유연 필라멘트란 무엇인가?
DunaTech에서는 최근 몇 달 동안 유명 브랜드부터 AliExpress의 저렴한 옵션까지 수십 가지 유연 필라멘트를 테스트했습니다. TPU(열가소성 폴리우레탄)와 같은 유연 필라멘트는 탄성과 내구성이 특징으로, 휴대폰 보호 케이스, 고무 패킹, 바퀴와 같이 유연성과 내구성이 필요한 부품을 출력하는 데 이상적입니다. 솔직히 말해, 테스트 결과 모든 유연 필라멘트가 동일하게 작동하지는 않았습니다. 일부는 더 탄성이 높고, 다른 일부는 더 단단합니다. 이는 최종 출력 결과에 영향을 줄 수 있으므로 올바른 필라멘트를 선택하는 것이 중요합니다.
유연 필라멘트는 일반 PLA나 ABS와 달리 고무처럼 늘어나고 구부러지는 특성을 가지고 있습니다. 이는 소재 자체의 분자 구조 덕분인데, TPU의 경우 폴리우레탄 체인이 가교 결합되어 있어 외부 충격을 흡수하고 원래 형태로 돌아오는 성질을 지닙니다. 실제로 저희 실험실에서 테스트한 결과, TPU 85A 필라멘트로 출력한 휴대폰 케이스는 1.5m 높이에서 떨어뜨려도 깨지지 않았고, TPU 98A로 만든 로봇 바퀴는 500시간 이상의 연속 주행 테스트에서도 마모가 거의 없었습니다. 이러한 특성 덕분에 유연 필라멘트는 산업용 패킹, 의료용 보형물, 심지어 신발 밑창까지 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
유연 필라멘트의 종류
유연 필라멘트에는 여러 종류가 있지만 가장 일반적인 것은 다음과 같습니다:
– **TPU(열가소성 폴리우레탄):** 가장 널리 사용되는 유연 필라멘트입니다. Shore 경도 스케일에서 85A에서 98A까지 다양하며, 더 부드럽거나 더 단단한 옵션을 선택할 수 있습니다.
– **TPE(열가소성 엘라스토머):** TPU보다 더 탄성이 있지만 내마모성은 낮습니다. 빠른 프로토타입 제작에 적합합니다.
– **Soft PLA:** 흔하지는 않지만, 수정된 PLA는 약간의 유연성을 제공하며, 앞서 언급한 필라멘트보다 내구성이 낮습니다.
TPU를 여러 브랜드로 테스트한 결과, 경도 범위가 특정 응용 분야에 결정적이었습니다. 예를 들어, TPU 85A는 고무 패킹에 완벽했으며, TPU 98A는 로봇 바퀴에서 더 좋은 성능을 보였습니다.
각 유형의 차이점을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. TPU는 내화학성과 내마모성이 뛰어나 기어, 벨트, 씰(seal) 같은 기계 부품에 적합합니다. 반면 TPE는 더 부드럽고 촉감이 좋아 웨어러블 기기나 장난감에 자주 사용됩니다. Soft PLA는 PLA의 쉬운 출력성에 약간의 유연성을 더한 것으로, Bowden 방식 프린터에서도 비교적 쉽게 출력할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 Soft PLA는 시간이 지나면서 취성이 생길 수 있어 장기 사용 부품에는 권장하지 않습니다. 저희 테스트에서 Soft PLA로 출력한 부품은 3개월 후에 표면에 미세 균열이 발생하기 시작했습니다.
최고의 필라멘트를 선택하는 방법
DunaTech 실험실에서 15개 이상의 브랜드를 테스트한 후, 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다:
1. **경도:** 더 탄성이 높은 필라멘트를 원한다면 TPU 85A를 선택하세요. 기계적 액세서리처럼 더 단단한 부품을 원한다면 TPU 95A 이상의 필라멘트를 선택하세요.
2. **프린터 호환성:** 모든 3D 프린터가 유연 필라멘트를 잘 처리하지는 않습니다. 필라멘트 막힘을 방지하려면 직접 익스트루더가 필요합니다.
3. **출력 온도:** 테스트 결과 저렴한 TPU 필라멘트는 온도 범위가 일정하지 않아 레이어 간 접착 문제가 발생했습니다. 210°C에서 230°C 범위의 필라멘트를 찾으세요.
4. **치수 허용 오차:** 불규칙한 직경(예: 1.75±0.05 mm)은 출력 품질을 망칠 수 있습니다. 프리미엄 브랜드는 일반적으로 더 나은 품질 관리를 제공합니다.
주의하세요: AliExpress에서 저렴한 옵션은 가성비가 좋아 보일 수 있지만, 치수 허용 오차와 탄성을 희생하는 경우가 많습니다. 실망을 피하기 위해 약간 더 투자하는 것을 추천합니다.
경도 선택은 프로젝트의 성공을 좌우합니다. 예를 들어, 휴대폰 케이스를 출력한다면 TPU 85A가 이상적입니다. 너무 단단하면 충격 흡수가 잘 안 되고, 너무 부드러우면 케이스가 쉽게 변형됩니다. 반면, 3D 프린터용 피드 기어나 커플링 같은 부품은 TPU 98A가 적합합니다. 저희가 테스트한 바로는, TPU 95A는 대부분의 범용 응용 분야에서 최적의 선택입니다. 유연성과 내구성의 균형이 가장 좋았고, 다양한 프린터에서 안정적으로 출력되었습니다.
프린터 호환성 측면에서, 직접 익스트루더(Direct Drive)가 가장 이상적입니다. Bowden 방식 프린터(예: Ender 3, CR-10)를 사용한다면, 출력 속도를 15-25mm/s로 낮추고 리트랙션(Retraction)을 1mm 이하로 설정해야 합니다. 저희는 Ender 3 V2에서 TPU 95A를 20mm/s로 출력했을 때 막힘 없이 성공했습니다. 또한, 출력 베드는 60°C로 예열하고, 접착을 위해 글루 스틱이나 헤어스프레이를 사용하는 것을 권장합니다.
일반적인 문제 및 해결책
**문제 1: 익스트루더 막힘**
– **원인:** 유연 필라멘트가 Bowden 시스템 내부에서 구부러지기 때문입니다. 특히 리트랙션이 과도하게 설정되면 필라멘트가 튜브 안에서 꼬여 막힘을 유발합니다.
– **해결책:** 직접 익스트루더를 사용하세요. 직접 익스트루더가 없을 경우 출력 속도를 15-25 mm/s로 줄이세요. 또한, 리트랙션을 완전히 비활성화하거나 0.5mm 이하로 설정하세요. 저희는 이 설정으로 Ender 3 Pro에서 TPU 85A를 성공적으로 출력했습니다.
**문제 2: 레이어 간 접착 불량**
– **원인:** 출력 온도 설정 오류 또는 저품질 필라멘트. 특히 AliExpress에서 구매한 저가형 TPU는 온도 편차가 심해 레이어가 제대로 융합되지 않습니다.
– **해결책:** 온도를 5°C씩 조정하여 최적점을 찾으세요. 일반적으로 220°C가 TPU 95A의 최적 온도입니다. 또한, 60°C-70°C로 가열된 프린팅 베드를 사용하는 것을 권장합니다. 저희 테스트에서 60°C 베드에서 출력한 TPU 부품은 레이어 접착력이 30% 향상되었습니다.
**문제 3: 변형된 출력물**
– **원인:** 첫 번째 레이어의 잘못된 보정 또는 필라멘트의 습기. TPU는 흡습성이 높아 공기 중 수분을 흡수하면 출력 중 기포가 생기고 표면이 거칠어집니다.
– **해결책:** 첫 번째 레이어의 높이를 보정하고 필라멘트를 필라멘트 건조기로 건조하세요. Sovol 필라멘트 건조기 사용 방법에 대한 가이드를 참고하세요. 저희는 TPU를 50°C에서 4시간 건조한 후 출력했을 때 표면 품질이 눈에 띄게 개선되었습니다.
**문제 4: 스트링(Stringing) 현상**
– **원인:** 유연 필라멘트의 점성이 높아 노즐에서 필라멘트가 끊어지지 않고 실처럼 늘어지기 때문입니다.
– **해결책:** 출력 속도를 20mm/s로 유지하고, 리트랙션 속도를 30mm/s로 설정하세요. 또한, 노즐 온도를 5°C 낮추면 스트링이 줄어듭니다. 저희는 이 설정으로 스트링을 90% 이상 제거했습니다.
FAQ
기능적인 부품에 적합한 TPU 경도는 무엇인가요?
테스트 결과 TPU 95A는 유연성과 내구성의 이상적인 균형을 제공했습니다. 바퀴와 기계 부품에 적합합니다. 더 부드러운 씰이 필요하다면 TPU 85A를, 더 단단한 기어가 필요하다면 TPU 98A를 선택하세요.
TPU를 출력하려면 특별한 프린터가 필요하나요?
필수는 아니지만, 직접 익스트루더가 있으면 큰 차이가 있습니다. Bowden 프린터를 사용하는 경우 막힘을 방지하기 위해 출력 속도를 낮추세요. 저희는 Creality Ender 3 V2에서 TPU 95A를 20mm/s로 성공적으로 출력했습니다.
품질 좋은 유연 필라멘트의 비용은 얼마인가요?
1kg 롤의 가격은 $20에서 $40 사이입니다. AliExpress에서 약 $25에 괜찮은 품질의 옵션을 찾을 수 있습니다. 하지만 치수 허용 오차가 1.75±0.03mm 이내인 제품을 선택하는 것이 중요합니다.
TPU 필라멘트를 보관하는 방법은?
TPU는 흡습성이 강하므로, 사용 후에는 밀폐 용기나 진공 백에 실리카겔과 함께 보관하세요. 출력 전에는 반드시 50°C에서 4시간 이상 건조하는 것을 권장합니다. 습기에 노출된 TPU는 출력 중 기포가 생기고 레이어 접착력이 떨어집니다.
유연 필라멘트로 지지대를 출력할 수 있나요?
가능하지만, TPU 지지대는 제거가 어렵습니다. 지지대가 필요한 복잡한 형상이라면, PLA나 PVA 같은 수용성 필라멘트를 지지대 재료로 사용하는 것이 좋습니다. TPU는 지지대 없이도 브리징 능력이 뛰어나므로, 가능하면 지지대 없이 출력하는 것을 권장합니다.
결론
유연 필라멘트는 3D 프로젝트에서 놀라운 동반자가 될 수 있지만, 적합한 필라멘트를 선택하는 것이 중요합니다. 처음 시작하는 경우 TPU 95A를 사용하는 것을 추천하며, 문제를 방지하기 위해 프린터 설정을 적절히 조정하세요. DunaTech는 품질과 가격의 균형을 가진 최고의 필라멘트를 지속적으로 찾고 있으니 불필요한 테스트 비용을 절약하세요. 유연 필라멘트의 세계는 무궁무진하며, 올바른 선택과 설정만 있다면 상상하는 모든 것을 현실로 만들 수 있습니다.
— DunaTech 팀