3D 프린터로 출력하다 보면 출력물이 생각보다 약하게 만들어지거나 표면에 빈틈이 생기는 경우가 있습니다. 외관을 자세히 보면 레이어 사이에 작은 틈이 보이거나, 벽면이 제대로 채워지지 않고 부분적으로 끊어진 것처럼 보이기도 합니다.
이러한 현상은 언더익스트루전(Under-extrusion) 때문일 수 있습니다.
언더익스트루전은 3D 프린터가 설정된 양보다 적은 양의 필라멘트를 실제로 압출하는 현상을 의미합니다. 필라멘트가 충분하게 공급되지 않으면 각 레이어가 제대로 연결되지 않아 출력물의 강도와 표면 품질이 떨어질 수 있습니다.
언더익스트루전은 노즐 막힘, 필라멘트 공급 문제, 온도 설정, 압출량 설정 등 다양한 원인으로 발생할 수 있기 때문에 문제의 원인을 하나씩 확인하는 것이 중요합니다.
이번 글에서는 언더익스트루전의 대표적인 증상과 원인, 해결 방법, 그리고 재발을 예방하기 위한 관리 방법까지 자세히 알아보겠습니다.
언더익스트루전이란?
언더익스트루전은 프린터가 설정된 것보다 적은 양의 필라멘트를 압출하는 현상입니다.
예를 들어 슬라이서에서 일정한 선폭으로 출력하도록 설정했지만 실제로 노즐에서 나오는 필라멘트의 양이 부족하면 출력물에 빈 공간이 생길 수 있습니다.
정상적인 출력에서는 필라멘트가 일정하게 압출되어 각 레이어가 서로 연결되어야 합니다.
하지만 압출량이 부족하면 레이어 사이에 틈이 생기거나 벽면이 끊어진 것처럼 보일 수 있습니다.
언더익스트루전의 대표적인 증상
언더익스트루전이 발생하면 출력물에서 여러 가지 이상이 나타날 수 있습니다.
대표적인 증상은 다음과 같습니다.
- 출력물 표면에 틈이 생긴다.
- 벽면이 일정하지 않게 출력된다.
- 레이어 사이에 빈 공간이 보인다.
- 출력물이 예상보다 약하다.
- 인필이 제대로 채워지지 않는다.
- 작은 부분의 압출이 끊기는 것처럼 보인다.
- 출력 중 필라멘트가 일정하지 않게 나온다.
이러한 증상이 나타난다면 압출량과 노즐 상태를 확인해 볼 필요가 있습니다.
노즐 막힘 확인하기
언더익스트루전의 대표적인 원인 중 하나는 노즐 막힘입니다.
노즐 내부가 부분적으로 막히면 필라멘트가 정상적으로 통과하지 못해 압출량이 감소할 수 있습니다.
특히 이전부터 노즐에서 필라멘트가 일정하지 않게 나오거나 출력 중 압출이 불안정했다면 노즐 상태를 먼저 확인하는 것이 좋습니다.
노즐을 적절한 방법으로 청소하거나 필요하다면 교체한 뒤 다시 테스트 출력해 볼 수 있습니다.
필라멘트 공급 상태 확인하기
필라멘트가 노즐까지 제대로 공급되지 않아도 언더익스트루전이 발생할 수 있습니다.
필라멘트 스풀이 제대로 회전하지 않거나 필라멘트가 다른 부분에 걸려 있으면 압출기가 충분한 양의 필라멘트를 끌어오지 못할 수 있습니다.
출력 중 필라멘트가 스풀에서 부드럽게 풀리는지 확인하는 것이 좋습니다.
필라멘트가 심하게 엉켜 있거나 스풀의 회전이 지나치게 뻑뻑하다면 공급 과정에서 문제가 발생할 수 있습니다.
압출기 확인하기
압출기는 필라멘트를 잡고 노즐 방향으로 밀어주는 역할을 합니다.
압출기 기어에 먼지나 필라멘트 찌꺼기가 쌓이면 필라멘트를 제대로 잡지 못할 수 있습니다.
또한 압출기 장력이 적절하지 않으면 필라멘트가 미끄러지면서 원하는 만큼 공급되지 않을 수 있습니다.
따라서 언더익스트루전이 반복된다면 압출기 주변의 상태도 확인해야 합니다.
노즐 온도 확인하기
노즐 온도가 너무 낮으면 필라멘트가 충분히 녹지 않아 압출이 어려워질 수 있습니다.
필라멘트가 노즐을 통과하면서 충분히 녹지 않으면 압출 저항이 증가하고 실제 출력되는 필라멘트의 양이 감소할 수 있습니다.
사용하는 필라멘트 제조사가 권장하는 노즐 온도 범위를 확인하고 적절한 온도로 테스트하는 것이 좋습니다.
다만 온도를 지나치게 높이면 다른 출력 문제가 발생할 수 있으므로 무조건 온도를 높이는 것은 좋은 해결 방법이 아닙니다.
필라멘트의 품질과 상태 확인하기
필라멘트의 직경이 일정하지 않거나 보관 상태가 좋지 않은 경우에도 압출량에 영향을 줄 수 있습니다.
특히 습기를 많이 머금은 필라멘트는 출력 과정에서 압출이 불안정해질 수 있습니다.
필라멘트가 오랫동안 습한 환경에 노출되어 있었다면 건조 후 다시 출력해 보는 것도 방법입니다.
필라멘트는 사용하지 않을 때 밀폐 용기나 밀폐 지퍼백 등에 넣어 보관하고 제습제를 함께 사용하는 것이 좋습니다.
익스트루더 스텝 설정 확인하기
3D 프린터는 모터의 회전량을 기준으로 필라멘트를 일정한 길이만큼 이동시킵니다.
이때 실제로 이동하는 필라멘트의 양과 프린터가 설정한 값에 차이가 있다면 압출량이 정확하지 않을 수 있습니다.
이러한 문제를 확인하기 위해 익스트루더의 압출량을 측정하고 필요하다면 보정하는 방법이 있습니다.
다만 프린터의 펌웨어나 제조사에 따라 보정 방법이 다르므로 자신의 장비에 맞는 방법을 확인하는 것이 좋습니다.
유량(Flow) 설정 확인하기
슬라이서에는 필라멘트가 얼마나 압출될지를 조절하는 유량(Flow) 설정이 있습니다.
유량이 너무 낮게 설정되어 있다면 실제 출력되는 필라멘트의 양도 부족해질 수 있습니다.
반대로 유량을 지나치게 높이면 과다 압출이 발생할 수 있기 때문에 적절한 값을 찾아야 합니다.
언더익스트루전이 의심될 경우 유량 설정을 확인하고 테스트 출력으로 결과를 비교하는 것이 좋습니다.
출력 속도가 너무 빠른 경우
출력 속도가 지나치게 빠른 경우에도 언더익스트루전이 발생할 수 있습니다.
노즐이 빠르게 움직이면서 많은 양의 필라멘트를 요구하면 히터와 압출 시스템이 필요한 양을 충분히 공급하지 못할 수 있습니다.
특히 높은 속도로 출력하는 경우 노즐 온도와 압출량이 현재 출력 조건에 적합한지 확인하는 것이 중요합니다.
문제가 발생했다면 출력 속도를 낮춰 테스트해 보는 것도 좋은 방법입니다.
리트랙션 설정 확인하기
리트랙션 설정이 지나치게 공격적으로 적용되어 있어도 압출이 불안정해질 수 있습니다.
특히 리트랙션 거리나 속도가 프린터 구조에 맞지 않으면 필라멘트가 노즐 내부에서 불안정하게 움직일 수 있습니다.
스트링 문제를 해결하기 위해 리트랙션을 조절했다면 그 이후 언더익스트루전이 발생하지 않았는지도 함께 확인하는 것이 좋습니다.
언더익스트루전을 해결할 때 주의할 점
언더익스트루전이 발생했다고 해서 바로 유량을 크게 올리는 것은 추천하지 않습니다.
실제 원인이 노즐 막힘이나 필라멘트 공급 문제인데 유량만 높이면 다른 문제가 발생할 수 있습니다.
따라서 다음과 같은 순서로 확인하는 것이 좋습니다.
먼저 노즐에서 필라멘트가 정상적으로 나오는지 확인합니다.
그다음 필라멘트가 압출기까지 원활하게 공급되는지 확인하고, 노즐 온도와 출력 속도를 점검합니다.
이후 유량이나 익스트루더 설정을 확인하는 방식으로 접근하면 문제의 원인을 찾기 쉽습니다.
테스트 출력으로 확인하기
문제를 해결한 뒤에는 작은 테스트 모델을 출력해 결과를 확인하는 것이 좋습니다.
처음부터 크고 복잡한 모델을 출력하면 문제가 해결되었는지 확인하는 데 시간과 필라멘트가 많이 필요합니다.
간단한 벽면이나 테스트용 모델을 출력하면서 레이어 사이의 틈이 줄어들었는지 확인할 수 있습니다.
마무리
3D 프린터의 언더익스트루전은 설정된 양보다 적은 필라멘트가 압출되면서 출력물에 틈이나 약한 부분이 생기는 현상입니다.
노즐 막힘, 필라멘트 공급 문제, 압출기 상태, 노즐 온도, 출력 속도, 유량 설정 등 다양한 원인이 있을 수 있습니다.
따라서 언더익스트루전이 발생했을 때는 특정 설정 하나만 변경하기보다 프린터의 압출 시스템 전체를 차례대로 확인하는 것이 중요합니다.
먼저 노즐이 막혀 있지 않은지 확인하고 필라멘트가 스풀에서 원활하게 공급되는지 확인해야 합니다.
그다음 압출기와 노즐 온도, 출력 속도, 리트랙션 설정을 확인하고 필요하다면 유량과 익스트루더 압출량을 보정할 수 있습니다.
문제를 해결한 뒤에는 작은 테스트 모델을 출력해 결과를 확인하는 것이 좋습니다.
3D 프린터에서 안정적인 압출은 출력 품질을 결정하는 가장 기본적인 요소 중 하나입니다.
따라서 평소에도 노즐과 압출기를 깨끗하게 관리하고 필라멘트를 적절하게 보관하면 언더익스트루전과 같은 문제를 예방하는 데 도움이 됩니다.
다음 글에서는 3D 프린터 출력물에 필라멘트가 필요 이상으로 많이 쌓이는 오버익스트루전의 원인과 해결 방법에 대해 알아보겠습니다.