3D 프린터로 볼트와 너트를 출력했는데 서로 끼워지지 않거나, 설계 도면보다 출력물이 미세하게 크게 나와 조립에 실패한 경험이 있으신가요? 이는 열가소성 수지가 압출되면서 옆으로 퍼지는 성질 때문에 발생하는 ‘치수 오차’ 때문입니다. 오늘은 슬라이서의 핵심 기능인 수평 확장(Horizontal Expansion)을 통해 이 문제를 해결하는 법을 알아보겠습니다.
1. 왜 출력물은 설계보다 크게 나올까요?
3D 프린터 노즐에서 녹아 나온 필라멘트는 중력과 압축에 의해 좌우로 미세하게 퍼집니다.
- 외벽 팽창: $0.4mm$ 노즐을 사용하더라도 실제 선 폭은 $0.45mm$ 이상이 될 수 있습니다.
- 열 수축과 팽창: 플라스틱 재질마다 냉각 시 수축 정도가 달라 치수 오차를 유발합니다.
- 오버 압출: E-Step이나 Flow 설정이 과하면 물리적으로 더 많은 양이 밀려 나와 두꺼워집니다.
이런 미세한 차이($0.1 sim 0.3mm$)가 조립 시에는 치명적인 방해 요인이 됩니다.
2. 수평 확장(Horizontal Expansion)이란?
큐라(Cura) 등 슬라이서에 있는 이 기능은 모델의 X, Y축 외곽선을 안쪽이나 바깥쪽으로 미세하게 보정해주는 기능입니다.
- 양수 값 (예: 0.1mm): 모델을 전체적으로 뚱뚱하게 만듭니다. (헐거울 때 사용)
- 음수 값 (예: -0.1mm): 모델을 전체적으로 홀쭉하게 만듭니다. (조립이 안 될 때 사용)
3. 치수 오차 측정 및 보정 단계
단계 1: 캘리브레이션 큐브 출력
$20mm times 20mm times 20mm$ 정육면체 큐브를 출력합니다.
단계 2: 디지털 캘리퍼스로 실측
출력된 큐브의 X축과 Y축 길이를 잽니다.
- 만약 실측값이 $20.2mm$라면, 설계보다 $0.2mm$가 크게 나온 것입니다.
단계 3: 설정값 계산 및 입력
한쪽 면당 오차를 계산해야 하므로 **’전체 오차의 절반’**을 입력하는 것이 원칙입니다.
- 공식: $(설계치 – 실측치) div 2$
- 예시: $(20.0 – 20.2) div 2 = -0.1$
- 슬라이서의 Horizontal Expansion 항목에 **$-0.1$**을 입력합니다.
4. 구멍(Hole) 전용 보정: ‘Hole Horizontal Expansion’
외벽은 딱 맞는데 내부에 뚫린 구멍만 작게 나오는 경우가 있습니다. 이때는 모델 전체를 줄이지 않고 구멍 크기만 보정할 수 있습니다.
- 구멍이 너무 작다면 양수 값(예: 0.1mm)을 입력합니다. (구멍 확장의 경우 슬라이서에 따라 양수/음수 기준이 다를 수 있으니 테스트 출력이 필요합니다.)
5. 결론: 조립의 완성은 0.1mm의 디테일
수평 확장 설정은 3D 프린터를 단순한 장난감 제작 도구에서 ‘정밀 제조 장치’로 한 단계 업그레이드해 줍니다. 특히 기구 설계나 부품 제작을 목적으로 한다면, 자신의 프린터와 필라멘트 조합에 맞는 고유의 수평 확장 값을 반드시 데이터화해 두시기 바랍니다.