레이어 이동을 방지하는 방법

레이어 시프팅은 인쇄 도중 툴헤드가 X축 또는 Y축에서 지정된 위치를 벗어나는 인쇄 오류로, 오류 지점 위의 모든 레이어가 아래 레이어보다 옆으로 어긋나게 인쇄되는 현상입니다. 원인은 거의 항상 기계적인 문제입니다. 벨트가 헐거워졌거나, 풀리 고정 나사가 미끄러지거나, 구동 시스템의 마찰이 발생하거나, 노즐이 충돌하거나, 스테퍼 드라이버가 과열되는 경우 등이 원인일 수 있습니다.

진단은 대부분의 사람들이 예상하는 것보다 빠릅니다. 변위의 형태를 보면 어디를 살펴봐야 할지 알 수 있기 때문입니다. 깔끔한 변위가 한 번만 나타나면 충돌을 의미합니다. 계단식으로 변위가 반복되면 벨트나 풀리를 의심해야 합니다. 빠른 속도로 출력할 때만 변위가 나타나면 가속을 의심해야 합니다. 아래는 전체 증상-원인 표이며, 그 아래에는 점검 순서대로 나열되어 있습니다.

레이어 시프팅이란 무엇인가

레이어 시프트는 프린터의 모션 시스템이 명령된 움직임을 실행하지 못했고 펌웨어가 이를 감지하지 못한 상태를 의미합니다. 일반적인 FDM 프린터의 스테퍼 모터는 개방 루프 방식으로 작동합니다. 컨트롤러는 스텝 펄스를 보내고 모터가 회전했다고 가정합니다. 모터가 멈추거나 벨트가 풀리에서 미끄러지거나 풀리가 모터 축에서 헛돌면 물리적 위치와 펌웨어가 인식하는 위치가 영구적으로 달라지게 되며, 이 불일치는 인쇄가 끝날 때까지 지속됩니다.

바로 그 이유 때문에 이 결함은 저절로 수정되지 않습니다. 원점이 이동하면 이후의 모든 레이어는 잘못된 기준점을 기준으로 정확하게 인쇄됩니다. 그 결과 눈에 보이는 계단 현상이 나타나는데, 해결 방법은 계단 현상의 원인을 제거하는 것이지, 나중에 슬라이서 설정을 변경하는 것이 아닙니다.

Prusa의 지식 기반에는 주요 원인이 명확하게 명시되어 있습니다. 층간 이동은 대부분 벨트 장력이 잘못되었거나 풀리가 제대로 고정되지 않았을 때 발생합니다., 모터 풀리가 헐거워지거나 정렬이 잘못된 경우 계단식 변위가 발생하는 것이 일반적인 원인으로 알려져 있습니다. 이는 제가 출력 실패 사례에서 관찰한 것과 일치합니다. 하드웨어 문제가 가장 먼저 발생하고, 그다음 전자 장치가 문제이며, 소프트웨어 문제는 한참 뒤떨어집니다.

층 이동 진단표

공구를 만지기 전에 인쇄 불량 보고서를 읽어보세요. 오류 패턴을 분석하면 원인을 한두 가지로 좁힐 수 있습니다.

1단계: 벨트 장력 및 풀리 고정

벨트와 풀리를 먼저 점검하십시오. 벨트와 풀리는 벨트 장력 변화의 대부분을 유발하며 점검하는 데 5분밖에 걸리지 않습니다. 장력이 적절하게 조절된 벨트는 가장 긴 자유 구간의 중앙을 눌렀을 때 단단하고 거의 늘어짐이 없습니다.

벨트가 너무 헐거우면 가속 시 풀리 톱니를 건너뛰게 됩니다. 너무 팽팽하면 모터 베어링에 부하가 걸리고 마찰이 증가하여 결국 벨트가 변형됩니다.일부 제조업체는 감에 맡기는 대신 실제 목표값을 공개합니다. - Prusa 문서 벨트 상태 측정값은 X축 약 250, Y축 약 275이며, 허용 범위는 ±15입니다. MK3 시리즈의 경우, 240 미만은 너무 헐겁고 290 이상은 너무 팽팽한 것으로 간주합니다. 사용하는 기계에 따라 측정 기준이 다를 수 있지만, 벨트 장력은 판단이 아닌 검증 가능한 사양이라는 원칙은 동일합니다.

다음으로 구동 풀리를 점검하십시오. 모터 축에 있는 작은 톱니바퀴로, 하나 또는 두 개의 고정 나사로 고정되어 있습니다. 이 나사 중 하나는 축의 평평한 가공 부분에 고정되어야 합니다. 만약 두 나사 모두 둥근 부분에 고정되어 있다면, 풀리가 축에서 회전하게 되어 벨트 장력을 아무리 조절해도 해결되지 않는 변위가 발생할 수 있습니다. 이왕 점검하는 김에 벨트 경로를 따라 풀리가 제대로 정렬되어 벨트가 플랜지에 닿지 않는지도 확인하십시오.

Prusa는 또한 유용한 수동 테스트 방법을 설명합니다. 프린터가 차가운 상태에서 전원이 꺼진 상태로 툴헤드를 X축, Y축, 그리고 양쪽 대각선 방향으로 움직여 보십시오. 직선 X축 또는 Y축 움직임의 불일치는 벨트 장력의 문제이며, 대각선 움직임의 불일치는 해당 대각선을 구동하는 모터 또는 풀리의 문제입니다. 코어XY 방식의 기계에서는 단일 모터로 순수 대각선 이동이 가능하기 때문에 이 테스트가 특히 유용합니다.

2단계: 운동 시스템의 마찰

모터가 극복해야 하는 모든 마찰은 스텝 건너뛰기를 방지하는 토크 여유를 감소시킵니다. 축은 손으로 조작했을 때 걸림이나 마찰음, 뻑뻑함 없이 전체 이동 범위를 자유롭게 움직여야 합니다.

리니어 로드와 리드 스크류를 보풀 없는 천으로 닦아 오염된 그리스와 먼지를 제거한 후 다시 윤활하십시오. 매끄러운 로드에는 가벼운 기계 오일을, 나사산이 있는 리드 스크류에는 좀 더 점도가 높은 리튬 그리스 또는 PTFE 그리스를 사용하십시오. 그런 다음 각 축을 손으로 끝까지 움직여 보십시오. 손으로 뻑뻑한 느낌이 든다면 베어링이 고장났거나 로드가 휘어진 것이므로 윤활유를 발라도 해결되지 않습니다.

케이블 배선도 확인해 보세요. 드래그 체인이나 와이어 하네스가 이동 경로의 한쪽 끝에서 걸리면 툴헤드가 이미 감속하는 지점에 부하가 추가되어 출력물이 플레이트의 특정 영역에 도달할 때만 나타나는 변형이 발생합니다. 레일에 필라멘트 찌꺼기가 끼는 경우에도 마찬가지입니다. 이 두 가지 모두 Prusa에서 제시하는 원인 목록에 있으며, 툴헤드가 중앙에 정지해 있을 때는 보이지 않기 때문에 쉽게 간과할 수 있습니다.

3단계: 스테퍼 모터 및 드라이버

기계 장치가 깨끗하고 작동이 계속된다면 원인은 전기적인 문제일 가능성이 높습니다. 모터에 작동을 완료하는 데 필요한 전류가 충분히 공급되지 않거나, 구동 장치가 과열되어 자체 보호를 위해 작동을 멈추는 것일 수 있습니다.

모터는 정상 작동 중에 따뜻해집니다. 하지만 손가락을 댈 수 없을 정도로 뜨거워서는 안 됩니다. 스테퍼 모터 모터는 열이 들면서 토크가 감소하므로, 모터가 뜨거워지는 것은 증상이자 원인이 될 수 있습니다. 메인보드의 드라이버 칩이 더 흔한 고장 지점입니다. 전자 장치실 팬에 먼지가 쌓이면 드라이버가 과열로 인해 작동을 멈추고 모터 출력을 일시적으로 중단시켜 스텝 손실이 발생합니다. 클리퍼의 경우 TMC 드라이버 설명서 과열된 드라이버는 작동을 멈추고 오류를 발생시키며, 모터가 과열되면 토크와 정확도가 저하된다는 점은 명백합니다. 따라서 팬을 깨끗하게 유지하는 것은 장비 유지보수에서 가장 중요한 작업 중 하나입니다.

모터 전류도 중요한 조절 요소입니다. Klipper는 모터가 과열되지 않고 드라이버에 경고 메시지가 표시되지 않는 한, 작동 전류를 높게 설정하는 것을 권장합니다. 전류가 너무 낮으면 모터 출력이 약해지고 트랙이 건너뛰는 현상이 발생하며, 전류가 너무 높으면 모터와 드라이버 모두 과열되어 결국 트랙이 건너뛰는 현상이 발생합니다. 구형 보드에서는 작동 중인 메인보드에 연결된 물리적 가변 저항(포텐시오미터)을 멀티미터로 측정하는데, 이 경우 고가의 부품이 단락될 위험이 있으므로 최후의 수단으로만 사용하고 먼저 해당 모델의 공식 작동 절차를 숙지해야 합니다.

알아두면 좋은 드라이버 관련 세부 사항이 하나 더 있습니다. Klipper 설명서에는 stealthChop 모드가 spreadCycle 모드에 비해 정속 이동 시 약 75%의 위치 지연을 발생시킨다고 명시되어 있으며, 모드를 전환하기보다는 한 가지 모드를 꾸준히 사용하는 것이 좋다고 권장합니다. Prusa에서도 이와 유사한 내용을 제시하며, 레이어 시프트를 보정해야 할 때는 stealth 모드 대신 일반 모드로 프린터를 작동하라고 조언합니다. 조용한 모드는 위치 정확도를 약간 희생하는 대신 소음을 줄입니다.

4단계: 프레임 및 침대 강성 확인

견고한 프레임은 위의 모든 것을 위한 필수 조건입니다. 구조물의 진동은 벨트가 조금이라도 헐거워지면 미끄러지게 만들고, 공구 헤드를 구동해야 할 모터 토크를 낭비하게 합니다.

모든 구조 고정 장치를 꼼꼼히 점검하십시오. 특히 조립식 기계의 경우 몇 달 동안 진동으로 인해 나사가 헐거워질 수 있으므로 더욱 주의해야 합니다. 그런 다음 프린트 베드를 잡고 흔들어 보십시오. 유격이 전혀 없어야 합니다. 알루미늄 압출재로 만들어진 바퀴가 달린 캐리지 시스템은 일반적으로 캐리지당 하나의 편심 너트가 있습니다. 이 너트는 중심에서 벗어난 구멍이 있는 육각 너트로, 바퀴를 레일에 더 가깝거나 멀리 이동시키는 역할을 합니다. 바퀴가 단단하게 고정되지만 캐리지가 손으로 자유롭게 굴러갈 때까지 너트를 돌리십시오.

프레임 강성은 주관적인 것이 아니라 측정 가능한 임계값을 가지고 있습니다. 클리퍼(Klipper)의 경우 공진 보상 문서 측정된 공진 주파수가 약 20~25Hz 미만인 경우 소프트웨어에서 보정하기보다는 프린터 자체를 보강해야 한다는 점에 유의하십시오. 이는 고정 Z축 베드를 갖춘 밀폐형 CoreXY 프린터가 개발된 구조적 이유 중 하나입니다. X-Max 3 그리고 맥스4 그중 하나는 개방형 캔틸레버 설계보다 고속 주행 시 위치를 더 잘 유지한다는 점입니다. 무거운 베드는 가속되지 않으므로 앞뒤로 흔들리는 질량이 훨씬 적습니다.

5단계: 노즐이 인쇄물에 닿지 않도록 하십시오.

노즐 충돌은 가장 깔끔하고 식별하기 쉬운 레이어 시프트를 발생시킵니다. 즉, 하나의 높이에서 하나의 오프셋이 발생하고 눈에 띄는 흔적이 남습니다. 툴헤드가 이동 중에 돌출된 장애물에 부딪히면 그 충격으로 인해 축의 스텝 수가 줄어듭니다.

이러한 문제의 거의 대부분은 두 가지 장애물 때문에 발생합니다. 첫 번째는 휘어진 모서리가 판에서 떨어져 나와 이동 경로로 들어간 경우인데, 그 근본 원인은 접착력 부족이며, 이는 다음과 같은 문제로 이어집니다. 휘어짐을 수정하는 방법 그리고 특히 첫 번째 레이어의 경우, 첫 번째 레이어 문제 가이드. 두 번째는 불완전한 수축이나 노즐 누출로 인해 남은 굳은 플라스틱 덩어리입니다.

즉각적인 해결책은 Z-hop입니다. 툴헤드가 이동하기 전에 일정한 양만큼 들어 올려 작은 장애물을 넘을 수 있도록 하는 기능입니다. 이 값을 0.2~0.4mm로 설정하세요. 대부분의 주요 슬라이서 소프트웨어에는 이 설정이 있으며, 각 소프트웨어 패키지에서 이 설정을 찾는 방법은 관련 게시물에서 확인할 수 있습니다. 슬라이서 소프트웨어 개요. Z-hop은 출력 시간을 약간 늘리고 스트링 발생 위험을 조금 높이지만, 8시간짜리 출력을 망치는 것에 비하면 충분히 감수할 만한 가치가 있습니다.

근본적인 원인도 해결해야 합니다. 깨끗한 베드 접착력은 모서리 들뜸을 방지하고, 적절한 리트랙션 및 온도 조정은 잉크 뭉침을 방지합니다. 움직일 때마다 잉크가 새는 마모된 노즐은 아예 교체하는 것이 좋습니다. 경화강 노즐 마모성 필라멘트를 사용하면 형상을 훨씬 더 오래 유지할 수 있습니다. 노즐 정기 유지보수 침 흘리는 것을 막아줍니다.

6단계: 속도 및 가속도 설정

고속 출력은 정상적인 기기에서 레이어 밀림 현상을 일으키지 않습니다. 오히려 저속 출력 시에는 드러나지 않았던 기기의 약점을 노출시킵니다. 출력 속도를 낮추는 것은 진단 도구로 활용하고, 드러난 문제점을 수정하는 데 집중해야 하며, 저속 출력을 영구적으로 고수해서는 안 됩니다.

그 튜닝 타워 레시피는 Klipper의 공진 보정 문서에서 직접 가져온 것입니다. 가속도 대역은 1500 mm/s²에서 시작하여 높이 5 mm마다 500 mm/s²씩 증가하고, 0.2~0.25 mm 레이어 두께로 출력되며, 외부 둘레는 약 80~100 mm/s입니다. 이렇게 하면 추측이 아닌 정확한 가속도 상한값을 얻을 수 있습니다. QIDI 이 기계들은 Klipper 포크를 실행하므로 이러한 도구들을 프린터에서 직접 사용할 수 있습니다. 제대로 조정된 모션 시스템이 얼마나 오랫동안 작동할 수 있는지에 대한 이해를 돕기 위해, 저희는 다음과 같은 수치를 측정했습니다. FDM 프린팅, 속도 600mm/s.

7단계: 교정 큐브를 사용하여 체계적으로 테스트합니다.

수정 사항이 적용되었는지 확인하려면 실패한 출력물을 사용하는 대신 작고 빠른 테스트 출력물을 만들어 보세요. 20mm 캘리브레이션 큐브는 몇 분 만에 출력할 수 있으며, 날카로운 수직 모서리 덕분에 미세한 오차도 즉시 확인할 수 있습니다.

이 방법은 간단하며, 지식을 얻을 수 있는 유일한 방법입니다. 한 가지를 변경하고, 큐브 하나를 출력하고, 결과를 기록합니다. 변위가 사라졌다면 원인을 찾은 것입니다. 변위가 여전히 남아 있다면 변경 사항을 되돌리고 다음 후보로 넘어갑니다. 세 가지를 변경하고 제대로 된 큐브를 얻었다고 해도 어떤 것이 중요한 원인이었는지 알 수 없으며, 같은 문제가 다시 발생할 것입니다.

큐브 테스트가 통과되면, 조금 더 어려운 테스트를 위해 3DBenchy를 출력해 보세요. 돌출부와 작은 형상들이 모션 시스템에 더 많은 방향으로 부하를 줍니다. 3DBenchy를 읽는 방법은 다음에서 다룹니다. 3DBenchy 가이드, 그리고 기본 측정 루틴은 다음과 같습니다. 보정 과정 안내. 이 반복적인 과정은 재료도 거의 사용하지 않습니다. 테스트용 큐브 한 상자의 가격은 대형 출력물 하나가 실패했을 때 드는 비용보다 적습니다. 일정한 직경의 필라멘트 실험에서 변수를 배제합니다.

예방 정비 일정

대부분의 층 이동은 한 달에 15분 정도 소요되는 유지 보수 작업을 통해 예방할 수 있습니다. 층 이동을 유발하는 부품은 모두 마모성 부품이나 체결 부품이며, 이 두 가지 모두 예측 가능한 시간 경과에 따라 마모됩니다.

이러한 모든 검사를 통과한 기계에서 교대 근무가 계속 반복된다면, 프레임이나 모션 설계가 요구하는 속도에 대한 한계에 도달했을 가능성이 있습니다. 이는 튜닝 문제가 아니라 하드웨어 문제입니다. 현재 프린터 범위 밀폐된 플랫폼과 개방형 설계를 비교하는 곳입니다. 변위가 아닌 유사해 보이는 결함의 경우, 누락된 레이어 그리고 일반적인 문제 해결 가이드 인접한 증상을 덮어줍니다.

레이어 시프팅에 대한 자주 묻는 질문

3D 프린팅에서 층간 이동이 발생하는 원인은 무엇인가요?

벨트가 헐거워지거나 모터 풀리가 제대로 고정되지 않은 것이 가장 흔한 원인이며, 그 외에는 모션 시스템의 마찰, 노즐과 출력물의 충돌, 스테퍼 드라이버 과열, 모터가 출력할 수 있는 것보다 높은 가속도 설정 등이 있습니다. SD 카드 불량으로 인한 G 코드 손상은 드문 소프트웨어 관련 원인입니다.

내 벨트가 너무 헐렁한지 어떻게 알 수 있나요?

벨트의 가장 긴 자유 구간 중앙을 눌러보세요. 몇 밀리미터 정도만 늘어나는 단단한 느낌이 들어야 합니다. 쉽게 휘어지거나 빠른 움직임 중에 벨트가 튕기는 소리가 나면 장력을 조절해야 합니다. 일부 제조업체는 수치로 된 목표치를 제시하기도 하는데, 프루사는 MK3 시리즈의 경우 X축 250, Y축 275 정도의 장력을 ±15 범위 내에서 권장하고 있습니다.

왜 출력물이 한 번만 위치가 어긋나고 그 후에는 정상적으로 출력되었을까요?

해당 패턴은 노즐 충돌로 인한 것입니다. 툴헤드가 이동 중에 솟아오른 모서리나 경화된 덩어리에 부딪혀 스텝 손실이 발생한 후, 새로운 위치에서 정상적으로 이동을 계속한 것입니다. Z축 홉을 0.2~0.4mm로 설정하고, 충돌을 유발한 근본적인 뒤틀림이나 흘러내림 현상을 수정하십시오.

너무 빠른 속도로 인쇄하면 레이어가 밀릴 수 있나요?

속도 자체만으로는 문제가 없지만, 하드웨어의 결함을 드러낼 수 있습니다. 60mm/s 속도에서는 무해한 약간 헐거운 벨트나 뻑뻑한 베어링도 급가속 시 300mm/s 속도에서는 변속 불량을 유발할 수 있습니다. 진단 목적으로 속도를 20~25% 줄여 보십시오. 변속이 멈춘다면, 이는 기계적 결함의 증거이므로 수리해야 하며, 영구적인 속도 제한으로 간주해서는 안 됩니다.

Z-hop은 레이어 시프트 문제를 해결하나요?

Z-hop은 이동 중 장애물을 넘어 노즐을 들어 올려 충돌로 인한 변위를 보정하지만, 벨트, 풀리, 마찰 또는 구동 장치로 인한 변위에는 아무런 영향을 미치지 않습니다. 따라서 기계적 점검을 대체하는 것이 아니라, 점검과 함께 사용하는 보조 수단으로 활용해야 합니다.

스테퍼 모터의 전류는 얼마나 제한적으로 설정해야 할까요?

모터가 절대 멈추지 않을 만큼 충분히 높으면서도 모터와 드라이버가 과열되지 않을 만큼 충분히 낮은 전류 값을 사용해야 합니다. Klipper 드라이버 설명서에서는 모터가 너무 뜨거워지지 않고 드라이버에 경고 메시지가 표시되지 않는 한 높은 전류 값을 사용하는 것이 좋다고 권장합니다. 손가락을 댈 수 없을 정도로 뜨거운 모터는 과열된 상태이며, 그로 인해 토크 손실이 발생하고 있는 것입니다.

내 프린터가 세로로 긴 출력물만 레이어가 밀리는 이유는 무엇인가요?

장시간 출력 시 스테퍼 드라이버는 열 차단 상태에 도달할 시간이 충분히 주어집니다. 전자 장치실 팬이 깨끗하고 제대로 작동하는지 확인하고, 고장 발생 후에는 드라이버 방열판을 만져보십시오. 모터 열 축적도 마찬가지입니다. 모터가 가열될수록 토크가 감소하므로, 첫 시간에는 정상적으로 작동했던 동작도 6시간 후에는 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.

레이어 시프팅은 링잉과 같은 현상인가요?

아니요. 레이어 시프트는 영구적인 위치 오프셋입니다. 단층선 위의 모든 부분이 변위됩니다. 링잉은 프레임 공진으로 인해 발생하며, 급격한 모서리 이후에 나타나 벽을 따라 사라지는 잔물결 현상입니다. 링잉은 입력 셰이핑 및 가속도 감소를 통해 해결할 수 있으며, 레이어 시프트는 손실된 모션을 찾아 해결합니다.