장시간 3D 프린팅 작업에서 필라멘트 건조도가 중요한 이유

따라서 귀하는 모델을 신중하게 절단하고 설정을 조정한 후 12시간, 24시간, 혹은 48시간 후에 결과물을 얻을 수 있기를 바라며 큰 빨간 버튼을 눌렀습니다. 처음에는 자신감이 충만합니다. 하지만 몇 시간이 지나면서 상황이 이상해지기 시작합니다. 이상한 소리가 나거나, 프린팅이 불규칙해지고, 표면이 거칠어지거나, 심지어 레이어 간의 접착력이 완전히 붕괴되는 현상이 발생할 수 있습니다. 귀하의 프린트를 망치는 이 침입자는 기계적 문제도, 소프트웨어 문제도 아닙니다. 조용히 그 임무를 수행하는 놈은 바로 습기를 머금은 필라멘트입니다.

왜 필라멘트가 수분을 흡수하는지 아는 것이 중요합니다. 가장 흔한 프린팅 재료들(예: PLA, PETG, 나일론, TPU, ABS)은 흡습성이 있습니다. 즉, 주변 공기 중의 수분을 적극적으로 끌어당깁니다. 필라멘트 스풀을 마치 스펀지처럼 생각해 보세요. 그리고 그것이 하루하루 공기 중의 습기를 흡수하고 있는 상상을 해보세요.

습한 필라멘트가 노즐의 고온을 만나면 어떻게 될까요?

프린터의 고온 부위는 필라멘트가 습기 상태로 이 영역에 들어오면 플라스틱뿐만 아니라 급격한 상변화를 일으킬 만큼 충분히 뜨겁습니다. 포착된 수분 분자들은 즉시 파괴되며 수증기로 변합니다. 이로 인해 여러 가지 심각한 문제가 발생합니다:

1. 증기 폭발 및 튀는 현상: 이 고온의 확산하는 수증기는 용융 플라스틱 내부에서 소규모(또는 가끔은 상당히 큰 규모로) 폭발을 일으킵니다. 이것이 프린팅 중에 들리는 독특한 튀는 소리 또는 지지직 소리의 원인입니다. 결과적으로, 기포들이 압출된 플라스틱 표면 위로 밀려나와 거친 표면과 울퉁불퉁한 마감을 만들어 냅니다.

2. 불균일한 압출: 노즐에서 층류 형태로 나오는 압출 플라스틱은 수증기 방울에 의해 방해를 받습니다. 이로 인해 유속이 무작위로 변동되며, 과다하거나 부족한 현상이 발생합니다. 시각적으로는 압출선이 일정하지 않게 휘어지고, 덩어리가 생기거나 볼록한 점들이 나타나며 인쇄 품질이 저하됩니다.

3.열화된 소재 특성: 분자 수준에서 습기는 나일론 및 PETG와 같은 소재에서 보다 두드러지게 나타나는 가수분해(hydrolysis)라는 화학 반응을 유발할 수 있습니다. 이 반응으로 인해 폴리머 사슬이 파손되면서 소재 자체가 약화됩니다. 인쇄된 구조물은 부러지기 쉬워지고 원래의 강도와 내구성을 잃게 되며, 층간 접착력도 현저히 저하됩니다. 층별로 쉽게 갈라지며, 압력만 가해도 파손될 수 있습니다.

4.노즐 막힘: 증발되고 열화된 플라스틱은 노즐 내부에 탄화된 잔여물이나 끈적한 찌꺼기를 생성할 수 있습니다. 이러한 찌꺼기가 쌓이면서 길이에 관계없이 인쇄 도중 부분적 혹은 완전한 노즐 막힘이 발생할 수 있습니다.

왜 긴 인쇄물일수록 더욱 중요한가요?

습기 있는 필라멘트는 항상 짧은 인쇄물에 즉각적인 악영향을 주지는 않습니다. 피부 표면에 아주 얕은 결함이 생겼다 하더라도 용서받을 수 있을지도 모릅니다. 그러나 장시간 인쇄 작업에서는 위의 각각의 문제가 훨씬 더 증폭되게 됩니다:

1. 누적 오류: 압출 과정에서의 작은 부정확성 또는 표면 결함이 소규모 출력물에서는 문제가 없을 수 있지만, 수백 개의 층과 수많은 시간 동안 반복되고 누적되면 큰 문제가 됩니다. 약간의 압출 부족이 최종적으로는 구조적 약층으로 이어질 수 있으며, 거친 표면은 전체를 무너뜨릴 수 있습니다.

2. 실패 위험 증가: 출력 시간이 길어질수록 증기 방울로 인한 압출 불량, 약해진 소재로 인한 층 간 분리, 또는 잔여물이 과다해져 노즐이 막히는 등의 이유로 실패할 가능성이 커집니다. 24시간 출력 작업 중 20시간이 지난 시점에서 실패하는 것은 엄청난 손실을 초래합니다.

3. 시간 경과에 따른 소재 성능 저하: 가수분해는 즉시 일어나는 현상이 아닙니다. 긴 출력 작업 동안 젖은 필라멘트가 노즐에 오래 머무를수록 이러한 약화 반응이 전체 부품 구조에 서서히 영향을 미쳐 내부와 외부 모두에서 강도가 약화됩니다.

4. 낭비된 자원: 실패한 긴 출력 작업은 사용된 필라멘트뿐만 아니라 상당한 양의 전기와 무엇보다도 당신의 시간을 낭비하게 됩니다. 습기로 인한 실패를 방지한다는 측면에서 매우 중요합니다.

긴 시간 동안 필라멘트를 최상의 상태로 유지하기

이 문제에 대한 해결책은 원칙적으로 간단하지만 노력이 필요한데, 바로 필라멘트를 건조하게 만드는 것입니다.

밀폐 보관: 사용한 필라멘트 스풀을 건조제가 들어간 플라스틱 용기에 보관하세요. 진공 밀폐 봉투를 사용하는 것이 가장 좋습니다.

활성 건조: 공기에 특히 습한 공기에 며칠 이상 노출되었거나, 습기가 있는 것으로 보이는 필라멘트( popping 현상, 취성 등)는 출력 전에 건조시켜야 합니다. 필라멘트 건조기나 저온의 조절이 가능한 식품 탈수기를 사용할 수 있습니다. 사용하는 소재에 권장된 건조 시간과 온도를 반드시 지키세요.

건조한 환경에서 출력하기: 장시간 노출이 필요한 중요한 출력물을 제작해야 할 경우, 장비가 허용한다면 가열식 건조 상자에서 출력을 고려해 보세요. 이는 작업 전반에 걸쳐 보호를 제공합니다.

결론

필라멘트 내 습기는 보이지 않는 악당이며, 출력 시간이 길어질수록 그 해는 기하급수적으로 커질 수 있습니다. 직접적인 결과로는 팝음, 거친 표면, 약한 층간 결합, 그리고 출력 도중 예기치 못한 실패가 발생할 수 있습니다. 장시간의 3D 출력을 신뢰성 있게 수행하려면 필라멘트의 건조 문제를 부차적인 사항이 아닌 필수 전제 조건으로 다루어야 합니다. 건조한 필라멘트는 장시간 출력물이 성공하는 기초입니다. 습기가 당신의 오랜 노력 시간을 망치지 못하도록 반드시 건조 상태를 유지하세요!