FHD 화질의 SLA 3D 프린터 SPARKMAKER 실험기(Feat. anycubic 405nm 레진)

지난 8월 가내 수공업을 위한 용품으로 3D프린터를 샀습니다. 제가 아니라 늘봄씨가요. 그런데 레진이 500ml에 70,000원 가량의 비싼 가격대를 형성 하고 있었기에 조금 더 저렴한 제품 1000ml 에 70,000원 대의 가격을 갖고 있는 제품을 찾아 구매를 하고 보니 좀처럼 출력이 되지 않아 약 3주에 가까운 시간을 사용하지 못하고 있는 관계로 파라미터 테스트를 진행하였습니다.

1. 구매 

이전 샤오미 청소기 4세대와 같은 aliexpress에서 구매하였습니다. 요즘 들어 중국 직구의 문을 연 이후로 쭉 빠지는 것 같습니다.

Sparkmaker는 약 300,000원 그리고 3D 레진의 경우 약 72,000원의 가격에 구입하게 되었습니다.

국내에서 구매하지 않은 이유는 저렴한 가격대의 SLA 프린터가 존재하지 않으며, 시범적인 도입인데 반해 초기 비용이 비싸고 AS 여부도 불투명하여 그냥 직구 모르는 사람 뒤통수치기라는 느낌이 강하기 때문입니다.

3d 프린터 중 퀄리티가 가장 보장되는 제품은 대게 SLA나 DLP 방식인데 인터넷 최저가로 검색해도 1,200,000원을 호가합니다. 그렇다고 국산 제품도 아닌 중국 제품입니다.

2. 스펙

Sparkmaker 는 FHD 화질을 지원하며 사이즈는 95mm * 55mm * 125mm의 제법 작은 사이즈의 출력물을 지원합니다. 작은 사이즈에 FHD의 화질을 지원하기에 기존에 나와 있던 방식의 각이 보이는 출력물이 아닌, 매끄러운 곡선이 살아있는 제품을 출력할 수 있습니다. (지원한다고 써있을 뿐 일반인이 fhd를 실제로 따질수는 없긴 합니다. 이 부분은 유의)

위 사진과 같이 그냥 예쁘지 않고 투박하며, 손바닥만 한 제품을 출력할 수 있는 기능성만을 중시한 프린터 제품입니다.

3. 설치 

SPARK MAKER 설치 영상 

대부분의 설치는 위 영상을 보고 따라하시면 됩니다. 하지만 몇 가지 확인해야 할 사항이 있습니다. 

1) 모듈이 정상 작동 하는지 확인해야 합니다. 

조립을 하기 전, 간단한 도면을 작성하여 lcd모듈의 작동을 체크해줍니다. 

이런식으로 트렁크나 상판을 설치하지 않은 상태로 출력버튼을 눌러도 도면이 정상적으로 인식되면 작동 테스트를할 수 있습니다. 

2) 수평을 잡는 작업을 할 때 이 부분에 주의하셔야 합니다. 

 이렇게 생긴 바닥판을 처음 고정해주는 작업을 해야 하는데

위 영상처럼 녹색 버튼을 우측으로 돌려 가장 바닥면에 해당하는 위치까지 내려줘야 합니다.(더 이상 내려가지 않을 때 까지 돌리면 됩니다.) 그리고 좌우를 누른 상태로 고정용 나사를 감아야 하는데 처음 작업을 늘봄씨에게 맡겼더니 바닥이 아닌 그냥 대~충 낮은 곳에 왔다고 생각될 때 장착하여 출력이 시작도 되지 않는 현상이 있었습니다. 

일단 프린터는 출력 전에 자신의 리프트 바닥을 체크 한 후 출력을 시작하는 프로세스를 수행합니다. 리프트가 바닥에 닿기 전에 경화판을 강제로 당겨 고정한 경우 출력한다는 빨간색 램프는 들어오지만 '드르르르르르~' 하는 소음이 지속 발생하며 출력을 하지 않습니다. 

정상적으로 설치된 경우 팬 돌아가는 소음과 리프트 하강, 상승시 모터 구동 음이 작게 들리는 정도입니다. (약 20db 이하로 도서관에서 써도 될 정도입니다. ) 

프린터용 레진을 담는 트렁크의 모습입니다. 이 부분이 LED의 조사면과 맞닿아 있기 때문에 바닥의 필름이 손상되지 않게 관리하는 것도 중요합니다. 저희껀 늘봄씨가 바닥에 붙은 레진을 떼어낸다고 여기저기 기스를 내어 놓았습니다. 이 부분을 통해 LED가 조사 되므로 기스가 나면 그 부분은 출력이 잘 안된다고 보시면 됩니다. 레진 트렁크는 그나마 저렴한 30$ 수준의 소모품으로 재구매를 하면 되지만 자주 기스가 난다면 이것도 부담이 되겠죠? ㅎㅎ;; 

3. 레진 실험(Anycubic 405nm 레진) 

프린터 제조사 레진이 아닌 다른 레진을 산 이유는 가격입니다. 하지만 그 이외에도 스파크 메이커에서 공개한 재원에 405nm 광 경화 레진을 사용할 수 있다고 공개해 두었기 때문이죠. (레진의 종류는 스파크 메이커 쪽이 5가지의 종류의 레진을 지원하고 있으며, 기본 파라미터도 지원하기에 사용이 더 편리합니다.)

하지만 싸고 양이 많으면 더 많이 실험할 수 있잖아요! 시제품 생성은 실패를 얼마나 많이 할 수 있느냐에 따라 완성도가 결정되는 것과 다름없기 때문에 저희는 더 저렴한 가격으로 더 많은 실패의 경험을 안겨줄 수 있는 제품을 원했고, 이 제품을 사용하기 위한 시작부터 무수한 실패를 했습니다.

실험하고는 거리가 먼 인생을 살고 있는 늘봄씨는 실패를 기록하지 않고 대충

'이것 좀 바꿔볼까?'
6시간 후
'아 또 바닥에 붙었어~'
라며 한탄과 한숨을 토하기를 3주간 반복했습니다. 도저히 보다 못해 지원을 하기로 했습니다.

출력 실패로 레진 트렁크 바닥에 생성된 출력물 

1) 레진 물성 비교 

일단 제조사의 레진과 anycublic의 성질을 확인해보았습니다. 

레진종류	tianfour resin w	anycubic
경도	경도 : 79 D	경도 : 79 D
점도(25도)	점도 (25 ℃) : 552 mpa. 초	점도 (25 ℃) : 552 mpa. 초
경화파장	경화 파장 : 405 nm	경화 파장 : 405 nm
액체밀도	액체의 밀도 : 1,1	액체의 밀도 : 1,1
고체밀도	고체 밀도 : 1g / cm3;	솔리드 밀도 : 1.184g / cm3;
수축률	수축률 : 7 %	수축률 : 7.1 %
인장강도	인장 강도 : 23Mpa	인장 강도 : 23.4 Mpa
경화시간	경화 시간 : 6-10 초	경화 시간 : 6-10 초
휴식시 신장	휴식시 신장 : 14 %	휴식 연신율 : 14.2 %
유통기한	유통 기한 : 1 년	유통 기한 : 1 년

파라미터는 대체로 스파크메이커에서 만드는 w레진과 일치하는 듯 보였습니다. 다만 w레진의 경우 물로 씻을 수 있지만, anycubic은 물로 씻을 수 없었죠. 이소프로필렌 알콜로 세척해야 합니다. 그냥 만질 경우 알레르기가 유발될 수 있습니다. 마스크도 써야 합니다. 저희 집 고양이인 기쁨이가 새로 들어온 물품의 냄새가 신기한지 열심히 맡기 시작한 10초 만에 콧물이 주르륵 흘러내리는 현상이 발생한 걸로 보아 비염이 생길 수 있습니다. 

일단 기본 출력으로 테스트 한 반원형의 물체입니다. 실험은 총 13회를 진행했고, sparkmaker는 출력 중간에 버튼을 10초간 누르면 출력이 완전 종료되기에 총 테스트 수행 시간은 약 12시간 정도 소요되었습니다.

처음은 기존에 사용했던 출력 세팅들을 조금씩 변경 하다가 도저히 되질 않아 각 레진의 기본 값을 모두 테스트 해 보았습니다. 그런데 물성이 가장 유사한 w레진에서 조차 출력이 제대로 되질 않았죠. 그나마 다행인 것은 출력되지 않은 레진은 재활용 할 수 있다는 것 이었습니다.

그러던 중 레진 출력 이슈를 검색해보니 문제는 바닥이었습니다.

물성이 동일한 레진임에도 불구하고 약 10회의 테스트를 모두 실패한 저는 약간의 절망 끝에 검색을 해 보았습니다. sparkmaker의 faq 페이지에 들어가니 가이드가 있었습니다.

3d 프린터 출력이 제대로 되지 않고 바닥에 붙는 경우 2가지를 확인하라고 나와 있습니다. 수평과 바닥 레이어 노출 시간을 200초로 추가하라는 것. 가이드대로 바닥 레이어의 시간을 200초로 하니 변화가 있었습니다. 그리고 시간을 400초로 더 길게 하니 출력물이 완벽하게 출력되기 시작했습니다.

출력 테스트 내용입니다. (클릭시 확대됩니다.)

바닥 레이어 노출 시간을 400초로 늘린 후 출력물 

반원을 출력하던 중간에 출력을 멈추긴 했지만 이제껏 정상적으로 출력되지 않던 프린터가 드디어 제대로 일을 하고 있었습니다.

중간에 멈추긴 했지만, 거의 완성된 형태의 출력물을 확인할 수 있었습니다. fhd 화질답게 원의 곡면을 완벽하게 구현해내고 있습니다. DLP방식과 달리 0.02mm 까지 출력할 수 있지만, 이번 출력에선 0.05mm 로 출력하여 눈으로 식별되지 않지만 손톱으로 긁으면 옆면은 약간 거친 것이 느껴집니다. 하지만 일단 소기의 목적은 달성했기에 실험은 여기에서 종료합니다. 최종 출력에 성공한 현재 값은 아래와 같습니다.

파라미터	파라미터 한글명	값
Layer thickness	레이어 두께	0.05
Exposure Time Per layers	레이어당 노출 시간	15
Exposure Strength Grade	노출 강도 등급	255
Bottom Layer Exposure Time	바닥 레이어 노출 시간	400
Lift Distance	들어 올리는 거리	5
Lift Speed	들어 올리는 속도	25
Decline Speed	내리는 속도	80

이상입니다.

ps : 최근 이소프로필렌 알콜을 다루다보니 이게 소독용이고 인체에 해가 적다고는 하는데... 문득 술을 마시다보면 어떤 브랜드에서는 이소프로필렌 알콜의 맛과 냄새가 납니다. 주정용 알콜과는 확연히 다른. 정제가 덜 된 알콜의 냄새가요.. 이건 우연일까? 아니면 일부 주류 회사에서 몰래 단가를 위해 이소프로필렌 알콜을 섞는걸까? 라는 의문을 가져봅니다.

읽어주시느라 힘들었을 텐데 감사합니다.
누군가에겐 도움이 되었으면 하네요. ㅎㅎ

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