바르셀로나 의자 3D프린팅 & 수용성 서포트 제거과정.

3D프린터회사이자 Ultimaker 3 공식총판인 3Developer로부터 얼티메이커3(Ultimaker 3) 3D프린터를 제공받아 테스트 해본지도 벌써 한달이 넘어가는군요. 이번에는 얼티메이커3 3D프린터의 성능 및 수용성 서포트를 사용하였을 때 그 접촉면이 어떠한지를 알아보기 위해 3D프린팅을 진행하였습니다. 


이번에 사용할 3D모델링 파일은, 얼티메이커3의 공식 티저 영상으로도 쓰였었죠? 바르셀로나 의자(Barcelona chair)입니다. 



바르셀로나 의자는 그 독특한 구조 때문에 매끈하게 출력하기가 어려운데요. 수용성 서포트, 즉 PVA(Polyvinyl alcohol) 필라멘트를 사용하여 안정적으로 출력한 후 서포트를 물에 녹여 제거한 뒤, 수용성 서포트가 붙었던 자리의 표면 상태를 8배 확대렌즈를 사용하여 살펴보도록 하겠습니다. 물론 출력된 각 부분의 상태도 함께 말이죠.


하지만 이 모든 과정을 한 글로 쓰게 되면 글의 길이가 너무 길어져서 두 글로 나누어서 포스팅하고자 합니다. 


그 첫번째 포스팅! 얼티메이커3 3D프린터를 이용한 바르셀로나 의자 3D프린팅, 그리고 수용성 서포트 제거과정, 지금부터 시작합니다. 



바르셀로나 의자를 큐라(Cura)로 불러온 후 서포트를 적용한 모습입니다. 서포트는 PVA 필라멘트, 즉 수용성 서포트를 사용하는 것으로 세팅했습니다. 크기는 원본(http://www.thingiverse.com/thing:59628)의 15%로, 114.7 x 113.9 x 120.0mm입니다. 



이번 3D프린팅의 목적 중 하나가 수용성 서포트가 출력물 표면에서 제거된 후 출력물 표면이 어떤지를 확인하는 것이기 때문에, 서포트가 접한 표면이 가장 매끈하게 만들어진다는 support interface distance 0.35, 서포트 패턴(support pattern) concentric 세팅으로 출력하였습니다. 


자세한 3D프린팅 세팅은 다음과 같습니다. 


Layer height 100마이크론

wall thickness 1mm

top/bottom thickness 1mm

infill density 15%

printing temperature 200도 (PVA 215도)

build plate temperature 60도

flow 100%

enable retraction (+)

print speed 70mm/s (PVA 35mm/s)

enable print cooling (+)

brim (+, 7mm)

support (+)

support overhang angle 45도

support patten : concentric

enable support interface (+)

support interface density 100%

support interface line distance 0.35mm

use towers (-)


사용한 필라멘트는 얼티메이커 공식 Silver Metallic PLA 필라멘트와 PVA 필라멘트입니다. PVA, 즉 서포트 출력속도가 35mm/s이므로 전체 출력시간이 꽤 느려질 것으로 예상되었습니다.


자, 출력시작! 참고로 출력 중에 찍은 사진이 엄청 많습니다ㅎ;;



외부에서 모니터링할 때는 포스캠 R2 IP카메라로 확인하였습니다. 위 스크린샷은 출력시작 후 약 3시간이 지난 후의 모습입니다. 


여담이지만, 나중에 보니 왼쪽 상단의 시간이 실제 시간과 다르더군요;;; 요건 나중에 고쳐야겠어요.



출력시작 후 약 8시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 13시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 20시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 32시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 38시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력 시작 후 약 38시간만에 드디어 의자 다리 사이를 이어주는 레이어가 출력되었습니다;;



출력시작 후 약 44시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 54시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 63시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 68시간이 지난 후의 모습입니다.



출력시작 후 약 75시간이 지난 후의 모습입니다.



출력시작 후 약 83시간이 지난 후의 모습입니다. 



출력시작 후 약 86시간이 지난 후의 모습입니다. 정리하면, 이 바르셀로나 의자를 3D프린팅하여 완성하는데 무려 3일하고도 14시간이 더 걸렸습니다;;;; 



짠! 출력이 완료된 바르셀로나 체어입니다. 크기가 대충 감이 오시죠?



좀 더 이쁘게 찍어본 모습입니다.



바르셀로나 체어가 수용성 서포트(PVA)에 완전히 둘러싸여 있습니다.



밑면을 보면 concentric의 서포트 패턴을 잘 볼 수 있습니다.



정말 서포트가 많이 붙었군요.



바르셀로나 체어의 쿠션 부분에도 서포트가 붙었군요;;;



수용성 서포트가 전체적으로 감싸고 있습니다.



앞면도 마찬가지구요.


이제 본 3D프린팅 과정의 하이라이트, 수용성 서포트의 제거과정이 남았습니다. 




물을 담은 수조에 풍덩 빠뜨려줍니다. 결과를 먼저 말씀드리면 수용성 서포트를 완전히 제거하는데에도 꽤 오래 시간이 걸립니다;;;



3D프린팅 결과물을 물에 담가놓은지 약 30분이 지난 후의 모습입니다. 수용성 서포트 덩어리가 녹아서 흐물흐물해짐에 따라 아래로 다 흘러내린 모습입니다. 



3D프린팅 결과물을 물에 담가놓은지 약 1시간이 지난 후의 모습입니다. 수용성 서포트의 큰 덩어리들은 모두 흘러 내려가버린 모습입니다. 



3D프린팅 결과물을 물에 담가놓은지 약 2시간이 지난 후의 모습입니다. 출력물이 계속 물 위에 떠서 잠기게 하고자 동전 뭉치를 비닐에 싸서 출력물 위에 올려놓은 모습입니다. 


나중에 혹시 수용성 서포트 제거 작업을 하실 분들이 계시다면, 출력물의 브림(Brim) 부분을 테이프로 수조 바닥에 고정시켜서 출력물이 부력으로 떠오르지 않게 하신 후 작업하시는게 좋습니다. 저는 이번 삽질로서 배웠습니다ㅠ



3D프린팅 결과물을 물에 담가놓은지 약 3시간이 지난 후의 모습입니다. 수용성 서포트가 대부분 제거된 출력물을 물 바깥으로 꺼낸 후 수조의 물을 버리고 바닥을 보았더니..



물에 녹아 흐물흐물해진 PVA 필라멘트, 즉 수용성 서포트들이 바닥에 깔려있습니다. 



이렇게나 두껍게 말이죠.



하지만 출력물에 붙은 수용성 서포트들은 완전히 제거되지 않았습니다.



그래서 추가적으로 몇시간이나 더 물 안에 넣어놓았습니다만.. 출력물 표면에 붙은 수용성 서포트들은 완전히 녹아나오지는 않더군요. 결국 흐르는 물에서 손으로 직접 제거하였습니다. 


얼티메이커사의 설명에 따르면(https://ultimaker.com/en/resources/23089-how-to-dissolve-pva), 따뜻한 물은 PVA가 용해되는 시간을 좀 더 줄일 수 있다고 합니다. 단, PLA로 출력된 부분에 영향을 주지 않기 위해 물의 온도는 35도를 넘지 않아야 한다네요.


또한 물을 휘저어주거나(Stirring), 물을 계속 순환시켜주는 것이(Running) PVA가 용해되는 시간을 좀 더 줄일 수 있다고 하네요. 또한 약 10분 동안 물에 담궈놓아 PVA 서포트를 흐물거리게 만든 후 펜치로 큰 부분을 제거한 뒤 다시 물에 넣어 남아있는 PVA 서포트를 제거하는 것도 작업시간을 단축하는 한 방법이라고 하네요. 



수용성 서포트를 모두 제거한 후 완성된 바르셀로나 의자의 모습입니다. 기존의 서포트 시스템을 사용하지 않고 수용성 서포트를 사용함으로써 좀 더 많은 복잡한 형상을 더 쉽게 출력할 수 있는 장점이 있습니다만, 이번 작업으로 느낀 단점으로 수용성 서포트를 물로 녹여서 제거하는데에도 시간이 상당히 걸리며, 또한 사용되는 물의 양도 만만치 않았습니다;;; 


정확히 측정해보진 않았지만, 위와 같이 서포트를 제거하는데 대략 14리터 이상 정도 쓴 것 같습니다. 제가 사용한 수조가 7리터 짜리이고 거기에 한번 더 절반쯤 채워서 사용했으며, 흐르는 물에 씻을 때도 꽤 많이 물을 틀어서 사용했거든요ㅠ


그래도 일단 3일 반나절이 넘게 출력을 했음에도 안정적으로 출력이 되었고 수용성 서포트도 어느정도 잘 정리가 되었으니 이제는 출력물의 표면을 자세히 살펴볼 차례입니다. 다음 포스팅에서는 출력된 각 부분 및 수용성 서포트가 붙었던 자리의 표면 상태를 8배 확대렌즈로 확인하는 과정을 보여드릴 예정입니다.


지금까지 메이드인네버랜드였습니다~!


※3D프린터회사이자 Ultimaker3 공식 총판인 3Developer에서 장비를 제공받고 객관적으로 작성한 포스팅입니다※


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  1. win0812 2017.03.03 09:40 신고 address / modify or delete / reply

    엄청난 작업이네요,, 그럼에도 안정적으로 출력된게 대단하네요~,, 표면도 매우 매끄러워보이고+_+

    • MadeInNeverland 2017.03.03 11:34 신고 address / modify or delete

      그러니까요. 3일 넘게 출력하다가 중간에 끊기면 엄청 허무한데 별다른 세팅없이 쭉 출력이 안정적으로 이루어지더군요ㅎ 얼티메이커3 정말 좋아요, 경제적 압박감이 문제죠ㅠ

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