안녕하세요! 대한민국 대표 3D프린팅 플랫폼 엠피니티(MPNITE) 입니다.
오늘은 정말 "숨 가빴던" 제작 의뢰 후기를 들려드릴까 합니다. 갑작스럽게 잡힌 미팅 때문에 "모레까지 실물로 볼 수 있을까요?" 라는 연락을 받았던 기억부터 시작해 보겠습니다.
이번 의뢰는 협의 1일, 모델링 1일, 프린팅 1일, 이었습니다. FDM 프린터 10대가 순식간에 만들어 벼렸습니다. 제품은 "아이들이 자석으로 붙였다 뗐다 하며 이야기를 만들어 내는 모듈형 장난감이었습니다. 핵심은... " 2일 뒤에 필요합니다!" ㅜ,ㅜ;;
시간은 단 48시간! 과연 우리는 이 미션을 어떻게 완수했을까요? 그 치열했던 FDM 3D프린팅 제작기와 소재 선택의 비밀을 공개합니다.
1. 의뢰 제품: 상상력을 자극하는 '마그네틱 스토리 큐브'
제품 컨셉: 여러 개의 큐브 유닛을 자석으로 착착 붙여가며 아이들이 직접 구조물을 만들고 이야기를 풀어나가는 창의력 교구입니다.
핵심 기능: 각 면에 내장된 자석(Magnet)을 통해 큐브끼리 결합됩니다.
디자인: 깔끔한 화이트 보디에 포인트가 되는 청록색(Green) 다이아몬드/구조물 인서트가 결합되는 형태입니다.
2. 48시간(2일) 만에 납품한 초고속 제작 비결
시간이 금인 상황! 엠피니티는 FDM 방식의 장점을 극대화하여 공정을 설계했습니다.
① 동시 출력 (Batch Production) : 하나씩 뽑으면 세월아 네월아~ 죠. 저희가 보유하고 있는 FDM 프린터 20대 중 10대를 동시에 가동해야 했으며, 한 베드(Bed)에 여러 파트를 배치하여 밤새 출력을 돌렸습니다. PLA+는 수축이 적어 이렇게 한 번에 많이 뽑아도 치수가 정확하거든요.
② 서포트 없는 디자인 (DfAM) : 의뢰자님과 협의하여 처음부터 서포트가 없이 FDM으로 제작이 가능한 디자인으로 추진하였습니다. 지지대(Support) 없이도 출력이 가능하도록 각도 디자인하였고, 덕분에 출력 후 지지대를 떼어내는 후가공 시간을 최소화하였습니다.
③ 고속 출력 세팅 : 디자인을 진행할 때 프린터 베드에서 Z 축으로 웬만하면 높이 쌓지 않을 수 있는 디자인으로 진행하였습니다. 일반적인 0.4mm 노즐을 사용하여 적층 두께를 최적화하여 퀄리티는 유지하되 출력 퍼포먼스를 높였습니다.
만약 제품 10세트를 만들기 위해 금형을 제작했다면? SLA로 제작했다면? 프레임이 존재하니 SLS로 제작했다면? 시간과 비용은 수십 배, 기간은 한달 정도가 걸렸을 겁니다. FDM 방식은 현재 시대에서 새로운 시선으로 받고 있는 기술로써 생각한 아이디어를 바로 출력이 가능하기 때문에, 10개~50개 정도의 소량 시제품 제작에서는 타의 추종을 불허하는 가격 경쟁력을 가집니다.
3. PLA 일반, PLA HS, PLA+ 무엇이 다른가요?
디자인이 모두 끝나고 소재를 정하면 그에 따른 설계변경이 필요할 수도 있습니다. 그래서, 엠피니티 에서는 모델링을 시작할 때부터 어떤 공정으로 어떤 소재를 이용하여 시제품을 제작할 것인지 정하고 시작하고 있습니다. 저희가 FDM 방식 프린터를 사용할 때 과연 어떨 때 어떤 소재를 사용하는지 공유하겠습니다.
비교 항목 | PLA 일반 | PLA HS(고속용) | PLA + (강도 보강) |
이미지 |  |  |  |
주요 용도 | 목업, 외형 확인, 치수 확인, 일반 시제품 | PLA 일반과 비슷하지만, 반복 시제품, 대량 출력 | 기능성 시제품, 생활 파트, 약간의 하중 및 충격이 있는 부품 |
강도 경향 | 단단하지만 단면적 취성 파손에 약한 면이 있음. | PLA 일반과 비슷하지만, 객관적인 평가시 3개 중 가장 약한 편 | PLA일반 대비 연성 및 충격 저항이 가장 좋은 편 |
파손 형태 | 전단 파손처럼 딱 깨지는 느낌 (부러지는)이 나기 쉬움 | 설정에 따라 층간 박리 또는 모서리 품질 저하가 먼저 나올 수 있음 | 휘어짐 후 파손 또는 버티는 느낌은 3개 중 가장 높음 |
출력 난이도 | 3개 중 가장 쉬움 | 3개 중 난이도가 가장 높은 경향 | 3개 중 중간 난이도 |
고속 적합성 | 보통, 유량 한계에 빨리 걸림 | 가장 좋음, 대량 고속 목적에 맞음 | 보통, 강도 우선 제품이 많아 느린 설정 |
표면 품질 | 무난하고 안정적 | 고속이라는걸 감안 하면 나쁘진 않음 | 설정에 따라 편차와 느낌이 다를 수 있음 |
평가 포인트 | 치수, 수축, 표면 | 같은 시간 대비 출력량,모서리 품질 | 낙하 및 비틀림, 파손 형태 |
단가 경쟁력 | 좋음 | PLA 일반과 비슷하지만 미확인 불량율이 높아 경쟁력인 다소 떨어짐 | 일반적으로 사용시 좋은편이며, 설정만 잘 되어 있으면 단가 경쟁력 매우 우수함. |
4. 50mm 육면체 출력 시간 비교표
육면체 출력 시간 비교를 위하여 “출력조건”을 아래와 같이 고정합니다.
출력조건: 노즐 0.4mm, 레이어 0.24mm, 외벽 2줄, 인필 25%, 상하단 4층
비교 항목 | PLA 일반 | PLA HS(고속용) | PLA + (강도 보강) |
이미지 |  |  |  |
출력 시간 | 1.0 (기준) | 0.6 내외(빠름) | 1.0 (같거나 약간 느림) |
체감 시간 | 50분 ~ 55분 | 25분 ~ 30분 | 50분 ~ 60분 |
시간차의 원인 | 유량 한계, 냉각 및 가감속 | 고유량 대응, 빠른 응고 및 흐름성 | 온도 및 점도 영향, 층간 접착 확보를 위해 속도 보수적으로 쓰는 경우 |
4. 엠피니티에서 왜 PLA+를 사용했을까요?
PLA 일반은 가장 안정적인 기준점입니다. 외형과 치수 확인, 목업, 무난한 시제품에는 여전히 제일 효율적입니다.
PLA HS는 “같은 시간에 더 많이 뽑는” 소재입니다. 반복 출력이나 납기 압박이 있을 때, 속도 자체가 경쟁력이 됩니다. 대신 고속 프로파일에서 층간 접착과 모서리 품질이 문제가 있을때가 있어 레벨링을 자주 해야 하는 문제가 있을 수 있습니다.
PLA+는 엠피니티에서 FDM 중 가장 신뢰하며 사용하고 있는 소재입니다. 생활용품 정도는 바로 출력해서 사용할 수 있는 정도로 베트 안착률을 높일 수 있는 기술만 있다면 기능성 MVP로 최상이라 생각합니다.