3D프린터로 부품 제작시 표면 품질 높이는 방법

# 3D프린터로 부품 제작시 표면 품질 높이는 방법에 대하여 알아보자 

• 전문가 및 산업용 3D 프린터 표면 품질향상에는 3가지 방법이 있습니다.

1. 산업용 3D 프린터 모델 추출시 해상도 높이기
   
   
2. 적층 두께 (Layer Thickness)를 줄이기
   
   
3. 모델을 회전 시켜 최대한 수직에 가깝게 하기

• 이번 포스팅에서는 부품 제작시 3D 모델을 수정하여 표면의 품질을 향상시키는 방법에 대해 알아보겠습니다.

 

1. CAD 데이터 추출시 해상도 높이기

• 여러분이 설계한 CAD 데이터는 3D 프린팅을 위해 다른 형식의 파일 확장자로 추출(Export)해야 합니다.
  
  
• STL, OBJ, PLY와 같은 파일 확장자 들은 3D 프린팅을 위한 파일 형식으로 CAD데이터를 표현하는 국제 표준 형식 중 하나입니다.
  
  
• 이러한 추출 과정에서 설계된 CAD 데이터의 표면을 삼각형 면(Mesh)으로 잘게 쪼개어 표현합니다.
  
  
• 여러분이 사용하시는 CAD 프로그램의 추출 설정에는 해상도 설정이 있습니다.
  
  
• 여기서 표면을 얼마나 잘게 쪼갤 것인지 결정하게 됩니다.
  
  

CAD 해상도에 따른 차이

• 동일한 CAD파일이라도 추출시 설정에 따라 해상도 차이가 발생합니다.

• 위 그림에서 볼 수 있듯이, 해상도 설정을 높여서 잘게 쪼갤수록 곡면이 부드럽게 표현됩니다.
  
  
• 그러나 지나치게 높은 해상도 설정으로 삼각형 면(Mesh)의 숫자가 높아지면 파일의 용량이 높아지고 이것을 처리하는 슬라이서의 속도도 느려지게 됩니다.
  
  
• 따라서 출력하려는 모델의 형상에 따라 너무 낮지 않은 수준에서 적정한 해상도 설정으로 파일을 추출해야 합니다.

 

 2. 적층 두께 (Layer Thickness) 줄이기

• 대부분의 3D 프린터는 높이 방향으로 한 층 (layer)씩 쌓아 올라가는 방식입니다.
  
  
• 따라서 빗면 형상을 출력할 때 층별로 쌓아 올려진 소재의 끝단이 남아 마치 계단처럼 형상이 출력됩니다.
  
  
• 이러한 계단 형상을 출력 후 사포 따위로 후가공을 해서 매끄럽게 만들어줄 수 있지만 프린팅 설정으로 이러한 형상을 줄일 수 있습니다.
  
  
• 바로 적층 두께를 줄여서 출력하는 방법입니다.

동일한 빗면에 대한 적층 두께 비교 (좌 0.5mm, 우: 0.25mm)

• 슬라이서내 셋팅에서 적층 두께를 줄이게 되면 빗면을 더욱 촘촘히 나누어 빗면에서 계단 형태로 튀어 나오는 길이를 줄일 수 있습니다.
  
  
• 이러한 방식으로 상대적으로 매끄러운 표면 품질을 얻을 수 있습니다.
• 하지만 이 방식은 프린팅 속도를 현저하게 늦추어 출력 시간이 매우 길어지는 단점이 있습니다.
  
  
  
  

 3. 빗면 각도 높이기

• 적층 두께를 줄여서 표면 품질을 높이는 방법은 출력속도가 오래 걸리게 되어 생산성에 안 좋은 영향을 끼치게 됩니다.
  
  
• 위 방법 대신 모델을 출력하는 방향을 조절하여 표면 품질을 높이는 방법도 있습니다.
  
  
• 빗면의 각도를 높이게 되면 동일한 적층 두께라고 해도 빗면에서 튀어나오는 길이가 줄어 들게 됩니다.

빗면 각도에 따른 계단현상 완화 (좌 : 45°, 우 70°) 

• 따라서 부품 혹은 제품의 외장 쪽을 최대한 90°에 가깝게 회전시켜 출력하면 매끄러운 표면 품질을 얻을 수 있습니다.

 

지금까지 3D 프린터 출력시 표면 품질을 향상시키는 방법에 대해 알아보았습니다.

물론 완제품 수준의 품질을 위해서는 샌딩 (Sanding), 폴리싱 (Polishing), 페인팅(Painting), 등의 후가공이 필요합니다.

하지만 오늘 소개드린 방식으로 출력할 때부터 표면 품질을 높이게 된다면 후가공이 용이해져서 작업 효율이 올라가게 됩니다.