다. 탄소 섬유가 습기를 흡수하면 수지가 습해져 성능이 저하되고 구조의 전체 강도와 강성이 감소합니다. 또한 인쇄 중 기포나 빈 공간이 생겨 인쇄물 표면의 매끄러움에 영향을 주거나 균열이 발생할 수 있습니다.
현재 업계에서 일반적으로 사용하는 방법은 생산 단계에서 필라멘트를 알루미늄 호일 봉투에 진공 포장하고, 3D 프린터에 전용 필라멘트 건조 챔버를 장착하여 건조제를 사용해 밀폐 방식으로 관리하는 것입니다. 장기간 보관으로 필라멘트가 습해진 경우 전용 건조 챔버를 사용해 필라멘트를 건조시켜 성능을 회복할 수 있습니다. Flashforge가 최근 출시한 고속 듀얼 익스트루더 산업용 3D 프린터 Guider 3 Ultra는 본체에 통합된 밀폐형 필라멘트 건조 챔버를 갖추고 있습니다. 건조제와 함께 사용 시 5일 이내에 습도를 10% 이하로 유지할 수 있습니다. 동시에 재료 챔버에는 습도 센서가 장착되어 챔버 내부의 습도를 정확히 감지합니다.
이번 비교 실험에서는 PAHT-CF를 주 재료로, S-PAHT를 서포트 재료로 사용합니다. 다음으로 인쇄 전 준비 과정과 인쇄 과정을 비교합니다.
첫 번째 그룹은 각 단계별 건조 기준을 엄격히 준수합니다:
1. 재료를 건조 오븐에 넣고 110°C로 8시간 설정하여 필라멘트를 완전히 건조시켜 성능을 회복합니다.
2. 건조된 소모품을 신속히 장착하고, 각 소모품 건조 챔버에 건조제 3팩을 넣은 후 습도 센서를 켠 상태로 뚜껑을 닫습니다.
3. 습도 센서를 관찰하여 습도가 15% 이하로 성공적으로 감소할 때까지 기다려 챔버 내부가 건조한 환경임을 확인합니다.
4. 인쇄 과정을 시작하고 재료 누출, 끈적임, 접착 불량 등의 문제를 관찰합니다.
두 번째 그룹은 습기가 있는 필라멘트를 바로 사용하여 인쇄합니다:
1. 1단계: 습기가 있는 필라멘트를 바로 장착하고 습도 센서를 켭니다. 환경 습도는 약 60%로, 이런 습한 여름 환경에서는 필라멘트가 쉽게 습해집니다.
2. 2단계: 건조제를 넣거나 챔버 뚜껑을 닫을 필요가 없습니다.
3. 3단계: 인쇄를 시작하고 관찰합니다. 습기가 있는 재료는 인쇄 중 "탁탁" 소리가 나고 압출 라인이 고르지 않으며 표면에 이상한 질감이 나타날 수 있습니다.
아래 두 이미지는 밀폐된 필라멘트 챔버를 사용하여 건조 상태를 유지한 경우와 그렇지 않은 경우의 인쇄 결과를 비교한 것입니다. 일반적으로 단일 인쇄 작업은 몇 시간에서 수십 시간에 이를 수 있습니다. 이 긴 시간 동안 필라멘트가 건조 상태를 유지하는 것이 최종 인쇄물의 품질을 보장하는 데 매우 중요합니다. 두 그룹의 인쇄 결과 차이는 매우 뚜렷합니다. 건조된 필라멘트로 인쇄한 샘플은 표면이 매끄럽고 고운 질감이며 깨끗하고 깔끔하며 끈적임이 전혀 없습니다. 반면 습기가 있는 필라멘트로 인쇄한 샘플은 표면이 거칠고 끈적이며 심하게 누출된 질감을 보입니다.
Flashforge Guider 3 Ultra와 Guider 3 Plus는 모두 밀폐형 필라멘트 건조 챔버를 장착하여 최적의 인쇄 결과를 보장합니다. 이 기능 외에도 Flashforge는 필라멘트 건조 스테이션을 출시했습니다. 이 건조 스테이션은 최대 120°C까지 가열할 수 있어 습기가 있는 필라멘트를 효과적으로 건조시키고 성능을 회복시킵니다. 건조 스테이션은 넉넉한 저장 공간을 갖추어 최대 6롤의 1kg 필라멘트를 수용할 수 있습니다. 또한 내장된 실리카겔 건조제를 포함하여 건조된 필라멘트를 장기간 보관할 수 있도록 합니다.
Flashforge 소개
Flashforge는 글로벌 3D 프린터 산업의 선도 브랜드입니다. Flashforge는 3D 프린팅 산업의 요구를 깊이 연구하여 새로운 FDM 3D 프린터 시리즈를 출시했습니다. 고속 Guider 시리즈 3D 프린터는 고속 프로토타이핑을 특징으로 하여 빠른 시제품 제작과 제조를 가능하게 하며, 고성능 Creator 시리즈 3D 프린터는 고온 챔버를 갖추어 3D 프린팅 엔지니어링 재료, 탄소 섬유 및 유리 섬유 복합 재료에 적합합니다. Flashforge는 안정적이고 신뢰할 수 있는 3D 프린터, 고품질 3D 프린팅 재료, 전문 슬라이싱 소프트웨어 및 종합적인 애프터서비스를 통해 중소기업에 신속한 제조를 위한 3D 프린팅 디지털 솔루션을 제공하며, 디자인 반복과 제품화를 가속화하고 지능형 창조의 3D 프린팅 새로운 미래를 선도합니다.
