[3D 프린팅] 사파이어프로 핫엔드 통교체

앞선 글에서 썼듯이, CR10 방식의 핫엔드는 (엔더 / 사파이어 등 구형 프린터) 통메탈이라 사람 복창 터지게 만드는 열크리프 문제가 밥먹듯이 발생하며, 유량도 기본 출력하기에 부족할 정도로 심각하게 작으며, 또 이로 인한 안정적인 최대 출력 속도 자체가 매우 느리다.

이미 PLA 출력만 했는데도 열크리프 문제를 몇 번 겪고난 상황이고, 심지어 핫엔드 재조립에도 문제가 생겨서 유격으로 필라가 줄줄 새나오던 참이라, 이대로는 PETG/ABS 인쇄는 커녕 PLA 마저도 더 이상 견디기 힘들었기에 바로 교체작업 돌입.

다만 뭔가 튜닝이 난이도가 있어서인지, 기종이 다소 생소해서인지, 이 과정을 글로 제대로 공유된 게 거의 없었다. 혹시라도 이후에 작업할 사람을 위해서 이렇게 글로 남겨둠.

준비물

필요한 준비물은 대강 아래와 같다.

• TZ V6 핫엔드
• 4010 투볼베어링 팬 (GdsTime) + XT2.54 커넥터 및 전선
• M3 육각 나사
• 테플론 튜브 (4mm 외경, 별모양 2mm> 내경)
• 미리 출력한 사파이어프로용 V6 헤드
• 이외 기타 공구 (선정리 도구, 인두기, 수축튜브, 핫엔드 분해조립할 렌치 등)

TZ V6 핫엔드 같은 경우는 추천을 받았는데, 실제 업그레이드용으로 굉장히 우수한 점이 일단 우수한 유량(30mm/s) 에 기본으로 히터/써모스텟 연장선 (1.2m)를 제공한다는 점이다. 사실상 이거 하나로 업그레이드에 필요한 거의 대부분의 부속품이 들어감.

다만 연장선이 다소 짧게 느껴질 수 있어서 (기존 다른 선들이 대략 1.5m 길이), 필요한 경우 연장선을 별도로 구매해 두는 것을 고려할 수 있음.

 

사파이어용 V6 헤드는 씽기버스(thingiverse)에서 많이 구할 수 있다. 개인적으로는 저 헤드가 디자인도 간단하고, 파츠도 적고, 4010 팬 + 기존 블로워팬(4010 x2) 를 그대로 활용할 수 있어 상당히 가성비 좋다고 생각되어 이걸로 진행하기로 함.

참고로 저 헤드는 다 좋은데, TP V6 핫엔드는 방열판 길이가 다소 짧게 만들어져 있어서 아래 배기구 크기를 약간 조절하거나 테이핑으로 막아주어야 함.

그리고 사파이어프로 기준 기본 방열판 팬은 3010 이라, 4010과는 규격에 맞지 않는다. 없으면 이 참에 내구성 좋은 투볼베어링으로 사면 됨. 그리고 쿨링팬 연장선을 따줘야 하기 때문에 XT2.54 케이블 + 전선 또한 사 두어야 한다.

 

교체 과정

아무튼 헤드부터 뽑았다. ABS도 없고, PETG 마저 소화할 여력 없는 숨넘어가는 핫엔드로 뽑은 거라 정말 몰골이 말이 아니다.

새 핫엔드가 왔다. M3 나사가 안 와서 며칠 손가락만 빨고 있었다. 부품 다 오자마자 바로 작업 돌입 ㄱㄱ

먼저 노즐 달구고, 익스트루더 장력 나사 풀고, 필라멘트 빼주고, 노즐 달군거 끄고, 익스트루더 분리하고, 헤드 오체분시를 한다. 기껏 선정리 한것들도 신나게 뜯어준다. 방열팬도 커넥터형으로 교체할 거니까 과감하게 뜯어버림. 뜯고나서 XT2.54 커넥터 달아서 연결형으로 바꿔준다.

 

그 와중 새 헤드를 조립한다. 안그래도 핫엔드 상태 안 좋았는데 출력 도중 필라멘트를 바꿨더니 출력 품질이 더 개판이 났다.

 

이전 주인이 개떡으로 만들어놓은 센서 연결단자 납땜도 이 참에 다시 손봐야겠다.

 

어찌저찌 임시방편으로 헤드 조립은 완료했고, 펫지로 헤드 뽑기 시작. 최종적으로는 ABS로 헤드를 뽑는게 목표이다. 왜냐하면 소재별 내열 온도가 다르기 때문인데,

• PLA: 50~60
• PETG: 70~80
• ABS: 85~90

ABS 정도면 챔버 내 열을 버티기 때문에 문제가 없다. (실제로 보론과 같은 경우에는 ABS로 헤드를 뽑는 것이 권장되고 있음)

문제는 PLA로 이 헤드를 뽑는 온도를 버티는 것이 문제였다. 그래서 PLA → PETG (챔버X), PETG → ABS (챔버O) 형태로 헤드를 뽑아보기로 결정함.

 

결과는 대성공!! 생각보다 헤드가 잘 버텨주어서 인쇄 도중 전혀 녹거나 변형되지 않았다.

펫지는 상태가 여전히 매우 짱짱해서 계속 써도 될 정도였으나 확실한 내구성을 위해 ABS로 교체함.

교체 후기

기존 구형 3D 프린터에서 아쉬웠던 모든 점들이 해결되었다고 보면 된다.

• 열크리프 이슈가 완벽히 사라짐
• 필라멘트 똥이 거의 사라지다시피 함. 아무래도 새 핫엔드가 방열 처리가 잘 되어서 그런듯.
• 두배 이상의 인쇄 속도가 가능해짐. 150mm/s 로 올려도 문제 없이 인쇄된다. 클리퍼 올리면 여기에서 두배까지 더 올릴 수도 있음.
• 위의 사항들이 복합적으로 작용하여 프린팅 품질 자체가 꽤 좋아짐

비용도 거의 들지 않아, 구형 프린터를 인수하는 입장이라면 반드시 해야 할 가치가 있다고 봄.

자잘한 이슈?

히팅 성능이 올라가고 보다 고열의 필라멘트들을 처리할 수 있게 되다 보니, 의도치 않게 노즐이 설정한 온도보다 더 올라가서 오버히팅되어 프린팅 오류가 발생하게 됐다 (Err2)

이 경우 해결책은 보통 PID 설정을 다시 하는 것이지만, 내 경우에는 이 방식이 잘 먹히지 않았다. 그런데 찾아보니 사파이어 프로의 경우에는 10도 이상의 온도차가 감지되면 풀히팅을 한다는 이야기가 있다. 이걸 고치려면 PID_FUNCTIONAL_RANGE 수정을 해야 하고, 그러려면 커펌을 올려야 하는데, 자세한 것은 여기 참조

그런데 하필 공교롭게도 내가 들고 있는게 한국 정발 사파이어프로였고, 글로벌 멀린 펌웨어랑 뭔가 잘 안 맞는건지 . 그래서 다시 정식 펌웨어로 롤백해서 살려 쓰고 있음. 기본값 PID가 상당히 보수적이라 보정값보다 훨씬 안정적이다 (P 8.41 I 0.41 D 43.21)

물론 이것도 클리퍼 올리면 해결이 가능한 부분이긴 하다. 다만 클리퍼는 라즈베리 파이를 꽃아야 해서, 여기부터는 비용이 좀 들어가기 때문에, 어지간하면 여기까지 튜닝은 지양할 듯. 이거 할거면 차라리 뱀부를 산다