TPU 1롤로 서로 다른 강도 존 만들기: 밑창 출력 가이드

하나의 밑창, 세 가지 다른 역할

러닝화를 밟으면 앞쪽은 유연하게 눌려야 하고 아치는 형태를 유지해야 하며 뒤꿈치는 충격에도 무너지지 않아야 합니다. 이 세 구역은 완전히 다른 기능을 요구합니다.

예전에는 밀도와 경도가 다른 폼 블록을 잘라 맞추고 압착하거나, 여러 파트를 조립해 각 구역을 만들었습니다. 방법은 통하지만, 부품이 늘어날수록 금형과 접착 공정, 품질 관리 복잡도가 함께 올라갑니다.

3D 프린팅은 이 단계를 없애 줍니다. TPU 한 롤만 쓰고 내부 구조로 강도 조절을 맡기면 됩니다.

인필을 40%로 올리면 밑창이 단단해질까?

슬라이싱 소프트웨어를 열면 인필 항목에 여러 파라미터가 있습니다. 가장 많이 쓰는 것이 인필 밀도로, 부품 내부 부피 중 재료가 차지하는 비율을 정합니다.

같은 밑창을 15%와 40%로 출력하면 밟았을 때 차이가 분명합니다. 밀도가 낮으면 내부 빈 공간이 많아 변형량이 커지고 부드럽습니다. 밀도가 높으면 내부 구조가 치밀해져 등가 강성이 올라가고 지지감이 생깁니다.

두 번째 파라미터는 인필 패턴으로, 부품 내부에서 재료가 어떤 형태로 배치될지 결정합니다. 동일한 20%라도 직선, 격자, 자이로이드는 하중에서 전혀 다르게 반응합니다.

발에 가해지는 힘도 한 방향만은 아닙니다. 착지 순간에는 수직 압축뿐 아니라 전방 전단과 인장도 작용합니다.

주요 인필 패턴의 차이

직선 인필은 재료를 한 방향으로 왕복합니다. 출력 방향을 따라 누르면 강성이 어느 정도 나오지만, 그 수직 방향으로 누르면 쉽게 눌립니다. 밑창 전체의 하중 방향은 계속 바뀌므로 직선은 대개 적합한 선택이 아닙니다.

격자 인필은 두 방향으로 교차하므로 양쪽 축 모두 지지되고, 인접 층이 각도를 달리하며 적층됩니다. 직선보다 강하지만 층 결합부는 다소 약합니다.

벌집 인필은 수평면에서 강도가 좋고 재료를 아끼며 빠르게 출력됩니다. 수직 방향으로는 약해서 위에서 눌리는 하중에는 강하지만 측방 하중에는 약합니다.

자이로이드 인필은 최근 몇 년간 유연 부품의 표준이 되었습니다. 하나의 연속된 공간 곡면이며 세 방향 모두에 재료가 분포해 뚜렷한 약한 방향이 없습니다. 하중 방향이 자주 바뀌는 용도에 잘 맞고 변형도 고르게 일어납니다.

동심 인필은 외곽선을 따라 안쪽으로 한 겹씩 따라갑니다. 인필 라인이 형태를 따라가므로 출력물이 함께 변형됩니다. 더 부드러운 결과를 원할 때 자주 선택합니다.

밑창 구역별 서로 다른 설정

현재 슬라이싱 소프트웨어는 같은 부품 안의 영역마다 다른 파라미터를 설정할 수 있습니다. 아치는 자이로이드 60%로 형태를 잡고, 앞쪽은 20%까지 낮춰 유연하게, 뒤꿈치는 충격 흡수와 회복을 모두 고려해 30~40% 전환으로 설정합니다. 세 구역 모두 같은 롤에서 한 번에 출력됩니다.

일체로 출력하면 접착층도 사라집니다. 접착 구조에서는 대부분의 불량이 접착층에서 시작합니다. 박리와 층분리가 모두 그곳에서 생깁니다.

벽의 루프 수도 조절할 수 있습니다. 루프가 많으면 외부가 단단해지고, 한두 루프로 줄이면 부품 전체가 더 쉽게 변형됩니다. 유연 부품에서 흔한 방법입니다.

레이어 높이, 상하 솔리드 층 수, 인필과 벽의 겹침 비율도 각각 다른 방향으로 촉감을 바꿉니다. 하나씩이 아니라 함께 조정하십시오.

구조를 잡으면 나머지는 재료가 결정한다

구조는 등가 강성, 압축 곡선, 변형 모드를 지배합니다. 그 외 여러 특성은 재료 자체에서 나옵니다.

회복성은 고분자 사슬에서 나옵니다. TPU에는 연성분과 경성분이 있습니다. 연성분은 늘어나면 말려 들어간 상태로 돌아가려는 성질이 있는데 이것이 엔트로피 탄성입니다. 경성분은 물리적 교차점을 형성해 사슬을 고정하므로 변형이 되돌아갈 수 있습니다. 인필을 이용한 조정도 이 성질 위에 성립합니다.

인열강도도 같은 논리입니다. 인필 구조는 가는 스트럿을 쓰므로 응력이 스트럿이 만나는 지점에 집중됩니다. 재료의 인열강도가 충분해야 균열이 그곳에서 벌어지지 않습니다.

압축 영구 변형은 반복 하중 후 원래 두께로 돌아오는지를 말합니다. 밑창의 부드러움이 얼마나 유지되는지는 주로 이 특성에 달려 있고 구조로는 보완할 수 없습니다.

아웃솔은 매일 마모되므로 내마모성도 재료 특성입니다. 신발 안은 덥고 습하며 땀이 오래 접촉하므로 폴리에테르 계열은 가수분해 저항에 여유가 있고, 항균 성능이 필요하면 항균 그레이드를 쓸 수 있습니다.

마지막으로 필라멘트 지름의 안정성 확인

인필은 부피로 계산됩니다. 한 층에 압출할 재료량을 산출할 때 슬라이서는 필라멘트 지름을 사용합니다. 공칭 1.75mm 필라멘트도 실제로는 1.7~1.8mm 사이에서 변동하며, 압출량이 달라져 실제 인필 밀도가 설정값과 어긋납니다.

결과적으로 같은 모델에 같은 설정을 써도 배치별로 부드러운 밑창과 단단한 밑창이 섞여 나옵니다. 문제 해결 시 대부분 처음에는 기계나 설정을 의심하고, 끝에 가서야 필라멘트 지름을 찾게 됩니다.

지름 공차가 강성 필라멘트보다 유연 부품에서 더 중요한 이유입니다.

출력 시 주의할 점도 몇 가지 있습니다. TPU는 흡습성이 있어 먼저 건조하지 않으면 층 사이에 필라멘트가 늘어집니다. 부드러운 필라멘트는 공급 경로의 안정성이 필요하므로 다이렉트 드라이브가 더 안정적인 결과를 냅니다. 용융체가 충분히 용융되어 결합할 시간을 주려면 출력 속도를 낮추십시오. 리트랙션은 별도 설정이 필요합니다. 강성 필라멘트에 맞춰 만든 파라미터는 부드러운 필라멘트를 변형시켜 제대로 리트랙션되지 않게 만듭니다.