신도리코와 함께 3D 프린팅 용어를 알아보는 시간! 오늘의 주제는 ‘후가공’입니다.

 

3D 프린터로 처음 출력을 진행한 분들은 놀라시곤 합니다. 출력한 직후의 결과물이 예상했던 완성품과는 거리가 멀기 때문이죠. 출력 시 필요했던 지지대가 붙어 있거나 적층 출력 방식의 특성상 흔적이 남아 표면이 매끄럽지 않은 경우가 대표적입니다. 보다 높은 완성도를 위해서는 3D프린팅 출력물을 다듬고 색을 입히는 과정이 필요한데요. 이를 ‘후가공’이라 부릅니다.

 

후가공 방식은 3D 프린터의 종류나 사용 재료에 따라 조금씩 달라지는데요. 이번 시간에는 보급형 FFF 3D프린터 출력물을 기준으로 알아보겠습니다.

 

출력물의 완성도를 높이다! 후가공이란?

 

 

후가공은 앞서 간단히 언급한 것처럼 지지대(Support) 제거, 표면 다듬질, 도색(채색) 및 도장, 건조 및 경화 등 3D 출력물의 완성도를 높이는 모든 과정을 뜻합니다. 다시 말해 출력물 소재의 특성에 알맞게 표면 또는 내면을 가공하는 단계라 할 수 있죠.

 

▶지지대(Support)란? FFF 방식과 같이 한 층 한 층 쌓아 적층으로 출력할 경우 공중에 떠있는 부분을 출력하기 위해 세우는 기둥으로 출력 후 제거하는 것이 일반적입니다.

 

후가공 단계에서 어떤 도구를 어떻게 사용하는지에 따라 동일한 출력물도 전혀 다른 모습으로 탄생하는데요. 예를 들어 도색을 할 때 제작물 전체를 붓으로 직접 칠한 제작물과 스프레이를 이용해 색을 입힌 제작물은 서로 다른 느낌을 줍니다. 따라서 후가공에 쓰이는 재료 및 도구 그리고 출력물의 특성을 잘 이해해야 완성도 높은 결과물을 얻을 수 있습니다. 신도리코 3D스퀘어에서 근사하게 탄생한 로보트 태권V처럼 말이죠.

 

신도리코 3D스퀘어에서 완성한 추억의 로보트 태권V <후가공편>

 

후가공 개념이 어느 정도 이해되었다면 이제부터 본격적으로 후가공 과정과 각 과정에서 사용되는 주요 도구를 소개하겠습니다.

 

불필요해진 지지대를 제거하는 니퍼

 

▲ 지지대가 붙어 있는 출력물(좌), 니퍼를 이용해 지지대를 절단해내는 모습(우)

 

후가공에서 가장 먼저 할 일은 출력이 완료되어 필요 없어진 지지대를 제거하는 것입니다. 이 때 사용하는 대표적인 도구는 니퍼입니다. 철사 등을 끊어낼 수 있는 공업용 니퍼보다 플라스틱용 니퍼를 활용하는 것이 좋은데요. 플라스틱용 니퍼는 FFF 출력에서 자주 사용되는 소재인 ABS나 PLA에 사용하기 적합한 공구로 공업용 니퍼에 비해 깔끔하게 절단된다는 장점이 있습니다.

 

표면을 매끄럽게 다듬는 사포, 퍼티, 서페이서

 

지지대를 제거했다면 출력할 때 생긴 적층 무늬나 흠집 등을 보완하는 표면 정리 작업을 해야 합니다. 표면을 다듬는 원리는 ‘빼거나 더하거나’ 둘 중 하나라고 생각하면 쉽습니다. 사포를 이용해 거친 부분을 갈아서 없애거나 퍼티(Putty) 또는 서페이서(Surfacer)를 이용해 파인 부분을 메우는 과정인 것이죠.

 

▲ 사포마다 다른 숫자가 적혀 있는 모습(좌), 사포질 하는 모습(우)

 

먼저 거친 표면을 다듬는 경우 보통 사포를 활용합니다. 혹시 사포의 뒷면에 숫자가 적힌 것을 보신 적 있나요? ‘번’이라는 단위로 불리는 이 숫자는 사포의 거칠기를 나타내며 숫자가 클수록 고운 사포로 100번보다 600번 사포가 더 섬세한 작업에 적합합니다. 따라서 표면 정리를 시작할 때는 작은 숫자의 거친 사포부터 사용하여 점점 숫자가 큰 고운 사포로 다듬어 나가는게 효율적입니다. 종이 사포 외에도 막대 모양으로 생긴 스틱 사포와 곡면을 다듬을 때 유용한 스폰지 사포 등 다양한 형태의 사포가 시중에 판매되고 있으므로 용도에 맞게 구비하면 편리합니다.

 

▲ 퍼티 도포 및 샌딩 작업 도식화

 

출력물 크기 등의 이유로 사포만으로는 표면 정리가 힘들 때도 있습니다. 이때 퍼티를 함께 사용하면 효율적인데요. 퍼티는 흠집을 메우는 데 사용하는 제품으로 바르고 나면 비교적 짧은 시간 내에 단단하게 굳는 성질이 있습니다. 퍼티에는 사용된 재료와 용도에 따라 표면의 질감을 바꾸는 용도로 사용하는 ▲락카 퍼티, 건조 속도가 빨라 신속한 작업이 용이한 ▲폴리 퍼티, 찰흙처럼 주물러 디테일을 만들 수 있는 ▲에폭시 퍼티 등 다양한 종류가 있는데요. 폴리 및 에폭시 퍼티를 공업용 신나 등으로 희석하여 락카 퍼티 대용으로 사용하는 경우도 많으며, 이렇게 희석된 퍼티를 위 이미지처럼 출력물의 표면에 얇게 덧바르고 퍼티가 경화되고 난 뒤 이 퍼티를 샌딩작업을 해주면 더욱 매끈한 표면을 얻을 수 있다는 점 기억해 주세요!

 

▲ 서페이서 제품(좌), 서페이서 도포하는 모습(우)

 

한편 서페이서는 샌딩작업 시 생기는 미세한 스크래치를 덮고 도포되는 도료가 표면에 잘 부착이 될 수 있도록 해주는 제품입니다. 이 서페이서는 희석된 퍼티와 거의 유사하므로, 서페이서를 분사하여 사용할 때는 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 여러 방향으로 손을 빠르게 움직여 골고루 많은 부위에 칠해야 하는데요.

 

서페이서와 퍼티는 흠집을 메운다는 점에서 비슷하지만 퍼티가 더 큰 부분을 메울 수 있다는 장점이 있습니다. 이런 특성 때문에 일반적으로 ‘퍼티 도포 – 표면 다듬질 – 서페이서 도포’ 순으로 진행하죠. 서페이서는 부품의 원래 색상을 차단하여 위에 도포되는 색상에 비치는 것을 방지하거나 빛의 투과를 방지하는 용도로 사용하기도 합니다.

 

완성도를 높여주는 각종 도료와 마감재

 

표면 정리가 마무리되었다면 마지막으로 출력물에 색과 광택을 입힐 차례입니다. 먼저 도색에 사용하는 도구는 크게 붓과 스프레이류로 나눠볼 수 있는데요.

 

▲ 아크릴 계열 도료, 에나멜 계열 도료, 락카 계열 도료 (왼쪽부터 순서대로)

 

붓은 수성 도료, 락카 계열 도료, 에나멜 계열 도료, 아크릴 계열 도료 등 여러 가지 원료의 물감을 자유롭게 사용할 수 있습니다. 많은 색을 사용하거나 두 가지 이상의 색을 섞어 쓸 때 편하고 세밀한 작업도 가능한데요. 넓은 면적을 칠할 경우에는 붓 자국이 미관을 해치지 않도록 주의해야 합니다.

 

▲ 에어브러쉬(좌), 캔 스프레이(우)

 

스프레이류(에어브러쉬, 캔 스프레이)는 전체 색을 빠르게 입히는 데 유리하고 붓 자국이 남지 않아 깔끔합니다. 다만 좁은 영역에는 사용이 어렵고 다양한 컬러를 표현하기 힘들다는 한계가 있죠. 또한 공기 중에 도료를 분사하는 특성상 도료가 많이 소모될 수 있습니다.

 

▲ 도색 과정 중의 태권브이 모형(좌), 유광 마감재 작업까지 완료된 태권브이 모형(우)

 

도색이 끝난 뒤에는 마감재를 발라줘야 합니다. 마감재는 도료의 변색이나 외부 충격에 의한 훼손을 방지하는 역할을 하는데요. 무광, 반광, 유광 타입의 마감재가 있으므로 출력물의 특징을 파악하여 알맞은 도료를 선택하는 것이 중요하죠.

 

지금까지 후가공에 대해 알아봤습니다. 후가공은 완성품의 품질을 결정하는 단계라 해도 과언이 아닌데요. 각 과정에 대해 더 자세히 알아보고 싶다면 3D프린터 전문가 신도리코가 소개하는 후가공 게시물을 확인해 보세요!

 

신도리코에서 알려주는 3D프린팅 출력물 후가공 <서포터 및 라프트 제거>
신도리코에서 알려주는 3D프린팅 출력물 후가공 <깔끔한 표면 정리>
신도리코에서 알려주는 3D프린팅 출력물 후가공 <도색>

 

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