공방나즌

3D프린터의 노즐 구동방식에 대해 알아보자

나즌 2021. 2. 28. 16:30
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안녕하세요. 공방나즌입니다.

 

오늘은 전에 말씀드렸던 대로 FDM 프린터의 구동 방식에 대해 알아보려고 합니다. 우리가 흔히 얘기하는 3차원은 x,y,z의 세가지 축으로 구성되어 있습니다. 따라서 프린터를 통해 3차원의 입체를 출력하기 위해서는 필라멘트가 사출되어 나오는 노즐이 이 세 가지 축 방향으로 어떻게 움직이는지가 중요할 것입니다. 그래서 노즐의 축 이동방식에 따라 프린터의 유형을 구분할 수 있습니다.

노즐의 축 이동방식에 따른 분류는 크게 두가지로 나누어볼 수 있습니다. 방금 이야기한 x,y,z의 직교좌표계를 따르는 카르테시안 방식과 노즐이 로봇팔 같은 형식으로 움직이는 델타 방식이 그 두가지입니다. 먼저 카르테시안 방식에 대해 알아보면, 이 방식 역시도 3개의 축이 각각 어떻게 거동하는지에 따라 분류할 수 있습니다. 가장 먼저, 멘델 방식이 있습니다.

멘델식 프린터_프루사

멘델식 프린터는 노즐이 x축과 z축 방향으로만 거동하고, y축 방향으로는 베드 자체가 이동하는 방식입니다. 이 같은 방식은 베드가 y축 방향으로 이동해야하기 때문에 베드의 크기에 비해 (즉, 출력물의 사이즈에 비해) 공간을 많이 차지하는 편입니다. 베드 자체가 y축 방향으로 자꾸 움직여야하는 구조적인 특징 때문에 아무래도 출력 과정의 안정성이 떨어질 수 있다는 위험이 있습니다. 베드가 앞뒤로 계속 움직이다보면 출력물이 탈착될 위험도 있기 때문이죠. 하지만 가격 측면에서 분명한 메리트가 있습니다. 저렴하게 제작할 수 있기 때문에 제품의 가격 역시 저렴하게 형성되어있습니다. 또, 조립이 용이하고, 그에 따라 당연히 수리도 쉬워진다는 장점이 있습니다.

Creativity 3D Elf CoreXY 3D Printer Kit

그밖에도 여러 가지가 있지만 세부적인 차이점은 뒤로하고, 가장 대표적으로 코어XY방식을 살펴보면 멘델식과는 다르게 노즐이 x축과 y축으로만 거동하고, 베드가 z축으로만 이동합니다. 이 말인즉슨, 출력물 크기에 해당하는 높이만(z축값만) 확보되면 같은 베드사이즈의 멘델식에 비해 공간이 훨씬 절약된다고 할 수 있겠습니다. 게다가 베드가 수직이동만 하게 되기 때문에 출력 안정성이 보장된다는 장점이 있습니다. 멘델식처럼 출력물의 탈착에 대한 우려가 훨씬 낮겠죠. 하지만 반대로 수리 난이도가 더 높다는 단점이 있다고 합니다.

delta go

마지막으로 델타 방식은 세 개의 기둥에 연결된 노즐이 축으로부터 보다 자유롭게 움직이면서 출력하는 방식입니다. 이 방식은 베드가 고정되어 있는 상태에서 노즐이 x,y,z축 모든 방향으로 거동하기 때문에 안정적인 출력이 가능합니다. 또 앞선 카르테시안 방식에 비해 출력 속도가 훨씬 높다고 합니다. 카르테시안 방식이 출력물에 문제가 생겼을 때 구동방식이 비교적 단순명료하기 때문에 어느 축에서 발생한 문제인지 빠르게 파악할 수 있는데 반해, 델타방식은 노즐 자체가 세 개의 기둥에 연결되어 복합적으로 움직이기 때문에 정확한 고장지점을 찾아내는데 어려움이 있다고 합니다.

제가 구매한 킹룬 kp3s는 노즐이 X,Z축, 베드가 Y축으로 움직이는 멘델식 프린터입니다. 아무래도 입문용 가성비 프린터인 만큼 가장 저렴한 방식을 선택한 것 같습니다.

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