FDM 3D 프린터_하드웨어 구성 알아보기1

오늘부터 5일 정도 FDM 3D 프린터에 대해서 알아보도록 하자. 본문의 내용은 FDM 3D 프린터의 하드웨어 구성과 그에 따른 세부적인 항목들을 알아본다.

세부적인 항목은 익스트루더, 히팅베드, 필라멘트, 레이어, 이동축에 따른 3D 프린터 분류 등으로 알아본다.

특히 필라멘트와 이동축에 따른 3D 프린터 분류는 더욱 상세하게 다룰 예정이다.

FDM 3D 프린터 하드웨어 구성
3D 프린터의 메인 하드웨어 구성은 아래 그림에서 보는 것처럼 익스트루더, 히팅 베드, 필라멘트 등으로 나눌 수 있다. 필라멘트(filament)는 다양한 열가소성 재질로 되어 있고 프린터 외부에 설치되어 있다.
FDM 3D프린터의 노즐이 원하는 온도에 도달하면 필라멘트가 압출 헤드와 노즐로 공급되어 용융되면서 재료가 프린팅된다.
프린팅된 새 레이어가 베드에 깔리면서 바닥면을 말하는 빌드 플랫폼(Build platform)이 아래로 이동하는 방식이거나, 압출 헤드(Extrusion head)가 위로 이동하는 방식이 있다. 

이동축은 x, y 및 z 방향으로 이동할 수 있는 3축 시스템이 일반적이며, 다양한 방식이 있다.

1. 익스트루더(Extruder, 압출기)
익스트루더는 필라멘트를 노즐에 공급하고 필라멘트를 녹여 베드에 안착시키는 역할을 한다.
익스트루더는 아래 그림처럼 필라멘트 공급위치에 따라 보우덴 방식과 다이렉트 방식으로 나뉜다.
① 보우덴(Bowden) 방식은 필라멘트를 외부에서 공급하는데 헤더의 무게가 가벼워 고속 이동이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 필라멘트의 공급이 불안정하며 모터의 부하가 많이 걸린다는 단점도 있다.
② 다이렉트(Direct) 방식은 노즐과 필라멘트의 거리가 짧아 안정적 공급이 가능하지만 헤더의 무게가 높아 빠르게 이동이 불가하다는 단점이 있다.

2. 히팅베드(Heating Bed)
히팅베드는 3D프린터의 빌드 플랫폼(Build platform)에서 평평한 바닥역할을 한다. 출력 시 출력 공간의 온도를 일정하게 유지해주고, 출력물의 수축을 방지하는 역할을 한다.
필라멘트의 종류에 따라서 히팅베드의 온도를 다르게 해야 하며, 히팅베드 또한 PEI시트, 강화유리, 접착테이프, 자석 등의 다양한 재료를 사용하고 있다.
아래 그림의 오른쪽 사진에서 출력물이 있는 곳이 히팅베드이다. 현재 나같은 경우는 자석베드를 사용하고 있다.

참고자료

https://www.hubs.com/knowledge-base/what-is-fdm-3d-printing/ 
https://all3dp.com/2/fused-deposition-modeling-fdm-3d-printing-simply-explained/ 
https://airwolf3d.com/comparing-bowden-vs-direct-drive-3d-printer/
https://blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=3dprintme&logNo=221455971500 
https://all3dp.com/2/pei-sheet-as-a-3d-printer-print-bed-sheet-a-guide/ 

 

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