2020년 9월 20일

“디 오리지널 저먼”

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저먼렙랩은 프루사 i3 모델의 프레임을 박스 타입으로 제작한 PRotos 모델이 저희가 기억하는 가장 대표적인 이미지입니다. 그들의 이름처럼 독일인들이 즐기는 렙랩 프로젝트 정도라고나 할까요? 꽤 오랜 시간 동안 저먼렙랩의 이미지로 남아있었습니다. 2014년 초 본격적으로 NEO 모델을 발표하면서 충분히 다듬어진 디자인으로 대중 앞에 나타났습니다. 아무래도 만들기를 좋아하고 그 문화가 잘 정착되어있는 자국 내 분위기에 더해 저먼렙랩의 DIY 키트 모델부터 완제품의 산업용 모델까지 고루 출시되어 있습니다. 국내에는 잘 알려지지 않은 브랜드이지만, 렙랩 마니아들과 독일 사용자들이 꽤 형성되어있는 인기 브랜드입니다. 국내에는 한일프로텍 사에서 전문사용자용, 산업용 대형 모델 위주로 공식 유통을 시작, 2016 인사이드 3D프린팅 엑스포를 계기로 x350pro, x400, x1000 모델 등이 출시되었습니다. 첫 번째 저먼렙랩 자이지스트 리뷰로 x350pro 모델을 진행헀습니다.

> PRotos v3 모델부터 NEO, x150 모델. x350pro 디자인의 토대를 마련한 모델들.


성능 (Performance)

조형판

x350pro는 중형(일반적으로 300mm3 ~ 600mm3 이하) 부피의 3D프린팅이 가능한 모델입니다. 부피가 커질 수록 조형판이 가장 중요한 역할을 하기 때문에 먼저 살펴보겠습니다.

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> 처음 개봉하면 출고 시 테스트를 완료한 상태를 확인할 수 있다. – 센스있는 테스트!

최근 조형판 안착률을 높이기 위해 다양한 제품과 기능들이 개발되고 있습니다. 기능의 경우, 이미 잘 알려져 있는 조형판 자동 수평 조절입니다. 아쉽지만, x350pro 는 모두 수동 조절로 수평을 맞추어야 합니다. 제품의 경우, 조형판 소재 또는 조형판 표면에 부착시키는 시트 등이 있습니다. 금속 소재보다 유리 소재가 평활도가 뛰어납니다. 금속은 아무리 잘 가공해도 (제작 비용 대비) 유리만큼의 평활도를 갖기가 어려운 것으로 잘 알려지 있죠. 때문에 가열판 위에 올리는 조형판을 유리 소재로 채택하는 3D프린터가 적지 않습니다.

x350pro는 유리 소재가 합성된 특수 조형판을 사용합니다. 여기에 더해 PET 시트가 접착되어 제공됩니다. PEI, PET 등의 조형판 시트 제품들은 유리 조형판처럼 3D프린팅 완료 후 조형물을 떼어내기가 매우 쉽다는 것이 장점입니다. 가열되었던 온도가 식으면 자연히 조형물이 떨어져 있습니다. 또한 유리처럼 가열된 상태에서만 조형물을 잡아주고 있는 것이 아니라, 열이 식은 후에도 어느정도 붙잡아 주고 있는 것을 확인할 수 있었습니다. 단지 유리만 사용하면 350mm 정도 달하는 넓은 면적을 3D프린팅하는데 어려움이 있겠으나 PET 시트가 이를 보완해주고 있습니다.

> 피라미드는 역시 커야…

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> x350pro가 있다면, 인사동에서 버스킹이 가능하다. – 우쿨렐레. / 내친김에 젬베도??

플랫폼은 매우 튼실하게 설계되었습니다. 단점이라면, 이송 속도가 너무 느려서 Z-Home 명령 시 답답한 느낌을 줍니다. 플랫폼이 튼실해야 하는 이유는 적지 않은 무게의 원료가 조형판 위에 쌓여질 것이기 때문이며, 진동에도 잘 버틸 수 있어야 조형물의 안착은 물론 적층도 안정적으로 진행될 것이기 때문입니다.

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> 넓은 조형판의 장점은 무엇보다, 여러 부품들을 한 번에 3D프린팅할 수 있다는 점. – 번거로움을 해소하고 시간 손실을 줄여준다.

익스트루더

저먼렙랩의 모든 모델들은 x150 모델부터 정평이 나있는 익스트루더 전문 브랜드, 영국 E3D 사의 v6 핫-엔드를 채용하였습니다. 간략히 장점을 소개드리자면, 다양한 소재를 안정적으로 그리고 무엇보다 빠른 속도에서 사용할 수 있습니다. 저먼렙랩에서는 핫-엔드만 채용하고, 피더는 자체 설계하여 제공합니다. 다이렉트 방식으로 필라멘트 피딩 압력을 세밀하게 조절할 수 있도록 한 것이 장점입니다.

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> German과 English의 조화.

E3D v6 핫-엔드는 다양한 소재를 바꿔가며 ‘마구마구’ 사용해도 압출 불량률이 매우 낮은 우수한 제품입니다. 일반적으로 PLA 또는 ABS 정도에 초점을 맞추어 개발되는데 다양한 소재들을 지원하기가 기술적으로 쉽지만은 않습니다. 익스트루더 전문 개발사의 제품을 채용하여 사용자에게 더욱 신뢰를 줄 수 있는 부분이라 생각합니다.

E3D v6 핫-엔드는 고온에서 안정적으로 운용할 수 있는 것이 장점인데, 필라멘트가 탄화되는 온도가 아니라면, 높은 온도에서 더욱 압출 속도를 가속할 수 있습니다. – 더 빠르게, 동일한 결과물을 얻을 수 있죠. (물론 핫-엔드만 받쳐준다고 되는 일은 아닙니다.)

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> 평균 압출 속도 70mm/s로 블루 마스크 3D프린트

상단 부분에 몇몇 층의 압출 상태가 좋지 않지만, 전반적으로 양호했습니다. 아마 결과물만 보고는 70mm/s로 믿는 분들이 그리 많지 않을 듯합니다. (참고 – 일반적으로 많은 3D프린터들이 15~30mm/s 미만의 속도로 운용됩니다.)

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> 0.02mm (20micron) 으로 적층한 마빈(Marvin) 테스트.

최소 적층 두께가 0.02mm 까지 지원하는데, 사실 대형 작업에서는 아무래도 시간이 너무 오래 걸리기 때문에 0.15mm 이하로 적층할 일이 많지 않습니다. 그래도 어느정도 수준까지 되는지 궁금해서 프린팅해보았습니다. 전체적으로 마빈의 형태와 표면이 우수합니다. 다만 테스트 시 압출 속도를 많이 낮추었는데, 좀 더 빠른 속도로 진행해도 무방하겠습니다.

다양한 소재 지원

저먼렙랩 사에서도 필라멘트를 제조 공급하고 있습니다. 하지만, 여타 브랜드처럼 전용 소재로써 공급되는 것은 아닙니다.

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> 취향 저격! 저먼 스타일 패키지의 프리미엄 필라멘트

자이지스트에서도 E3D 핫-엔드를 오랜 기간 사용해왔고, 대부분의 필라멘트를 사용할 수 있다는 것도 이미 확인한 바 있습니다. 저먼렙랩에서는 매우 다양한 필라멘트를 공급합니다. PLA, ABS는 물론, PET-G, 유연성 소재인 BendLay, TPU, Soft-PLA, 위생등급이 높은 PP, LayWood, LayBrick 등의 실험적인 소재 그리고 PC와 Carbon 합성 PLA 까지. 이 외에도 사실 사용자의 노하우에 따라 다른 제조사의 다양한 소재를 직접 운용할 수 있습니다.

제조사 측에서는 PLA 위주의 사용을 권장하는 것이 일반적입니다만, 이는 – 특히 유럽에서의 – 친환경적인 측면과 대체로 PLA가 사용상에 문제 발생률이 낮기 때문입니다. 리뷰를 위해 다른 제조사의 소재들을 사용해보았는데 문제 없이 3D프린팅되었습니다.

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> 토쳐 테스트
White – PLA by NextFila | Blue – PLA by GermanRepRap | Red – ABS by GermanRepRap | Silver gray – PLA+PHA by Colorfabb

대체로 무리 없이 완성되었습니다. 다만 저먼렙랩 사의 PLA가 브림 미적용 시에도 비교적 안정적인 안착 상태를 확인할 수 있었습니다. PHA가 함유된 PLA의 경우, 브림이나 라프트 등의 (가급적 브림) 보조체 적용이 필요합니다. 표면 조도는 각 물성에 적합한 온도와 속도 조절을 통해 충분히 개선 가능한 수준입니다.

> Old World Trade Center Site (WTC) by Mike Sacchetta
PLA Natural by GermanRepRap

위의 WTC 사진에서 보면, 적지 않은 트래블이 필요하다는 것을 알 수 있습니다. E3D v6 핫-엔드의 약점은 리트렉션 간격을 최소화해야(길어야 2mm 정도. 대체로 1.5mm 이내로 해야함) 압출문제에서 벗어날 수 있다는 점인데, 리트렉션 간격을 적게 주면 트래블 시 스트링이 많아지며 결과물이 지저분해집니다. 스트링 문제는 무른 성질의 소재 사용 시 더욱 두드러질 수 있는데, 이러한 핫-엔드 상의 문제를 보완하기 위해 맞춤형 소재가 개발된 것이라고 판단됩니다. 리트렉션 길이는 0.8mm 였습니다. 그럼에도 불구하고 WTC 결과물에서는 매우 깔끔한 것을 볼 수 있죠.

저먼렙랩의 Soft-PLA 필라멘트도 사용해보았습니다. 간단한 타이어를 프린팅해보았는데요. 적층이 상당히 잘 됩니다. 다만 유연성 필라멘트 피딩 시에 장애 요소를 발견했는데, 이 때문에 압출이 안되는 일이 잦았습니다.

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> 잘 나오다가… 적층을 못한 타이어.

대부분의 익스트루더 설계는 유연성 소재를 다루기에 그 구조가 적합치 않은 경우가 많은데, x350pro는 본체 후면부에 있는 스풀 홀더가 원인이었습니다.

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> SLS 산업용 장비로 프린트된 스풀 홀더.

독특하게도 분말 소결 방식으로 3D프린트된 홀더로, 필라멘트가 당겨질 때의 홀더와 스풀의 마찰로 압출이 되지 않았습니다. 강성이 있는 필라멘트보다 피더 압력도 낮추어야 하기에, 홀더 표면에서의 마찰로 스풀이 잘 회전하지 못하게 되었습니다. 문제 해결 방안은 사실 간단한 부분입니다. 스풀 홀더가 스풀을 회전시킬 수 있는 디자인으로 변경하면 됩니다.

> 스풀 회전을 용이하게 해주는 홀더 디자인의 예.

듀얼 3D프린팅

아쉽게도 시간이 넉넉치 않아, 듀얼 헤드를 온전히 사용해보진 못했습니다. 원활히 사용하기 위해서는 조금 까다로운 부분을 해결해야하는데, 각 노즐 팁의 높이를 최대한 정확히 맞추어야 하는 부분입니다. 또한 3D프린팅 도중에 사용하지 않는 익스트루더는 필라멘트 리트렉트를 통해 최대한 덜 새어나오도록 하는데, 미량의 필라멘트가 압출되는 것을 완전히 막기는 어려워 보입니다.

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> 양 노즐팁의 높이가 정확하기만 하면. 잘 나온다.

또한 싱글로만 사용 시 모든 노즐을 장착해 놓은 후에도 사용되지 않는 노즐이 조형물에 간섭이 발생하므로, 노즐을 분리해 놓고 사용하는 것이 좋겠습니다.
*사실 이 부분은 사용자가 직접 처리할 부분은 아닙니다. 공급사에서 기술지원이 이루어지는 부분이기 때문입니다.

챔버, 그리고 팬

많은 3D프린터 제조사에서 PLA 사용을 권장합니다. 사용에 용이하기 때문인데요. 적층 도중 열 손실로 인한, 수축 문제가 빈번한 소재들이 있습니다. ABS, HIPS, PC, Nylon 등 대체로 235도 이상의 고온 압출이 필요한 소재들인데, ABS가 인장이나 소형 정밀도가 좋다보니 ABS 필라멘트 사용에 대한 미련을 버리기가 참 어렵습니다.

까다로운 ABS를 ‘넓은 면적에, 오랫 동안, 그리고 아주 빠르게’ 테스트하기로 했습니다. 가혹한 테스트로 알 수 있는 것은 다음과 같습니다.

  1. 필라멘트 적정 압출 온도보다 얼마나 더 높게 설정이 가능한지 – 높을 수록 압출 속도를 높일 수 있기 때문입니다.
  2. 장시간 가열판의 온도가 조형물을 얼마나 잘 붙잡아주고 있는지 – 적층면이 깨지는 주요 원인이 조형판 이탈입니다.
  3. 장시간 내부 온도가 얼마나 잘 유지되는지 – 적층면이 깨지는 치명적인 원인 중 하나가 외풍과 내부 온도 저하입니다.
  4. 이 외, ABS의 고약한 특유의 냄새를 어느정도 잡아주는지도 확인해볼 수 있었습니다.
> 처음 시작 시 평균 압출 속도 40mm/s – 압출 온도 240도 에서 시작. (외벽 속도 약 14mm/s, 내부 구조 속도 약 12mm/s, 트래블 속도 100mm/s) | 약 30% 3D프린팅 후 70%까지 속도 200% 적용, 70% 이후 완성까지 300% 적용. 압출 온도 247도 (평균 압출 속도 120mm/s, 외벽 속도 42mm/s, 내부 구조 속도 36mm/s, 트래블 속도 300mm/s)

내부에 잘 가두어진 온도는 3D프린팅 도중 수축으로 인한 적층면 깨짐현상을 방지해주었는데, 저먼렙랩의 ABS는 네추럴보다 레드 필라멘트가 문제가 덜했습니다. 조형판 전체에 온도는 잘 유지되었지만, 수평이 정확히 맞추어지지 않으면 ABS 사용이 매우 까다로울 수 있겠습니다.

x350pro의 본체는 후면부 상단에 위치한 필라멘트 가이드 튜브를 위한 홀을 제외하면, 외풍을 차단하고 내부열을 보존하며 소음을 차단해주는 역할을 합니다.


편의 (Usability)

조금 더 유연하고 쉽게 설계된 압출 압력 조절

피더의 경우, 새로운 필라멘트 사용을 위해 처음 한 번 압력을 조절하면 이 후 압력에 의한 압출 문제가 발생하지 않았습니다. 누구나 쉽게 조이고 풀 수 있는 볼트로 필라멘트 삽입 후, 피더가 필라멘트를 물어주는 느낌이 들 때까지 조여주면 됩니다.

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또한 컨트롤러 메뉴에서 필라멘트 변경과 압출 조절을 할 수 있는 것도 편리한 부분입니다.

조형판 수평 수동 조절

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아쉬운 부분은 수동으로 레벨링을 해야하는 점인데, 처음 출고 시 완벽한 상태로 오지만, 노즐 팁을 교체하게 되는 경우에 레벨링을 다시 진행해주어야 하기 때문에 조금 번거로운 작업이 되겠습니다
때문에 이 부분은 공급사에서 기술지원되는 부분입니다. 당혹감을 주는 하드웨어 문제가 있는데, 조형판 수평 조절 후에 조정된 값과 다르게 일정 부분 하강된 상태에서 3D프린팅이 시작되는 것입니다. 이는 플랫폼과 조형판 사이의 텐션 관련 문제로 보이며, 컨트롤러 메뉴 중, ‘베이비 스탭’ 값을 조절하여 어느정도 대처가 가능한 부분입니다만 근본적인 조치가 필요해보입니다. 수평 조절은 일반적인 수동 조절 방식으로, 베드 플랫폼 하단에 위치한 세 지점의 다이얼을 조절하여 진행합니다.

컨트롤러

렙랩 기반 3D프린터에서 대부분 사용되는 Marlin 컨트롤러입니다. 익숙한 메뉴 구성에 좀 더 편의를 위한 정보를 제공하고, 장비 특성에 맞게 기능이 커스텀되어 있습니다. SD 메모리 카드 슬롯만 지원합니다. 조금 빠르게 3D프린팅을 준비하기 위한 아주 간단한 조치가 되어 있는데, SD 카드를 삽입하면 바로 파일 목록으로 전환됩니다. Simplify3D에서 이미 온도 설정이 기록되었으므로, 파일을 선택하면 예열 후 자동으로 프린팅을 시작합니다.

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> 흔하고 익숙한 스크린.

조금 논리적으로 맞지 않는 메뉴 구성

LCD 컨트롤러 메뉴 구성이 매뉴얼을 충분히 숙지하지 않으면 혼선을 빚을 수 있는데, 예를 들면, 가열판 온도 조절을 ‘익스트루더’ 메뉴에서 진행해야하는… 사용자로 하여금 고개를 갸우뚱하게 하는 부분들이 있습니다. 차라리 ‘온도’ 메뉴를 두고 그 안에서 조절할 수 있게 하는 것이 좋지 않을까 합니다.

슬라이스 – Simplify3D(심플리파이)

Simplify3D는 국내에서도 이제는 제법 잘 알려진 툴입니다. 고급 슬라이서(GCode 컴파일러)로, 대부분의 (오픈소스 기반) 용융 압출 방식 3D프린터가 지원됩니다. 오래되었거나 렙랩 모델들의 경우, 오픈소스 슬라이서인 Cura, Slic3r, Repetier, Kisslicer 등을 사용해오다가 욕심이 좀 생기면 Simplify3D를 유료 구매해서 사용하는 경우가 많습니다. 최근에 출시되는 3D프린터에 Simplify3D가 번들 패키지로 함께 제공되고 있습니다. 그 만큼 전세계 많은 사용자들로부터 성능과 편의성을 상당부분 인정받은 셈이죠.

x350pro 모델 또한, Simplify3D가 함께 제공되며 싱글, 듀얼 노즐에 해당하는 프로파일을 다운로드 받아 사용합니다.

원격 제어

이더넷 연결 시 옥토프린트(Octoprint) 베이스의 클라우드 호스팅을 지원해 원격 운용이 가능하도록 준비가 되어 있습니다.

3DPrintBox 라는 아주아주 직관적인 이름의 이 호스트는 저먼렙랩의 모든 라인업에 지원되며, 다중 장비 제어와 운용 상황 확인을 이더넷이 연결된 PC에서 언제든 할 수 있습니다.

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> 저먼렙랩의 클라우드 호스트. 3DPrintBox – 현재는 v2.1 버전

아쉬운 15mm

핫-엔드에 장착되어 있는 쿨링팬 슈라우드가 앞쪽 방향으로 적지 않게 돌출되어 있어 Y축 방향의 조형판 전체를 사용하지 못하는 것이 아쉽습니다.
Nylon, PET 및 Co-polymer 등의 소재 사용 시 쿨링이 필요없는 경우에는 슈라우드를 탈착하고 사용이 가능하겠습니다.

필라멘트 스풀 홀더 규격

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x350pro는 중형 부피 조형이 가능 장비입니다. 조형판 수평 조절이 조금 까다롭기는 하지만, 공급사의 기술 지원을 받고 사용자가 익숙해지면 전체 조형 부피가 충분히 보장되는 성능입니다. 때문에 필라멘트 스풀 홀더가 대용량 스풀을 지원하는 규격으로 1개 더 제공되어야 한다는 생각입니다. 750g 1롤 규격인데, 2.2kg 1롤 거치가 가능한 홀더가 필요합니다. 현재로써는 후면부에 대용량 스풀 거치가 불가능하므로, 본체 옆에 별도의 홀더가 마련되는 것이 좋겠습니다.

소음과 진동

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소음은 확실히 도어가 모두 닫힌 상태에서 전혀 거슬리지 않을 정도로 발생했습니다. 육중하고 견고한 본체가 진동을 완전히 잡아주는 것은 아니지만 3D프린팅 툴-패스에 영향을 주지는 않았습니다.


디자인 (Design)

x350pro 곳곳의 잘 마감된 부분, 부분을 보고 있자면, 작업자의 꼼꼼한 모습들이 느껴집니다. 본체는 매우 잘 정돈된 느낌으로 신뢰감을 충분히 주고 있습니다. 본체 양측면에는 그립이 있고, 상단과 전면에는 각각 도어가 있습니다. 전면 도어만 마그네틱으로 고정됩니다. 도어는 유리로, 블라인딩이 되어 있지 않아 3D프린팅 진행 상태를 볼 수 있습니다. 후면부 팬의 도움으로, 도어에 김이 서리지 않아 더욱 잘 볼 수 있는 것 같습니다. 본체 후면부에 필라멘트 스풀 홀더가 위치합니다. 본체가 위치할 테이블에서 필라멘트 교체를 위한 여유 공간을 확보할 필요가 있겠습니다.

x350pro는 외관에서만 정갈함이 느껴지는 것은 아닙니다. 조형판을 이송하는 스크류와 배선 등의 구조가 훤히 들여다 보이는 렙랩 기반의 여타 모델들과 달리, 깔끔한 마감이 돋보입니다.


총평

Good Stuff

  • 소음과 악취를 막아주고, 열 손실을 잡아주는 챔버
  • 시원하고 깔끔한 압출과 속도를 보다 더 높일 수 있는 핫-엔드, 강력한 쿨링 팬
  • 신속한 예열
  • 레벨링만 적절하다면, 흠잡을 곳 없는 PET 베드 시트
  • 다양한 소재 사용 가능
  • 원격 제어 솔루션
  • 멋스러움은 물론, 3D프린팅 상태를 훤히 비추어주는 LED 조명
  • 본체 디자인

Bad Stuff

  • 익숙해지기 전까지 다소 불편한 컨트롤러
  • 자동 기능이 간절해지는 까다로운 베드 레벨링
  • 유연성 필라멘트 피딩과 대용량 필라멘트 스풀에 부적합한 스풀 홀더
  • 다소 답답한 속도의 베드 플랫폼

조금만 손에 익으면 뭐든 만들 수 있겠다.

3D프린터를 활용한 제작이 비용과 시간을 충분히 절감할 수 있다는 것을 경험한 사람들이 많아지고 있습니다. 때문에, 최근에 보다 큰 300mm3 부피 이상의 3D프린팅 요구도 늘고 있습니다. 국내 제조사도 중형 부피 이상을 다루는 3D프린터만 제조하는 곳들도 있었지만, 실사용자들로부터 250mm3 이상의 부피를 3D프린팅하는 것은 무리라는 견해가 주를 이루었습니다. 사실 꽤나 어려운 일입니다. 대체로 박람회나 전시 등에서 제조사들의 샘플 모델들은 ‘항아리’ 형태나 내부가 텅텅빈 모델이 주를 이루는데, 부피가 큰 3D프린팅에서의 문제점들을 최소화 할 수 있기 때문에 보여줄 수 있는 것이 제한적일 수 밖에 없는 것입니다. 대형 기어를 제작하고자 하는 곳에서 항아리만 프린팅할 수는 일이죠. 이러한 상황은 업계 관계자들도 충분히 인지하고 있는 부분이며, 그동안 꾸준히 기술 발전이 이루어져 왔습니다. 저먼렙랩의 x350pro 모델은 이러한 흐름에서 제시될 수 있는 솔루션입니다. 처음 제품을 접했을 때는 유저 인터페이스가 다소 불편하지 않을까 하는 막연함이 있었지만, 사용해보면서 취미로 다룰만한 3D프린터가 아니기에, 누구나 사용하기 쉬운 인터페이스는 사치일 수 있습니다. 오히려 성능을 온전히 제어하는데 충분한 수준이면, 무리가 없다는 판단입니다.


협찬: 저먼렙랩 코리아

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