FFF/ FDM 방식의 3D 프린터 종류는?

# 3D 프린팅에서 가장 많이 사용하는 FFF 3D프린팅 방식에 대해서 알아보자

FFF (Fused Filament Fabrication)

• FF 방식의 프린터는 단순하고 직관적으로 이해하기 쉬운 원리와 사용방법으로 가장 많이 사용되고 사용자들에게 가장 친숙한 프린터입니다.
  
  
• FFF 프린터의 종류는 프린터헤드 구동방식에 따라 데카르트(Cartian), 델타(Delat), 폴라(Polar) 등으로 나눌 수 있습니다.

# FDM/FFF, 가장 많이 사용되는 프린터

• FFF의 기본 원리는 간단합니다. 열가소성 수지를 연결한 압출 노즐이 빌드 플랫폼 위에서 수평 및 수직으로 움직입니다. 열가소성 물질을 녹는점까지 가열한 다음 XY 평면에 압출하여 한 레이어를 완성합니다. 레이어가 완성되면 베이스를 낮추어 다음 플라스틱 레이어를 위한 공간을 만들고 반복합니다.
  
  
• 이 적층 제조 방식은 1988년 개발되었고 Stratasys사는 1992년 이를 FDM이란 상표로 상용화합니다. 2009년 특허가 만료되고 많은 개인 및 업체들이 제품 개발에 참여하게 되면서 더욱 저렴한 프린터 보급을 가능하게 하고 더불어 기술의 새로운 발전도 가져왔습니다. 상표인 FDM이라는 용어의 대안으로 FFF라는 이름도 태어났습니다.
  
  
• 현재 FFF 방식의 프린터는 개인의 취미를 위한 보급형 모델부터 첨단 산업용에 이르기까지 다양하게 사용되고 있으며 단순하고 직관적으로 이해하기 쉬운 원리와 사용방법으로 가장 많은 사용자에게 가장 친숙한 프린터라 할 수 있습니다.
  
  
• FFF 프린터 종류는 다양한 방법으로 분휴할 수 있지만 이번 시간에는 프린트헤드의 이동 방식에 따른 프린터 종류를 살펴보겠습니다.
  
  
• 데카르트(Cartesian)와 델타(Delta)의 두 가지 유형의 프린팅 시스템이 가장 많이 사용되고 있으며 그 외에도 새로운 방식이 계속 개발되고 있습니다.
  
  

Types of FFF Printers (FFF 프린터 종류)

1. 데카르트 프린터 (직선형 프린터, Cartesian)

• 가장 많이 사용하는 방식으로 FFF 하면 일반적으로 떠올리는 방식입니다. 데카르트 좌표계를 기반으로 하는 이 기술은 X, Y, Z의 3축을 사용하여 프린트헤드와 베드의 위치와 방향을 결정합니다. 대부분의 프린터는 헤드가 XY 평면에서, 베드가 Z 축으로 선형으로만 이동하는데 프린터에 따라 헤드와 베드의 이동 축이 다른 방식으로 분배하기도 합니다.
  
  
• 이 방식은 수평 방향으로 균일하게 인쇄 성능이 좋다는 것과 운동학적으로 이해가 쉽고 구현이 쉬워 소비자 친화적이라는 장점이 있습니다. 단점으로는 프린트헤드 부분이 상당히 무거워서 움직일 때 즉각적인 방향 전환이 어렵습니다.

2. 델타 프린터 (Delta)

delta

• 이 방식의 프린터도 FDM 3D 인쇄 시장에서 계속 새 제품이 나오며 다양하게 사용되고 있습니다.
  
  
• 데카르트 좌표를 사용하는 것은 동일하지만 프린트 헤드는 선형으로 이동하지 않고 수직 레일에 부착된 3개의 팔(arm)에 경첩으로 연결되어 3개의 암이 동시에 움직이며 헤드의 위치를 조정합니다. 결과적으로 델타 프린터의 프린트헤드는 이동을 위한 모터를 포함해야 하는 경우보다 훨씬 가볍습니다.
  
  
• 이 감소된 무게는 헤드의 방향 전환 시 관성을 줄임으로써 정확성을 유지하면서 신속하게 대응할 수 있습니다.
  
  
• 델타 프린터는 높이 인쇄에 탁월하며 평면의 중심부에서 정밀도가 우수하지만 바깥쪽으로 갈수록 정밀도가 떨어져서 수평적으로 큰 개체를 인쇄하기는 어렵습니다.

3. 폴라(Polar) 프린터

Polar 3d

• 위의 두 방식 이외에도 새로운 방식의 프린터들이 계속 개발되고 있습니다. 이름처럼 극좌표 시스템을 사용하는 Polar 3D 프린터는 헤드의 위치를 X, Y, Z 좌표가 아니라 각도(θ), 축에서의 거리(R) 및 높이(Z)로 결정합니다. 보통은 베드가 회전(θ)하고 압출기가 R 방향으로 이동하며 인쇄하고 한 레이어 완료 후 압출기가 Z축으로 이동합니다.
  
  
• 아직은 상대적으로 느리고 품질도 안정화되었다 볼 수 없지만 프린트헤드 구동이 단순하고 조용하며 공간 활용도 좋으니 앞으로 기대되는 기술이라 하겠습니다.

4. 로봇 팔(Robot arm)

로봇 팔

• 자유자재로 움직이는 로봇 팔을 생각하면 산업 생산 라인, 특히 대형 자동차 공장에서 부품을 조립하는 모습이 떠오릅니다. 이런 다축 로봇 팔에 3D 프린트헤드를 결합하면서 더 크고 빠르고 유연한 3D 프린팅이 가능하게 되었습니다. 금형 제작, 예술 조각 작품, 건축, 가구 등 대형 프로젝트에 사용되는 경우는 거대한 필라멘트 롤을 사용하기도 하지만 대부분은 펠릿이나 칩 형태의 폴리머를 사용합니다.
  
  
• 필라멘트를 사용하는 소형 프린터에도 로봇 팔을 적용하려는 시도가 계속되고 있습니다. 아직은 데카르트 프린터만큼 인쇄 품질이 좋지 않지만 인쇄판이 고정되어 있지 않아 이동성이 높다는 장점을 생각하면 발전이 기대됩니다.
  
  

오늘 포스팅에서는 프린트 헤드 구동방식에 대한 FFF 프린터 종류를 알아보았습니다.