’광 경화’에 충실한.

데스크탑 광 경화 조형방식 3D프린터는 시장 규모가 크지 않습니다. 보편적으로 데스크탑의 의미가 갖는 ‘대중성’을 띄기에는 아직 해결해야할 부분이 많기 때문이라 생각합니다. 국내에도 3D프린트 관련 산업이 점차 증대됨에 따라 다양한 장비 개발사들이 등장하고 있는데요. 주로 DIY 키트 내지, 고가의 산업용 장비만 있던 우리 시장에 보다 가격이 저렴하고, 일정 수준이상의 성능이 보장되는 준전문가 및 소규모 사업장에 적합한 장비들이 속속히 등장하고 있습니다.
이번에 자이지스트에서 리뷰를 진행한 Gooo3D(굿쓰리디)사의 G Printer 또한 그러한 모델입니다. 장단점이 이렇게 분명했던 모델도 참 오랜만인 것 같습니다. 광 경화 장비를 알아보고 계셨다면, 어떤 부분이 검토하실만한 부분인지 살펴보시기 바랍니다.


성능 (Performance)

자외선 비중이 높은 광원

광 경화성 수지는 다양한 빛의 스펙트럼 중에서 UV(Ultra Violet – 자외선, 넘보라살)에 반응하여 점액체에서 고체로 경화됩니다. 이러한 물성을 활용한 것이 광 경화 적층조형(SL) 기술이라 부르는 3D프린트 방식입니다. UV를 레이저빔으로, 또는 빔프로젝터를 활용하여 조사하는데, 보통 다른 광선들과 함께 조사되는 경우가 대부분입니다. 따라서 조형이 완료된 후에도 상당 부분의 레진이 경화되지 못한 채 남아있는 것을 볼 수 있습니다.


> 레진 트레이 밑면에 조사되는 푸르른 광원을 확인할 수 있다. – 자외선은 푸른색에서 보랏빛의 색상을 띈다.

G Printer의 광원은 UV 비중이 높습니다. 사실 이 장비의 가장 핵심부분이 바로 이 부분입니다. 조형 완료 후에 별도의 후경화가 거의 필요없을 정도의 조형 중 경화 수준을 보여줍니다. 세척 후 건조 정도만으로도 아주 극미량의 잔여 레진이 헹구어 지기 때문에 후경화 처리에 시간을 소요하지 않아도 됩니다. 신속한 작업에 이점이 있는 부분입니다.


> 몇 번 헹구고, 잠깐 담궜다가 말리면, 끝.

빠른 적층 속도

사용 시 눈에 띄는 것은 빠른 적층 속도였습니다. 이 부분은 누구든 체감할 수 있으리라 판단합니다. 공식 사양서에는 시간당 60mm 정도를 적층할 수 있다고 명기되어 있습니다. 이는 분명 데스크탑 모델들 중에서도 빠른 편에 속합니다. 광원 노출에 대한 효율이 좋기 때문에 한 적층면 조사에 필요한 시간 단축이 가능했으리라고 생각됩니다. 레진 물성에 따라 차이는 있겠으나, Gooo3D 스탠다드 레진 기준으로 2초 정도의 노출 시간이 있었습니다. 레진 트레이 틸팅 시간까지 더하면 약 5초 정도가 하나의 적층에 소요되었습니다.

사용하면서 적층 두께 0.1mm 기준으로 2시간이 넘어가는 경우는 별로 없을 정도입니다. 일부 소형 파트들은 10분 이내로도 쾌속 작업이 가능했습니다. DLP-SL 방식의 특성상 한 적층면 전체를 한 번에 경화시키기 때문에 높이만 높지 않다면 조형시간이 짧다는 것도 매력적인 부분입니다.

수평 공차

DLP-SL 방식의 특성상 하나의 적층면 전체를 한 번에 조사/경화하여 적층하기 때문에 평면(X/Y) 조형면적 전체를 고루 활용하면 다량 제작이 가능하다는 아주아주 큰 장점이 있습니다. 때문에 반지나 귀걸이 같은 악세서리나 치아모형 같은 것들을 다량 제작할 때 많이 사용합니다. 이렇게 사용할 때 중요한 부분은 동시에 조형된 다량의 결과물이 유사한 공차값을 갖게 되는지의 여부입니다. 수평이 잘 맞지 않는다면, 레진 트레이의 기울기 편차에 따라 가장 왼쪽에 있던 조형물과 가장 오른쪽에 있던 조형물의 크기가 미묘하게 차이가 날 것입니다.


> 아이언맨 반지 내경 측정

꽉 붙들어 주는 조형판

첫 층 안착은 모든 3D프린팅 성공의 절반입니다. 특히 조형판에 조형물이 거꾸로 매달려 있어야 하고 점성질의 레진 속에서 경화된 조형물이 요동칠 때, 발생하는 강한 장력 때문에 광 경화 방식에 있어서 첫 층 안착은 더욱 중요한 부분입니다.

다양한 형태의 모델을 다루다보면 면전이 비교적 넓고 두터운 적층면이 발생할 수 있습니다. 이 때 적층면이 레진 트레이 바닥면에 늘러 붙어 트레이 틸팅 시 조형물이 떨어져버리는 현상은 이 방식에서는 아주 곤혹스러운 부분입니다. 첫 층이 잘 붙어 있으려면 두터워야 하기 때문에, 얇게 적층하는 것 또한 능사가 아닙니다.

이 문제는 대체로 장력에 의한 문제입니다. 싱크대나 욕실 타일에 붙여 사용하는 ‘큐방 (일명 뽁뽁이)’을 생각하시면 이해가 쉽습니다. 큐방은 물을 묻혀 타일에 붙이는데, 붙인 후 강제로 떼어내려고 하면 그 장력 때문에 쉽게 떨어지지 않죠. 하나의 적층면이 넓고 두텁다면, 레진 트레이 바닥면에 밀착되어 광원 조사가 끝난 후 다음 적층을 위해 떨어질 때, 그 힘이 엄청납니다. 때문에 ‘쩌– 억’ 하는 소음도 발생합니다.


> 주렁주렁.

G Printer에서는 사용 중에 조형물 이탈이 없었는데, 조형판 표면 가공에 이유가 있다고 판단했습니다. 조형판 표면은 특유의 까끌까끌한 질감으로 가공되어 있습니다. 이 표면 굴곡에 레진이 늘러붙어 있는 것으로 보입니다.

한 가지 유의해야 하는 부분은 잘 붙어 있는 만큼 잘 떨어지지 않는 다는 점인데, 이는 사용 시 약간의 숙련이 필요합니다. 베이스와 조형판 사이에 예리한 스크래퍼 같은 도구를 끼워 넣고 조형물에 흠집이 가지 않도록 조심스레 떼어내는 것이 관건입니다.

조형판은 견고한 고정을 위해 이중으로 결착되는 방식입니다. 자석이 먼저 붙고, 노브를 돌려 수동으로 고정시킵니다. 시험삼아 손 조작만으로 제법 힘을 주었는데 자석 고정만으로도 상하 움직임의 고정력은 충분했습니다. (앞뒤 방향으로 분리 시킬 때는 가볍게 떨어집니다) 덕분에 행여 노브가 헐겁게 조여졌다고 해도 불상사를 피할 수 있다고 보여집니다. 최종 안전 장치인 노브는 큰 힘 없이도 손 끝으로 부드럽게 돌려 빠른 고정이 가능합니다. 레버 고정방식은 편리하긴 하지만, 내구성이 떨어지면 레버 내 스프링 장력이 떨어지는 단점이 있는데 G Printer에서는 노브의 내구성이 조형판 고정에 큰 문제가 될 것으로 보지는 않았습니다.


> 고정된 조형판

레진 트레이(Vat, Tank)의 훌륭한 내구성

광 경화 조형방식 3D프린터 최대의 단점은 유지보수 비용입니다. 3D프린터는 제조기기로써 그 내구연한과 소모품 등에 대한 유지비용이 타 방식에 비해 상당히 높은 편이기도 합니다. 때문에 어떻게든 이 부분을 해소하고자 많은 개발사들이 고심에 고심을 거듭해오고 있습니다. (그럼에도 불구하고, 3D프린팅 품질면에서는 가장 우수한 조형방식이기 때문에 끈을 놓을 수는 없는 현실…)

원료를 제외하고 가장 ‘돈을 많이 먹는 하마’는 어느 부위일까요? 바로 레진을 담는 레진 탱크 또는 트레이, 베트라고 불리우는 수조입니다. 다양한 물성을 사용할 경우, (여기에서 물성은 각기 다른 염료가 배합되어 색상이 다른 것도 포함) 하나에 물성의 레진에는 하나에 레진 트레이가 사용되어야 합니다. 그리고 레진 트레이는 조형물이 붙었다 떼어지기를 반복하고 광원이 조사되는 회를 거듭할 수록 그 투명성이 점차 낮아집니다. 때로는 백화현상이라고 불리는 하얀 곰팡이같은 얼룩이 지기도 하죠. 이는 광 조사를 방해하여 조형 실패율이 높아집니다. 결국 교체를 해주어야 하는데, 비용이 만만치 않습니다.

G Printer의 레진 트레이는 타 기종에 비해 상당히 저렴한 편입니다. 여기에 더해 내구성도 나쁘지 않았습니다. PDMS 코팅이 아닌 FEP 필름 코팅이 되어 있는데, 좀 더 내구성이 있습니다만 보다 더 오래 잘 사용하기 위해서는 약간의 부지런함이 필요합니다.

레진 트레이는 투명하기 때문에 사용 후 잔여 레진을 담궈둔 채로 방치하면 간접적인 빛에 노출되어 자연 경화가 진행될 수 있습니다. 경화된 레진이 트레이 내벽에 달라붙어 있으면 결국 얼룩이 지겠죠. 실내일지라도 음지 보관이나 광 차단 커버를 씌워놓아야 합니다.


> 트레이 내측면에 얼룩이 생긴 것을 볼 수 있다. (물론 측면이기에 조형에 지장을 주진 않는다.)

레진

현재 Gooo3D 사에서는 스탠다드 레진과 고강성의 터프 레진이 출시되어 있습니다. 스탠다드 레진의 경우, 점성이 다소 묽은 편입니다. 안료가 섞여 있기 때문에 레진 트레이에 붓기 전 충분히 흔들어 주는 것이 좋습니다.

스탠다드 레진은 특히 서포트와 베이스를 쉽게 부러뜨리며 제거할 수 있었습니다. 그 촉감이 ‘파삭’한 쪽에 가깝습니다.


> Ironman Faceplate Ring by Vivenda


> NUT JOB | Nut, Bolt, Washer and Threaded Rod Factory by mike_mattala


> Stanford Easter Bunny – Voronoi by virtox

터프 레진의 경우, 타사 제품과 달리 탄성은 다소 떨어지는 편입니다. 강하게 내리쳐지는 충격에는 쉽게 부러질 수 있고 하중을 견디는 부품으로는 적합하리라고 판단됩니다. 역시 묽은 편입니다.


> Chain Generator by Sal


> Cable Chain by RotoScan


> 묽은 레진은 레진 트레이 청소에 비교적 용이하다.

의도치 않게 조형범위 외 부분까지 경화되는 ‘빛샘현상’이 발생하는 경우가 있습니다. 광원이 조사되면서 일부 새어 나가는 것 같다고 하여 불리우는 이 문제는 G Printer에서는 육안으로는 확인이 어려울 만큼 원래 영역에 조사가 원활했습니다.

편의성 (Usability)

전용 슬라이서 – G Printer Studio

G Printer에서는 3D프린트 슬라이스-호스트 전문 솔루션 기업인 Materialize(매터리얼라이즈)사의 Masics 소프트웨어를 지원합니다. G Printer 전용 에디션으로 장비 구매 시 제공된 USB 메모리 내에 코드를 매터리얼라이즈 등록 웹사이트에 기입하여 소프트웨어 설치를 위한 인증 코드(라이선스 키)로 변환할 수 있습니다.


> G Printer Studio v1.0

3D뷰 화면의 경우, 일반적인 시점 조작 인터페이스와 동일합니다. 불러온 3D모델이 조형판 범위에 바로 안착되는 스냅 기능이 없기 때문에 조형 범위에서 벗어나지 않도록 위치 확인이 반드시 필요했습니다. 만약 3D모델의 포지션이 부적절하거나 서포트 생성에 방해가 되는 요소가 있다면 3D프린팅 파일인 WRK 파일로의 변환이 이루어지지 않으니 다시 점검한 후 문제를 바로 잡아야 하겠습니다. 또한 STL 파일 변환과 오류 수정 기능을 지원합니다.

처음 3D모델을 불러오고 프린팅을 위한 준비를 하기 까지, 여타 소프트웨어와는 달리 Step by Step 방식의 사용자 기능 설정을 유도하는 인터페이스입니다. 화면 상단부에 화살표로 표시되어 있는 굵직한 스텝에 따라가기만 하면, 3D프린팅 준비를 마칠 수 있습니다.

  • Platform : 미리 설정된 G Printer의 조형 범위대로 가상의 조형판이 나타납니다.
  • Part : 3D모델 파일 (STL)을 불러옵니다 경로 지정이나 드래그 앤 드롭으로도 불러올 수 있습니다.
  • Position : X, Y, Z 축으로 직선 이동, 회전, 복제, 크기 조정 등의 편집을 할 수 있습니다.

  • Analyze : 두께나 손상된 부위가 없는지의 여부를 점검하여 3D프린팅 적합성을 진단합니다. 상태가 좋다면, ‘초록 따봉’이 등장합니다. – 프린트 하세요. 따봉!
  • Print 3D : 3D프린팅을 위한 팝업 창이 나타납니다. 작업 파일명 기입, 변환 파일 저장 경로, 각종 3D프린트 설정 등을 관리하는 메뉴입니다.
  • 3D모델의 폴리곤 수(용량)에 따라 차이가 있지만, 여타 소프트웨어보다 파일 변환(슬라이싱)에 시간이 조금 걸리는 편입니다. 보통 변환 명령을 내리고 다른 일을 보면 30분 안에는 완료가 되어 있는 상황이 많았습니다. 최고 해상도인 0.025mm 소형 출력물의 변환 시간은 2시간 남짓이 걸렸습니다. 급작스러운 작업이 아니라면 변환 작업을 미리 해두는게 시간 절약 차원에서는 좋을 것 같습니다.

    이 작업은 Build Processor라는 별도의 보조 프로그램이 변환 과정을 제어하는데 이 곳에서 완료 여부를 확인 할 수 있습니다. 녹색으로 표시된 Progress bar는 진척도가 실시간으로 표시되는 것은 아니며 진행 중인라는 표시로만 인식하면 됩니다. 진행 중에는 완료 예정까지의 시간은 표시되지 않습니다. 때문에 기약 없이 기다릴 수 밖에 없죠. 완료가 되면 진행 표시는 없어지고 일반적인 회색 목록으로 전환됩니다.


    > ‘진행 중 / 에러로 인한 실패 / 파일 변환 완료’ 확인 가능한 Build Processor

    변환된 WRK 파일은 경로를 지정해 놓은 폴더에 저장되어 있습니다. 해당 폴더 내에 TXT 파일 하나가 있는데 그 곳에 현재까지 진행했던 파일들의 변환 목록이 기록되어 있습니다. 이 곳에서 파일별로 변환 하는데 걸렸던 시간 확인이 가능합니다.


    > TXT파일에 자동으로 일지를 작성해준다! – 뭔가 전문가가 된 느낌.

    서포트는 ‘블라인드 미팅’

    G Printer Studio는 안정적이고 견고한 서포트를 생성합니다. 하지만, 설정 단계에서 미리보기 기능이 지원되지 않는 점은 때로 답답함을 줍니다. 3D모델의 포지션을 설정하고 WRK 파일로 변환하는 과정 중에 서포트 생성 모습을 확인 할 수 없습니다. 때문에, 전적으로 서포트는 소프트웨어의 몫입니다. 3D모델을 조형판 바닥면에서 조금 띄운 후 슬라이싱을 하면, 자동으로 ‘알아서’ 서포트를 붙여줍니다. 조금 답답하긴 해도, 그나마 다행인건 3D프린트가 서포트로 인한 문제는 없다는 것입니다. 서포트 적용부분은 사실상 자동화입니다.


    > 파일 진단과 변환 과정만 잘 진행되면 그대로 잘 나온다.

    레진이 흘러내닐 틈이 있는 조형판 구조

    조형판은 얇고 날렴한 모양으로 상당히 ‘잘’ 생겼습니다. 마치 마치 요즘 출시되고 있는 초박형 TV를 연상케 합니다. 하지만 얇은 만큼 조형판의 윗 부분은 레진에 푹 잠기게 됩니다. 볼트와 결합된 판재 사이에도 레진이 침투하죠. 3D프린트 과정에서는 전혀 문제되지는 않는 부분이지만, 완료된 조형물 제거 작업이 다소 번거롭게 됩니다. 조형판을 뒤집거나 옆으로 기울이면 묻어 있던 레진이 흘러내릴 수 밖에 없습니다. 노브 고정부에도 레진이 흘러 다른 파트에도 묻기도 했습니다. 때문에 조형물 분리를 위해 조형판을 완전히 뒤집어 놓고 있으면 빨리 출력물을 떼어내야한다는 생각에 자신도 모르게 서두르게 될 수도 있습니다. 레진 흐름 방지를 위한 가드가 설계되었다면 좀 더 느긋한 후반 작업이 가능했을 것 같습니다.



    > 레진에 흠뻑 젖은 플랫폼 – 완전히 잠긴다.

    레진 트레이에는 친절하게도 레진 적정용량에 대한 눈금이 표시되어 있습니다. (생각보다 없는 제품들이 많습니다.) 눈금자 표시에 따라 레진을 채운다면 레진이 넘칠일은 없을 것입니다.


    > 레진 트레이 눈금자

    챔버 오픈

    외부 불필요한 빛과 먼지 등의 이물질이 들어오는 것을 막아주는 챔버는 손잡이나 경첩이 없습니다. 물론 양 손으로 챔버를 붙잡고 위로 들어올리면 가볍게 들어 올릴 수 있습니다. 그리고 개폐 감지 센서가 없기에 자유롭게 챔버를 열고 진행 상황을 자세히 볼 수 있습니다. 닫을 때는 고정된 경첩이나 고리 같은 구조가 없이 모서리의 직각 홈에 맞춰 올려 놓는 방식입니다. 사용함에 있어 크게 불편한 점은 없고 열었을 때 잠시 내려놓을 수 있는 공간은 확보되어야 겠습니다.


    > 출력 중간에 자유롭게 진행 상황을 볼 수 있다! – 물론 빛이 들어오지 않는 실내에서만.

    소음

    첫 사용 때 ‘따닥!’ 소리에 적잖이 놀랐습니다. 이는 레진 트레이가 틸팅하면서 조형물이 트레이 내 바닥면의 필름에서 떨어지는 소음입니다. 이 소음은 적층 면적에 비례해 커질 수 밖에 없습니다. 광 경화 방식 장비에서 자주 작업하는 반지나 치아 모형 같은 면적이 좁은 모델은 상대적으로 큰 소리가 발생하지 않으니 문제가 아닐 수도 있겠습니다. 틸팅 시 발생하는 소음을 제외하고 다른 소음은 크게 느껴질만한 부분은 없었습니다.

    소음 문제는 시계 초침 소리처럼 사람에 따라서 무신경할 수도 신경 쓰일 수도 있는 문제인데요. 비유는 초침에 했지만 그 음량은 무시할만 수준이 아니었습니다.

    XYZist(@xyzists)님의 공유 게시물님,


    > 틸팅 시 소음

    LCD 컨트롤러

    본체 전면부에는 USB 메모리 슬롯과 컬러 LCD 스크린 및 다이얼이 있는데, 다이얼은 조작 감도가 매우 좋습니다. 다만, 스크린 인터페이스 전환 속도가 다이얼의 속도보다 늦습니다. LCD 스크린에서는 파일을 선택하는 정도로 3D프린트 시작이 가능합니다.


    > 설정 모드 조작 화면, 진하게 표시된 버튼이 선택된 버튼이다.

    필요하다면 보강이 필요한 후처리 도구들

    세척 도구들의 구성품은 비교적 단촐한 편입니다. 욕심 같아선 조형판에서 더 편하게 떼어내기 위해 좀 더 예리하고 납작한 도구들이 즐비했으면 합니다. 하지만 G Printer가 세척과 후경화 등 후반 작업의 수고를 덜어주는 장점이 있고 개인별로 취향에 맞는 추가 도구를 별도 구매할 여지가 있기 때문에 후처리 도구들은 제공되는 것들로만 사용해도 작업에 큰 무리는 없습니다.


    > 높은 수준은 아니지만 구성은 모두 갖춰진 ‘조연들’


    디자인 (Design)

    G Printer는 여타 DLP-SL 방식 장비들처럼 육중한 빔프로젝터가 없기 때문에 본체 전체 부피는 작은 편입니다. 무게 또한 데스크탑 다운 중소형급이고 이동 시 부담스럽지 않은 정도입니다.

    본체는 상당히 마감이 좋습니다. 내부 구동부 역시 Z 스크류, 조형판, 레진 트레이 등의 구성요소만 돌출된 모습으로 그 주변은 빈틈을 최소화한 외관입니다. 광원과 관련된 부품의 청결이 중요한 장비 특성상 본체 구석구석 틈을 최소화한 것은 높이 평가할 만 합니다.


    총평

    Good Stuff

    • 3D프린트 및 후처리 공정 포함 동급 최상의 작업 속도
    • 후경화가 95% 필요없는 결과물의 상태
    • 조형판의 높은 안착력으로 낮은 실패율
    • 나쁘지 않은 공차
    • 저렴한 소모품 비용

    Bad Stuff

    • 틸팅 시 상당한 소음
    • 사용자경험(UX)이 충분히 고려되지 않은 전용 슬라이서 인터페이스
    • 3D프린트 완료 후 레진 청결이 다소 까다로운 조형판
    • 빈약한 피니쉬 키트

    3D프린터를 잘 아시는 분들이라면 G Printer라는 이름이 Z Printer와 다소 혼동이 되실 수도 있겠습니다. Z Printer는 오래전 3D Systems사에 인수합병된 Z Corp 사의 컬러 잉크젯 분말 접착 조형방식의 산업용 장비 명칭입니다.
    Gooo3D 사의 첫작품인 G Printer는 강점과 약점이 분명한 모델이라는 생각입니다.

    성능은 강력했습니다. 작업 속도 증가는 그중 으뜸입니다. 용융 압출 방식에서는 3D프린트 완료 후 바로 제품을 사용할 수 있는 것과 소재 다양성 때문에 사용 범위가 상당히 넓은데 비해, 광 경화 방식에서는 후처리 공정에 시간이 상당히 소요되어, 3D프린트 공정 자체 속도가 아무리 빨라도 아쉬운 점이 많았습니다. G Printer는 이러한 부분에서 상당부분 해방된 느낌입니다. 100% UV 광원을 사용한다고 소개되는데, 실제 사용에서는 조형물의 아주 좁은 틈이 많은 경우, 그 틈에 끼어 완전 경화되지 않은 잔여 레진들이 있었습니다. 이는 분명 후경화가 필요할 것입니다. 하지만 휴대폰 케이스, 컵이나 아트토이 등의 단순 면적이 대부분을 차지하는 형상이라면, 3D프린트 완료 후에 간단한 세척 후 바로 다른 후가공 작업을 하거나 사용할 수 있습니다. 마치 건조기에 바삭하게 말려진 수건 같다고나 할까… 깔끔한 인상을 줍니다.
    하지만, 기능성 부품을 정밀하게 조립하는 것에 있어서는 레진의 특성 때문인지 3D모델링 시 공차 조절 노하우가 필요해보입니다. G Printer는 모형 제작사분들께는 확실히 추천드릴 수 있겠습니다.

    편의성은 높지 않습니다. 작업자가 익숙해져야 하는 부분들이 많습니다. 물론 이 방식 장비들은 더 까다로운 것들도 많습니다만, 편의성이 타사 모델보다 개선되는 것에 중점을 둔 모델은 분명 아니었습니다. 오로지 결과물에 집중하실 때, 선택하실 수 있으리라 생각합니다.


    협찬: (주)Gooo3D

    댓글

    이메일은 공개되지 않습니다. 필수 입력창은 * 로 표시되어 있습니다.

    +