안녕하세요. 공방나즌입니다.
이번에는 3D프린터의 익스트루더에 대해 알아보도록 하겠습니다. 우리는 이제 3d프린터, FDM프린터가 열가소성 수지로 만들어진 필라멘트를 녹여 노즐을 통해 베드 위에 한 층씩 적층하는 기계라는 것을 알고 있습니다. 그렇다면 필라멘트를 베드위에 올리는 과정에 대해 알아보아야 할 것입니다. 위의 아주 간단한 설명에서 알 수 있듯이 이 과정은 3d프린팅에 있어 매우 핵심적인 과정입니다. 그리고 이를 담당하는 부품이 바로 익스트루더(extruder)입니다.
흔히 익스트루더를 얘기할 때 필라멘트를 공급하기 위해 밀고 당기는 모터 및 부품들만을 칭하기도 합니다만, 사실 이 부분은 익스트루더의 필라멘트 공급 파트인 콜드엔드(Cold End)에 해당하는 부분만을 나타냅니다. 익스트루더에는 이 밖에도 필라멘트를 녹여서 사출해내는 핫엔드(Hot End)가 존재합니다. 이름에서도 알 수 있듯이 핫엔드는 동작과정에서 열이 발생하는 부분을 의미하고 콜드엔드는 그렇지 않은 부분을 의미합니다. 오늘은 콜드엔드 부분의 종류에 대해서만 이야기 할 예정입니다.
콜드엔드는 직결 방식과 보우덴 방식이 있습니다. 직결 방식은 핫엔드와 콜드엔드가 헤드에 같이 포함되어있는 형태입니다. 많은 프린터들이 직결 방식을 이용하고 있습니다. 직결방식의 장점은 콜드엔드와 핫엔드사이의 간격이 짧아 필라멘트의 공급이 안정적이라는 점입니다. 필라멘트의 공급이 안정적으로 꾸준히 이루어져야 출력물의 퀄리티가 보장되기 때문에 이는 매우 중요한 점이라고 할 수 있습니다. 또, 필라멘트를 교체할 때 헤드에서만 분리해서 갈아 끼우면 되기 때문에 교체가 편리하다는 장점도 있습니다. 하지만 킹룬 KP3s를 주문할 때에도 설명해드렸다시피, 직결방식 익스트루더는 헤드에 콜드엔드와 핫엔드가 모두 포함되기 때문에 헤드의 무게와 크기가 비대해진다는 약점이 있습니다. 제가 타이탄헤드를 추가주문 했던 이유도 바로 이 때문이죠. 헤드의 무게가 증가하면 출력과정에서 노즐이 이동할 때 무게에 의한 반동이 크게 발생하면서 출력물에 결함을 불러올 확률이 높아집니다. 그래서 될 수 있으면 직결방식을 택할 것이라면 헤드 무게를 가볍게 하는 것이 좋습니다.
보우덴 방식은 위와 같은 직결 방식의 단점을 해소하기 위해 콜드엔드와 핫엔드를 분리시킨 익스트루더 방식입니다. 이렇게 했을 때, 실제로 움직이는 헤드 부분의 무게가 작아지기 때문에 보우덴 방식은 헤드의 무게에 의한 반동으로부터 보다 자유로울 수 있습니다. 그렇기 때문에 출력의 속도를 조금 더 빠르게 할 수 있는 여지가 생깁니다. 하지만 콜드엔드와 핫엔드의 거리가 매우 멀어지기 때문에 직결방식에 비해 필라멘트 공급 안정성이 떨어진다는 치명적인 단점이 있습니다. 이렇게 멀어진 거리 때문에 자칫 잘못하면 필라멘트 공급과정에서 필라멘트가 접히거나 부러지는 등의 문제들이 발생할 수 있습니다. 탄성이 약한 재료들이 더 큰 영향을 받겠죠. 그래서 보우덴 방식은 사용할 수 있는 필라멘트의 선택폭이 줄어들게 됩니다.
각각의 장단점이 있기에 취향에 맞게 잘 선택하면 되겠지만 초심자에게는 직결방식이 더 선호되는 방식이라고 합니다.
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