이번에는 3D 프린터를 이용해 실제로 출력을 하는 순서와, 출력물의 품질을 높이는 방법에 대해 보도록 합시다.

개인용 3D 프린터에서 출력하는 방법

지난번에는 3D 프린터의 출력에 필요한 3D 데이터를 만드는 방법을 설명했습니다. 이번에는 그 3D 데이터를 사용해 3D 프린터에서 출력을 하는 순서를 봅시다.

1. 3D 데이터에 오류가 없는지를 확인

2. 슬라이스 소프트웨어를 사용해 3D 데이터를 툴 패스 데이터로 변환

3a. 단독 사용이 가능한 3D 프린터는 툴 패스 데이터를 3D 프린터에서 불러들여 출력

3b. 단독 사용이 불가능한 3D 프린터는 컴퓨터에서 프린터 제어 소프트웨어를 실행해 툴 패스 데이터를 불러들여 출력

4. 받침대 등의 불필요한 부분을 없애고 표면을 마무리

3D 데이터 체크 프로그램을 사용해 3D  데이터를 확인

우선 3D 데이터의 무결성 검사를 합니다. STL 데이터를 3D CAD 소프트웨어에서 만들었을 경우 데이터에 결손이 생기는 경우는 그리 많지 않지만, 3D CG 소프트웨어에서 만들었을 경우엔 제작 시 조심하지 않으면 두께가 없는 물체가 나오거나 폴리곤의 일부가 뚫려이는 등의 에러가 생길 수 있습니다. 3D CG 소프트웨어에서 볼 때는 정상적으로 보일 수 있으나 이런 데이터는 3D 프린터로 출력할 수 없습니다.

그래서 3D 데이터를 만들었다고 바로 출력하는 것이 아니라 그 전에 3D 데이터 체크 프로그램을 사용해야 합니다. 전문 작업용 3D 데이터 체크 프로그램은 가격이 비싸지만 MoNoGon(http://www.quatouch.com/products/monogon.html)는 개인도 부담 없는 가격으로 사용할 수 있습니다. 8백엔이면 24시간 동안 쓸 수 있으며, 데이터를 보는 용도라면 무료로 사용할 수도 있습니다. 수정할 때 라이센스가 필요해서 그렇지. 그리고 이건 개발이 끝났다네요.

3D 데이터 검사 소프트웨어인 MiniMagics 3.0(http://www.materialise.co.jp/MiniMagics3.0J)는 무료 라이센스를 얻어 사용할 수 있습니다. 사용하기 쉬운 기능을 갖췄으니 개인용 3D 프린터 사용자라면 추천할 만합니다.

또 Shade 3D의 최신 버전인 Shade 3D Ver.14.1에는 3D 데이터의 무결성을 검사해서 자동 수정하는 3D 프린트 어시스턴트가 있으니 이걸 쓰는 것도 좋습니다.

3D 데이터 체크 툴인 MoNoGon을 사용해 STL 데이터의 부정합을 확인하고 있습니다.

기능이 많고 쓰기 쉬운 3D 데이터 검사 소프트웨어인 MiniMagics 3.0.

슬라이스 소프트웨어를 이용해 3D 데이터를 툴 패스 데이터로 변환

3D 데이터의 확인을 끝냈다면 3D 데이터를 툴 패스 데이터로 변환합니다. 이 때에 사용하는 소프트웨어가 슬라이스 소프트웨어라고 부르는 소프트웨어입니다. 3D 데이터(STL 데이터)는 폴리곤의 집합체로서 그걸 1층씩 쌓아 물체를 만드려면 헤드의 경로를 알려주는 패스 데이터로 바꿀 필요가 있는데 그게 바로 슬라이스 소프트가 하는 일입니다.

RepRap을 기반으로 하는 개인용 3D 프린터는 오픈 소스로 개발한 슬라이스 소프트웨어를 쓰는 경우가 많았으나, MakerBot의 Replicator 시리즈나 3D Systems의 Cube 시리즈처럼 대형 업체의 3D 프린터는 전용 슬라이스 소프트웨어(나중에 설명할 프린터 제어 소프트웨어도 통합된 경우가 많음)를 씁니다. 툴 패스 데이터로 변환할 때는 적층 피치나 받침대, 조형 밀도 등을 설청하게 되는데 이런 옵션에 대해선 나중에 설명하겠습니다.

오픈 소스 슬라이스 소프트웨어인 KISSlicer

Cube용 슬라이스/프린터 제어 소프트웨어인 Cube Software

3D 프린터로 출력하기

3D 데이터를 툴 패스 데이터로 변환하고 바로 3D 프린터에서 출력할 수 있다면 좋겠으나, 단독 작동이 가능한 제품과 그렇지 않은 제품은 순서가 다소 다릅니다.

단독 작동이 가능한 제품에선 USB 메모리나 SD 카드에 툴 패스 데이터를 복사한 후, 해당 매체를 통해 3D 프린터가 직접 데이터를 읽어 출력하게 됩니다.

단독 작동을 지원하지 않는 제품의 경우 3D 프린터와 PC를 USB 케이블로 연결한 후, PC에서 프린터 제어 소프트웨어를 실행해 3D 프린터에서 출력을 하게 됩니다.

단독 작동이 가능한 Cube는 USB 메모리에서 툴 패스 데이터를 읽어내 출력할 수 있습니다.

프린터 제어 소프트웨어인 Pronterface입니다. RepRap 기반 개인용 3D 프린터에서 쓸 수 있습니다.

불필요한 부분을 제거하고 마무리하기

Cube용 슬라이스/프린터 제어 소프트웨어인 Cube Software의 설정 화면. 제일 위의 Units는 단위를 mm이나 inch에서 지정하는 것이며, 그 아래의 Raft를 선택하면 래프트를 출력, 그 아래의 Supports를 선택하면 지지대 부분을 출력합니다. 또 Print Mode에서는 조형 밀도를 선택할 수 있습니다.

초보자들이 파악하기 어려운 점이 바로 이 래프, 서포트, 조형 밀도의 설정입니다. 메이저 업체의 3D 프린터는 기본 설정으로 출력해도 별 문제가 없지만, 보다 빠르게 출력하고 싶은 경우나 강도를 높이고 싶을 땐 설정값을 바꿀 필요가 있습니다.

래프트는 기반을 의미합니다. 가로 세로로 번갈아가면서 몇 층의 기반을 만들고 그 위에 정말 출력하려는 물체를 만드는 것입니다. 래프트 위에 출력하면 플랫폼과 밀착성이 높아져 보다 안정적으로 출력할 수 있습니다. 기본적으로 래프트를 써야 실패할 가능성이 줄어들게 되지만, 출력물의 형태에 따라선 래프트를 썼을 때 깨끗하게 제거하는 것이 어렵다는 것도 알아둬야 합니다.

서포트의 경우 공중에 붕 떠있는 형체가 있을 경우엔 반드시 있어야 합니다. 그러나 각도나 길이에 따라선 서포트를 쓰지 않아도 출력이 가능한 경우가 있습니다. 이것은 프린터나 설정에 따라서 다르니 여러가지를 시도해 봐야 할 것입니다.

조형 밀도는 출력물의 내부를 어떻게 채우는지를 결정하는 것입니다. 밀도를 높이면 출력물의 강도나 정밀도는 높아지지만 출력 시간이 길어지면서 원재료인 필라멘트도 많이 쓰게 됩니다. 우선은 밀도를 낮게 설정해 테스트를 하고 출력물에 문제가 없다는 걸 확인한 후 밀도를 높여 실제 조형을 하는 게 좋습니다.

아래는 혼다가 제공하는 NSX 컨셉 모델의 3D 데이터를 래프트/서포트를 모두 사용, 래프트는 없고 서포트는 사용, 래프트/서포트를 모두 사용하지 않는 3가지 경우로 출력한 것입니다. 사용한 3D 프린터는 3D Systems의 Cube이며 재료로는 PLA를 썼고 밀도는 Strong 설정입니다.

래프트와 서포트를 모두 사용해 출력하는 중. 지금 출력하는 게 래프트 부분이기에 크기가 큽니다.

래프트와 서포트의 출력 결과. 타이어 아래에도 래프트가 있습니다.

래프트는 없이, 서포트는 사용해서 출력하는 중. 비스듬한 형태에 밀도가 낮은 부분은 몸체를 뒷받침하는 서포트 부분입니다.

래프트와 서포트 없이 나온 결과

왼쪽부터 래프트/서포트가 있고, 래프트는 없고 서포트는 있고, 래프트/서포트 모두 없는 경우입니다. 래프트와 서포트를 제거하지 않고 출력한 그대로.

왼쪽부터 래프트/서포트가 있고, 래프트는 없고 서포트는 있고, 래프트/서포트 모두 없는 경우입니다. 래프트와 서포트를 제거하지 않고 출력한 그대로.

위가 래프트가 없고 서포트가 있는 것, 아래가 래프트와 서포트가 모두 없는 것입니다. 서포트가 없으니 문이나 거울 등이 모두 제대로 나오지 않았습니다.

오리지널 USB 메모리의 제작

그럼 마지막이니까 직접 모델링을 해서 뭔가를 만들어 보도록 합시다. 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어를 모두 잘 다루지 못하니까 쉽게 만들 수 있는 걸로, 초소형 USB 메모리에 씌우는 케이스를 만들어 보기로 합시다.

산와 서플라이의 초소형 USB 메모리인 UFD-P16GBK를 이용해서 출력. USB 포트에 장착했을 때 바깥으로 나오는 검은 부분의 치수를 잰 결과 14×7×9mm 정도였다고 하네요. 이 크기에 맞춘 케이스를 만들고 그 안에 USB 메모리를 넣고 접착제로 고정하면 오리지널 USB 메모리를 만들 수 있습니다.

여기서 사용한 3D 프린터는 아까처럼 3D Systems의 Cube이며 재료는 PLA를 이용했습니다. CAD 소프트웨어는 웹 애플리케이션인 Tinkercad를 이용했습니다.

이보다 더 멋있는 걸 모델링할 수 있다면 좋겠으나 초보들에겐 무리겠지요. 아래 사진을 보면 정말 단순하다고 생각하실 수 있겠으나 실제로는 몇 번의 테스트와 수정을 거쳐 겨우 출력할 수 있었다고 합니다.

개인용 3D 프린터는 아직 발전 중인 제품인 만큼 앞으로 더욱 개선될 것입니다. 그러나 3D 프린터가 진화해도 이를 제대로 활용하려면 3D 모델링이 중요하다는 건 변치 않을 것입니다. 3D 프린터에 관심이 있는 분이라면 우선 3D 모델링에 도전해 보는 게 어떨까요.

Cube는 플랫폼과 수지가 잘 달라붙도록 하기 위해 전용 액체 풀을 발라야 합니다.

Cube의 전용 액체 풀입니다. 그냥 다른 풀을 써도 됩니다.

무료 3D CAD 소프트웨어인 Tinkercad를 이용해 이니셜을 넣었습니다.

Cube에서 툴 패스 데이터로 변환했습니다. 출력에 걸리는 예상 시간은 42분.

완성된 USB 메모리 케이스.

테스트에 썼던 기기들. 치수를 잴 수 없었던 부분은 반복해서 만들었습니다.

USB 메모리를 끼워넣기 위한 구멍

딱 맞네요.

LCD에 딱 맞네요.

화면을 연 상태에서도 쓸 수 있음.

소스: http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/1month-kouza/20140131_633325.html