3D 프린팅에서 '벽 두께'의 모든 것: 설계 가이드 & 주의사항

3D 프린팅에서의 벽 두께란?

3D 프린팅에서 벽 두께란 출력물의 외곽을 이루는 수직 벽의 두께를 의미합니다. 단순히 외관을 결정하는 것을 넘어, 출력물의 성공 여부를 좌우하는 핵심 설계 요소입니다.

왜 벽 두께가 중요한가요?

벽 두께는 3D 출력물의 내구성, 출력 가능성, 최종 품질을 직접적으로 결정짓습니다. 적절한 벽 두께 설정은 성공적인 3D 프린팅의 첫걸음입니다.

• 강도와 내구성: 두꺼운 벽은 뛰어난 구조 지지력과 강성을 제공하여 외부 충격이나 하중에 대한 변형 및 파손 위험을 줄여줍니다. 반면, 지나치게 얇은 벽은 취약점이 되어 전체 구조물의 손상 위험을 높입니다.
• 표면 품질: 벽 두께는 표면의 매끄러움도 좌우합니다. 두꺼운 벽은 적층 과정에서 발생하는 레이어(계층) 줄이 덜 두드러져 매끄러운 표면을 얻기 쉬운 반면, 얇은 벽은 프린터의 한계에 가까울수록 계단 현상이나 거친 질감이 눈에 띄게 나타납니다. 원하는 마감 품질을 위해서는 벽 두께 설계가 필수적입니다.

JLC3DP 디자인 가이드라인: 권장 벽 두께

3D 프린팅 소재는 각기 다른 물성으로 인해 최적의 벽 두께가 차이납니다. 고강도 소재는 두꺼운 벽이, 유연한 소재는 상대적으로 얇은 벽이 적합할 수 있습니다. 따라서 소재 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 또한, 디자인 크기를 키울 때는 벽 두께도 비례하여 증가시키는 것이 안전합니다.

JLC3DP 권장 벽 두께 (최소 기준)

• SLA: 0.8mm 이상
• MJF/SLS: 1.0mm 이상
• FDM: 1.2mm 이상
• SLM: 1.5mm 이상

주의사항: 디자인 시 가급적 권장값보다 얇게 설계하는 것은 지양해야 합니다. 부득이한 경우, 비중요 부위에만 국한하여 권장값보다 최대 0.2mm까지만 낮출 수 있습니다.

대면적 출력물의 경우 벽 두께가 0.5mm 미만이고 전체 두께가 1.0mm 미만이면 출력물 손상 위험이 급격히 증가합니다. JLC3DP에서는 기준보다 낮은 두께로도 출력을 진행해 드리지만, 이 경우 파손, 변형, 품질 불량 등의 위험을 동의하셔야 합니다.

최소 벽 두께의 개념

'최소 벽 두께'는 3D 프린터로 안정적으로 출력 가능한 최소한의 두께를 의미합니다. 이는 출력물의 구조를 유지하고 품질을 보장하는 마지노선입니다.

최소값은 프린터 성능, 소재, 방식에 따라 달라집니다.

• FDM 방식: 노즐 직경의 영향을 가장 크게 받습니다. 일반적으로 노즐 직경의 2배 이상으로 설계하는 것이 안전합니다. (예: 0.4mm 노즐 → 최소 0.8mm 벽 두께)
• SLA/DLP 방식: 레진이 빛에 의해 경화되는 특성이 핵심입니다. 성공적인 경화와 깨짐 현상 방지를 위해 보통 0.5mm ~ 1mm 이상의 두께가 필요합니다.

얇은 벽 & 중공 구조: 효율적인 디자인의 핵심

소재 사용량과 출력 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 디자인 기법으로, 얇은 벽과 중공 구조가 널리 쓰입니다.

디자인 시 꼭 체크해야 할 사항

1. 구조 강도 확보: 얇은 벽이라도 예상 하중을 견딜 수 있을 만큼의 최소 두께는 필수입니다. 기능과 강도를 저울질하여 적절한 두께를 결정하세요.

2. 서포트 배치: 처짐이나 뒤틀림을 방지하려면 서포트 구조를 신중하게 설계해야 합니다. 서포트가 제거되기 어렵거나 표면을 손상시키지 않도록 배치하는 것이 중요합니다.

3. 출력 방향 최적화: 출력 방향에 따라 약해지는 부분이 달라집니다. 구조적으로 가장 유리한 방향을 설정하면 층간 접착력 문제를 줄이고 전체 강도를 높일 수 있습니다.

얇은 벽 & 중공 구조의 장점

• 비용 및 시간 절감: 소재 사용량이 줄어들어 생산 단가를 낮추고 출력 시간을 단축시킵니다. 고가의 소재를 사용할 때 효과적입니다.
• 경량화: 출력물의 무게를 가볍게 만들어 항공, 자동차 등 경량화가 필수인 분야에서 매우 유용합니다.
• 단열 효과: 중공 구조 내부의 공기층이 우수한 단열 성능을 제공합니다. 방열판이나 보온/보냉이 필요한 부품에 적용하면 좋습니다.