멀티톤 인쇄 시 재료 교차 오염 방지

다색 출력물에서 색 번짐 현상은 이전 필라멘트에서 남은 색소 잔류물 때문입니다. 해결 방법은 방향을 고려한 더 큰 퍼지(purge)를 사용하는 것입니다. 어두운 색에서 밝은 색으로 넘어갈 때는 슬라이서 기본값의 약 2~3배 정도의 퍼지를 사용하고, 리트랙션 시 팁 모양을 깔끔하게 유지하고 프라임 타워를 안정적으로 구축해야 합니다. 다른 요소들은 이보다 훨씬 중요합니다.

다채로운 색상의 장식이나 건축 모형을 제작할 때, 프린터 자체의 기계적 결함보다는 핫엔드 내부에서 발생하는 유체 역학적 재료 변환 과정이 더 큰 난관입니다. 이 가이드에서는 퍼지 전략, 슬라이서 설정, 재료별 특성, 그리고 최적의 결과물을 얻기 위한 유지 관리 방법을 다룹니다.

색 번짐의 물리학과 어두운 색에서 밝은 색으로의 법칙

색 번짐 이는 필라멘트가 수축된 후 노즐과 열 브레이크의 내부 벽에 남아 있는 잔여물로 인해 새로운 색상의 첫 부분에 이전 필라멘트의 안료가 나타나는 현상입니다. 깨끗한 가장자리가 아닌 색조, 줄무늬 또는 점진적인 퇴색으로 나타납니다.

어두운 색(검정, 진한 파란색) 다음에 밝은 색(흰색, 크림색)을 제거하는 작업은 실패의 가장 흔한 원인입니다. 어두운 필라멘트의 높은 색소 밀도는 제거하기 어렵기 때문입니다. 슬라이서에서 일반적으로 양방향에 대해 대칭 값으로 계산되는 표준 제거량은 이러한 고대비 색상 변화에는 거의 항상 불충분합니다.

논리 요약: 전환 실패에 대한 분석 결과, 새로운 필라멘트가 노즐 중앙을 통과할 때 안료 음영 현상이 발생하며, 이로 인해 이전 색상의 얇은 막이 주변부에 남는 것으로 나타났습니다. 이는 통제된 실험실 유체 연구가 아닌 실제 작업 경험을 통해 도출된 추론입니다.

실질적인 대응책은 다음과 같습니다. 2배에서 3배 퍼지 배율 어두운 색에서 밝은 색으로 전환할 때, 일반적인 색상 전환에 40mm³의 필라멘트가 사용된다면, 검은색에서 흰색으로 전환할 때는 최소 80~120mm³로 조정해야 합니다. 이렇게 하면 노즐이 모델로 돌아가기 전 새 색상의 처음 몇 레이어에서 흔히 나타나는 회색빛을 없앨 수 있습니다.

전환 쌍별 퍼지 볼륨

퍼지 요구 사항은 비대칭적입니다. 단일 전역 값을 높이면 이미 정상적으로 처리된 전환에서 재료가 낭비되는 반면, 실패한 전환에서는 퍼지가 부족해집니다. 슬라이서에서 플러시 매트릭스를 지원하는 경우 쌍별 값을 설정하십시오.

표시된 값은 0.4mm 노즐에서 PLA 계열 소재에 대한 교정 시작점이며, 측정된 상수 값이 아닙니다. 사용하시는 기기와 필라멘트 배치에 맞춰 단계별 테스트 샘플을 사용하여 검증하십시오.

슬라이서 최적화: 프라임 타워 및 안정성

에이 프라임 타워 노즐을 청소하고 프린터가 주요 출력물 인쇄 작업을 재개하기 전에 압력을 안정화하기 위해 사용되는 전용 희생 구조물입니다.고속 이동과 촉각 표면 품질을 중시하는 작업의 경우, 주 타워 자체가 고장의 원인이 될 수 있습니다.

흔히 발생하는 문제는 인쇄 도중 타워가 무너지는 것인데, 이는 대개 노즐이 빠른 이동 중에 약간 구부러진 가장자리에 걸려 넘어지면서 발생합니다. 이를 방지하려면 다음과 같이 하십시오.

1. 챙이 넓은 모자를 추가하세요. 메인 모델에 브림이 필요하지 않더라도 항상 프라임 타워에 브림을 적용하십시오. 5~10mm의 브림은 접촉 면적과 베드 접착력을 크게 향상시킵니다.
2. 탑에 빈 공간을 채워 넣으세요. 속이 빈 타워는 측면 강성이 없습니다. 노즐의 빠른 움직임으로 인한 측면 하중을 견딜 수 있도록 15~20%의 채움 밀도를 설정하십시오.
3. 의도적으로 놓아두세요. 타워와 모델 사이의 이동 거리가 짧고 출력물의 높은 부분을 가로지르지 않도록 타워의 위치를 ​​조정하십시오.
4. 조심스럽게 닦아내어 채워 넣으세요. 이 설정은 전환 과정에서 발생하는 폐기물을 모델의 내부 구조로 전환하여 재료와 시간을 절약합니다. 하지만 특수 지지 필라멘트와 구조용 필라멘트처럼 호환되지 않는 재료 사이를 전환할 때는 문제가 발생할 수 있습니다. PLA 라피도 실크 필라멘트, 예를 들어, 충전재 내부의 잔류물은 약한 부분과 내부 박리를 유발할 수 있습니다.

워크플로우에서 다색 영역을 아직 설정 중이라면 다음 단계별 가이드를 참조하세요. 다색 인쇄 튜토리얼 하드웨어 연결을 다룹니다. 전용 색상 번짐 가이드 슬라이서 대화 상자 화면을 하나씩 살펴봅니다.

하드웨어 시너지 및 팁 형상

색상 전환의 품질은 새 필라멘트가 노즐에 들어가기 전에 결정되는 경우가 많습니다. 팁 모양 프린터가 사용한 필라멘트를 빼내어 녹은 끝부분을 실이나 덩어리 형태가 아닌 깨끗하고 뾰족한 모양으로 만드는 과정입니다.

실처럼 가늘거나 덩어리진 끝부분은 열 차단층에 미세한 잔여물을 남깁니다. 이 잔여물은 결국 녹아서 다음 색상으로 번져 전환 후 오랜 시간이 지난 후에도 간헐적인 줄무늬를 생성합니다. 이는 가장 골치 아픈 실패 유형인데, 퍼지 볼륨을 늘려도 해결되지 않기 때문입니다. 퍼듀대학교 도서관 3D 프린팅 용어집, FDM 방식은 정밀한 압출 제어에 의존하며, 필라멘트 경로에 조금이라도 오차가 생기면 그 정밀도가 떨어집니다.

팁 품질을 좌우하는 하드웨어 요소는 두 가지입니다. 첫 번째는 공급 일관성입니다. 경화강 기어가 장착된 직접 압출기는 복합재 및 연질 필라멘트를 충분히 잘 잡아 깨끗하게 회수할 수 있도록 합니다. 두 번째는 필라멘트 처리 시스템입니다. QIDI Box 각 유닛당 4개의 스풀을 장착할 수 있으며, 최대 4개 유닛을 연결하여 총 16개의 필라멘트를 사용할 수 있습니다. 강화 강철 이중 기어 공급 메커니즘과 엉킴 및 막힘 감지 기능을 갖추고 있는데, 특히 필라멘트 교체 중 부분적인 공급 실패는 필라멘트 끝이 변형되어 줄무늬가 생기는 원인이 되기 때문에 이 기능이 중요합니다.

전환 매개변수 모델링

반복 가능한 결과를 얻으려면 퍼지 용량 및 관련 설정에 대해 결정론적 초기 모델을 사용한 다음 거기에서부터 보정하십시오.

방법 & 가정: 이 모델은 0.4mm 노즐과 고성능 PLA 기반 소재를 기준으로 합니다. 승수는 장식 부품의 눈에 띄는 변색을 방지하기 위한 경험적 값입니다. 경화강 또는 텅스텐 카바이드와 같은 특수 노즐의 경우 값을 조정해야 합니다. 참고: QIDI PLA를 출력할 때는 챔버 온도를 약 45°C 이하로 유지하는 것이 좋습니다. 챔버 온도가 높으면 부품 냉각 효율이 떨어지고 열 변형 위험이 커지기 때문입니다.

재료별 전환 전략

재료마다 전환 과정에서 각기 다른 방식으로 반응합니다. 장식 작업에서 반복적으로 나타나는 세 가지 핵심 요소는 다음과 같습니다.

1. PLA 라피도 실크

PLA 라피도 실크 필라멘트 실크 PLA는 광택이 뛰어나고 금속성 표면을 가진 것이 특징입니다. 실크 PLA는 일반적으로 일반 PLA보다 점도가 높아 노즐 내부 벽에 더 강하게 달라붙습니다. 실크 PLA에서 무광 소재로 전환할 때는 퍼지 용량을 약 15% 정도 늘려야 광택이 무광 영역으로 번지는 것을 방지할 수 있습니다. 광택이 무광 영역으로 번지면 "무광 부분이 약간 플라스틱처럼 보인다"는 정도의 미묘한 결함으로 보일 수 있지만, 눈에 띄는 오염으로 인식될 수 있습니다.

2. PLA 목재

소박하고 촉감이 좋은 결과를 위해, PLA 목재 필라멘트 목재 필라멘트는 좋은 선택입니다. 천연 목재 섬유를 함유하고 있기 때문에, 일반 PLA보다 수분 흡수 및 열 분해에 더 취약합니다. 목재 필라멘트가 뜨거운 노즐에 장시간 노출되면 섬유가 타서 다음 색상에 갈색 반점이 남을 수 있습니다. 따라서 사용하지 않는 동안 섬유가 타는 것을 방지하기 위해 해당 필라멘트의 대기 온도를 약 175°C로 낮추는 것이 좋습니다.

3. PLA 라피도 메탈

PLA 라피도 메탈 필라멘트 금속이 함유된 소재의 무게 없이 고급스러운 금속 질감을 제공합니다. 특수 첨가제로 광택을 내므로 반사 특성을 유지하려면 깨끗한 퍼징 작업이 필수적입니다. 이 과정에서 교차 오염이 발생하면 색상 변화뿐 아니라 전체 영역의 금속 광택이 흐려지는데, 이는 인쇄 도중에 발견하기 어렵고 나중에 발견할 경우 훨씬 더 큰 비용 손실을 초래합니다.

재료가 무엇이든 건조함은 필수 조건입니다. 습기가 있는 실은 엉키고, 실이 엉키면서 한 색이 다른 색의 경계를 넘어 번져나가게 되어, 지금까지의 정화 작업이 완전히 물거품이 됩니다. 필라멘트 건조 가이드 재료별 온도와 지속 시간을 제공합니다.

전환 횟수를 줄이도록 모델 설계하기

가장 저렴한 퍼지는 실행하지 않는 퍼지입니다. 퍼지 폐기물 스케일은 다음과 같이 처리합니다. 숫자 필라멘트 변화는 모델 크기와는 무관하게 달라지므로, 슬라이싱 전에 내린 디자인 결정이 대부분의 설정 작업보다 더 중요합니다.

• 높이에 따라 색상을 그룹화하세요. 수평 색상 띠로 나뉜 모델은 몇 개의 전환만 필요할 수 있습니다. 하지만 레이어별로 색상이 번갈아 나타나는 동일한 모델의 경우 수백 개의 전환이 필요할 수 있으며, 부품 자체에 포함된 것보다 더 많은 재료가 사용될 수 있습니다.
• 흔하지 않은 색상은 맨 마지막에 배치하세요. 강조 색상이 상단 부분에만 나타나는 경우, 색상을 여러 번 바꿔가며 입력하는 대신 한 번만 불러오도록 인쇄 순서를 정하십시오.
• 어두운 색에서 밝은 색으로 이어지는 체인은 피하세요. 디자인이 허용하는 범위 내에서 레이어 그룹 내의 색상을 밝은 색에서 어두운 색 순으로 정렬합니다. 비용이 많이 드는 방향 처리를 네 번이 아닌 한 번만 수행함으로써 상당한 비용 절감을 실현할 수 있습니다.
• 분할하는 대신 도색하는 것을 고려해 보세요. 슬라이서에서 모델 영역에 직접 색상을 지정하는 방법은 다음에서 다룹니다. 색칠 모델 QIDI 사진관, CAD에서 메쉬를 분할하는 것보다 경계 위치를 더 세밀하게 제어할 수 있습니다.

숙련된 디자이너들이 색상 영역을 어떻게 구성하는지 알아보려면 다음 자료들을 참고하세요. 다채로운 색상 프로젝트 아이디어.

전문적인 생산성 향상을 위한 고급 유지 관리

슬라이서 설정이 올바르더라도 하드웨어 유지 관리는 오염 방지를 위한 최후의 수단입니다. 시간이 지남에 따라 노즐 내부에 탄화된 플라스틱이 쌓이게 되는데, 이 탄 물질이 떨어져 나가 몇 시간 동안 공들여 출력한 결과물을 망칠 수 있습니다.

• 냉간 추출. 노즐 내부 구조에 갇힌 이물질을 제거하기 위해 정기적으로 콜드 풀(원자 흡입 방식)을 수행하십시오. 이는 간헐적인 분필 분사 현상을 방지하는 가장 효과적인 방법입니다.
• 노즐 교체. 노즐은 소모품으로 취급하십시오. 높은 퍼지량에도 불구하고 누출이 지속되면 내부 마모가 원인일 수 있습니다. 새 황동 노즐을 교체하면 저렴한 비용으로 전환 성능을 복원할 수 있습니다.
• 충전재용 경화 노즐. 목재 충진재와 탄소 섬유 재질은 마모성이 강하며, 마모된 총열 내부에는 안료가 더 많이 남아 있습니다.
• 열 차단 장치를 점검하십시오. 콜드 풀이 더 이상 효과적이지 않다면, 노즐보다는 용융 영역 위의 잔류물이 원인인 경우가 많습니다.

실제 구현 체크리스트

1. 필라멘트의 건조 상태를 확인하십시오. - 특히 PLA 목재 필라멘트.
2. 쌍별 퍼지 용량을 보정합니다. 전환 테스트 인쇄를 통해.
3. 팁 모양을 확인하세요 — 수축된 끝부분은 매끄럽고 가늘어져야 하며, 가늘거나 뭉툭해서는 안 됩니다.
4. 주요 타워를 확보하세요 8mm 브림, 15~20% 채움 밀도, 짧은 이동 거리를 특징으로 합니다.
5. 챔버 온도를 재료에 맞게 조절하십시오. PLA의 경우 최대 허용 온도는 약 45°C입니다.
6. 첫 번째 전환을 모니터링하세요. 새로운 색상에 색조가 나타나면 인쇄를 잠시 중단하고 나머지 인쇄 부분에 대해 배율을 높이십시오.

자주 묻는 질문

문제가 퍼지 볼륨 때문인지 아니면 스트링잉 때문인지 어떻게 알 수 있나요?

오염 부위를 살펴보세요. 퍼지 불량은 새 색상의 첫 몇 겹에 고르게 얼룩을 남기고 노즐이 깨끗해지면서 점차 옅어집니다. 스트링 현상은 잘못된 색상의 가늘고 끊어진 실처럼 표면 전체에 무작위로, 경계면에서 멀리 떨어진 곳에 침착되는 현상입니다. 첫 번째 문제는 퍼지 볼륨을 높이면 해결되고, 두 번째 문제는 필라멘트를 건조시키고 리트랙션을 조정하면 해결됩니다. 스트링 문제를 해결하기 위해 퍼지 볼륨을 높이면 재료가 타버릴 뿐입니다.

퍼지 타워 방식과 "충전재에 물을 채워 넣는 방식" 중 어느 것이 더 나을까요?

내부 채움재를 완전히 채우는 방식은 재료 낭비를 줄이고 출력 속도를 높이므로, 모델의 내부 공간이 20% 이상의 채움재 밀도에서 충분할 경우 기본 설정입니다. 모델의 벽이 얇거나, 호환되지 않는 재료를 혼합하여 사용하거나, 내부 외관이 중요한 경우에는 퍼지 타워를 사용하십시오. 퍼지 타워를 내부 채움재 완전 채움 방식과 함께 활성화해 두면, 모델의 내부 채움재가 부족하여 낭비되는 재료를 흡수할 수 없을 때 대체 출력물을 얻을 수 있습니다.

여러 번의 깨끗한 전환 후에도 오염이 다시 나타나는 이유는 무엇입니까?

그 패턴은 노즐 끝보다는 열 차단 부분을 가리킵니다.용융 부위 위쪽의 차가운 영역에 축적된 잔류물은 일반적인 퍼징으로는 제거되지 않고 간헐적으로 덩어리째 배출됩니다. 콜드 풀을 실행해 보시고, 몇 번의 출력 후에도 같은 현상이 반복되면 히트 브레이크 어셈블리를 점검하십시오.

경화 처리된 노즐은 색상 번짐 현상을 얼마나 줄여줍니까?

충전재가 포함된 소재를 출력할 경우, 노즐 상태는 간접적이지만 중요한 영향을 미칩니다. 마모되거나 흠집이 난 노즐 내부는 매끄러운 노즐보다 안료를 더 많이 보유하므로, 목재 충전재나 탄소 섬유 소재를 사용하는 모든 출력기에서 노즐 상태가 서서히 악화되어 출력 품질이 저하됩니다. 경화된 노즐은 새것일 때보다 퍼지가 더 잘 되는 것이 아니라, 훨씬 더 오랫동안 매끄러운 상태를 유지합니다.

더 나쁜 제약을 감수하지 않고도 정리 과정에서 발생하는 낭비를 줄일 수 있을까요?

네, 디자인 변경이 설정 변경보다 효과적입니다. 색상을 수평 띠로 그룹화하면 레이어별로 색상을 변경하는 것보다 전환 시간을 10분의 1로 줄일 수 있으며, 경계 품질에는 영향을 주지 않습니다. 그 후, 밝은 색에서 어두운 색으로 색상을 순차적으로 배치하면 비용이 많이 드는 색상 방향 조정을 피할 수 있습니다. 절충점에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요. 여러 가지 색상을 3D 프린팅하는 방법.

색상 전환을 백그라운드 작업이 아닌 기술적인 프로세스로 취급하면 인쇄 여부와 관계없이 색상 경계의 선명도를 반복적으로 확보할 수 있습니다. 교체용 가구 손잡이 또는 복잡한 캐비닛 하드웨어. 챔버 제어가 안정적인 기계 QIDI Box 호환성 — QIDI Q2 데스크톱 규모 작업의 경우, QIDI 맥스4 최대 390×390×340mm 크기의 조각에 대해 환경 변수를 제거하므로, 제어해야 할 유일한 요소는 이 기사에 나와 있는 것들입니다.

면책 조항: 이 글은 정보 제공 목적으로만 작성되었습니다. 3D 프린팅은 고온 및 움직이는 부품을 포함하므로 항상 장비 제조업체에서 제공하는 안전 지침을 준수하십시오. 결과는 주변 환경 조건 및 특정 재료 배치에 따라 다를 수 있습니다.

출처

• 퍼듀대학교 도서관: 3D 프린팅 용어집
• PMC: 3D 프린팅 재료 - 발전과 한계
• 흡습성 — 고분자의 수분 흡수
• 폴리락트산(PLA) - 소재 개요