소볼(Sovol)이 독립 듀얼 압출기(IDEX)와 자동 툴체인저를 한 장비에 결합한 데스크톱 FDM 3D프린터 ‘M1D’를 크라우드펀딩으로 선보였다. 왼쪽에는 고정된 프린트헤드 하나를 두고, 오른쪽 캐리지는 도킹 스테이션에 대기하는 여섯 개의 교체형 툴헤드 가운데 필요한 것을 선택해 사용한다. 한 작업에서 최대 일곱 가지 색상이나 소재를 배정할 수 있는 구조다. 소볼은 이를 ‘DualX’라고 부르며 단일 노즐 멀티컬러 시스템에서 발생하는 퍼지 시간과 폐기물을 크게 줄일 수 있다고 설명한다.
M1D가 일반적인 자동 필라멘트 교환형 멀티컬러 프린터와 가장 크게 다른 부분은 필라멘트가 아니라 핫엔드 자체를 바꾼다는 점이다. 하나의 노즐을 여러 색이 공유하는 장비에서는 색을 바꿀 때 사용 중인 필라멘트를 용융부에서 빼내고 새 필라멘트를 밀어 넣은 뒤, 노즐 내부에 남아 있는 이전 색이 사라질 때까지 재료를 추가로 압출해야 한다. 색상 전환 횟수가 늘어날수록 이 과정에서 발생하는 퍼지 폐기물과 대기 시간도 함께 누적된다. M1D에서는 각 교체형 툴헤드가 자체 노즐과 가열부를 갖는다. 예를 들어 빨간색 PLA가 들어 있는 헤드를 주차하고 파란색 PLA용 헤드를 가져오면 두 재료가 같은 용융부를 통과하지 않는다. 사용하지 않는 헤드도 독립적으로 예열할 수 있어 새 툴헤드를 장착한 뒤 처음부터 목표 온도까지 기다리는 시간을 줄이는 것이 설계의 핵심이다. 소볼이 밝힌 툴헤드 교환 시간은 최단 약 5초이며, 이는 소볼 내부 시험에서 기록된 수치다.
IDEX와 툴체인저를 동시에 쓰는 이유
IDEX는 두 프린트헤드가 하나의 X축 캐리지를 공유하지 않고 각각 독립적으로 움직이는 구조를 뜻한다. 일반적인 듀얼 노즐 프린터에서는 사용하지 않는 노즐까지 출력물 위를 함께 이동하면서 표면에 닿거나 재료를 흘리는 문제가 생길 수 있다. IDEX에서는 사용하지 않는 헤드를 출력 영역 밖으로 이동시킬 수 있고, 두 헤드를 동시에 움직여 같은 부품 두 개를 만드는 Copy 모드나 좌우 대칭 부품을 출력하는 Mirror 모드도 구현할 수 있다. M1D는 여기에 툴체인저를 추가했다. 왼쪽 캐리지는 고정 툴헤드 한 개를 사용하고, 오른쪽 캐리지가 여섯 개의 교체형 툴헤드를 공유한다. 따라서 ‘7헤드 프린터’라는 표현은 일곱 개의 노즐이 동시에 움직인다는 뜻은 아니다. 왼쪽의 고정 헤드 하나와 오른쪽 도킹 스테이션의 여섯 개 헤드를 하나의 출력 작업에 배정할 수 있다는 의미다. 오른쪽 자동 필라멘트 시스템도 여섯 개의 교체형 헤드를 담당하며, 왼쪽 고정 헤드는 별도의 일반 스풀 공급을 사용한다고 캠페인 분석 자료는 설명한다. 이 구조는 색상 출력뿐 아니라 서로 다른 역할을 가진 소재를 분리하는 데도 의미가 있다. 모델 본체는 PLA나 PETG로 만들고 다른 헤드에는 수용성 PVA나 분리용 서포트 소재를 넣는 식이다. TPU처럼 유연한 소재를 별도 헤드에 배정할 수도 있다. 하나의 핫엔드에 서로 다른 재료를 반복해서 통과시키지 않아도 된다는 점은 멀티머티리얼 운용에서 유리하다. 다만 헤드가 일곱 개라고 해서 임의의 일곱 소재를 자유롭게 조합할 수 있다는 의미는 아니다. 같은 출력물에 사용되는 소재는 하나의 베드를 공유해야 하므로 적정 베드 온도가 크게 다르면 문제가 생긴다. 소볼의 공식 소재 가이드도 PLA와 ABS처럼 요구되는 베드 온도가 크게 다른 재료 조합을 적절하지 않은 사례로 들고 있다. 재료마다 열수축률과 층간 접착 특성도 달라 PLA와 PETG처럼 서로 잘 붙지 않는 조합은 구조재로 사용할 때 박리가 발생할 수 있다. 반대로 이런 낮은 접착력을 서포트 인터페이스로 이용하는 경우도 있다.
‘거의 무폐기’지만 퍼지가 완전히 없어지는 것은 아니다
소볼은 M1D의 주요 장점으로 ‘Almost Zero Waste’, 즉 거의 폐기물이 없는 멀티컬러 출력을 내세우고 있다. 원리는 분명하다. 색을 바꿀 때마다 같은 노즐에 남아 있는 이전 색을 밀어낼 필요가 없기 때문에 단일 노즐 필라멘트 교환형 시스템에서 만들어지는 큰 퍼지 블록이나 배출물이 크게 줄어들 수 있다. 그러나 ‘거의’라는 표현이 중요하다. 소볼이 8월 6일 공개한 M1D 소재·툴체인저 가이드도 툴체인징이 폐기물을 완전히 없애지는 않는다고 명시하고 있다. 오랫동안 대기하던 노즐의 압력을 다시 안정시키고 정상적인 압출을 시작하려면 작은 프라임 타워나 와이프 동작이 필요할 수 있기 때문이다. 공식 가이드에서는 실제 출력 준비 과정에서 프라임 타워를 활성화해 툴 교환 후 압출 압력을 다시 형성하도록 권장하고 있다. 즉 M1D가 줄이는 것은 주로 한 색을 밀어내고 다음 색으로 노즐 내부를 완전히 교체하기 위해 사용하는 대량의 퍼지 재료다. 도킹된 노즐에서 발생할 수 있는 소량의 흘러내림이나 재가동을 위한 프라이밍까지 없어지는 것은 아니다. Tom's Hardware도 M1D의 구조와 소볼의 ‘거의 무폐기’ 주장을 소개했지만, 7월 31일 보도 당시 실제 양산품을 장기간 사용한 독립적인 폐기량 비교 시험은 제시하지 않았다. 따라서 실제로 몇 %의 재료를 줄일 수 있는지는 모델의 색상 전환 횟수와 프라임 타워 설정, 소재에 따라 달라질 가능성이 크다.
300㎜ 베드지만 7헤드 모드에서는 가로 240㎜
M1D의 기본 조형 영역은 **300×300×350㎜**지만 모든 출력 모드에서 이 전체 영역을 사용할 수 있는 것은 아니다. 이 부분은 ‘최대 7색’이라는 사양과 함께 볼 필요가 있다. 소볼의 공식 가이드에 따르면 하나의 툴헤드만 사용하는 Single 모드는 300×300×350㎜ 전체를 사용할 수 있다. 오른쪽 캐리지가 교체형 툴헤드 여섯 개만 번갈아 사용하는 6-Toolhead Switching 모드 역시 최대 300×300×350㎜다. 반면 왼쪽 고정 헤드까지 포함해 최대 일곱 헤드를 한 작업에서 사용하는 Dual Overlap·7-Head 모드의 조형 영역은 240×300×350㎜로 줄어든다. 두 독립 캐리지가 모두 도달할 수 있는 X축 영역을 사용해야 하기 때문이다. 최대 색 수를 사용할 때는 300㎜ 베드의 가로 폭 전체를 활용할 수 없다는 뜻이다. IDEX의 병렬 출력 모드에서도 같은 물리적 제약이 나타난다. 같은 부품 두 개를 동시에 만드는 Copy 모드는 각 부품의 최대 가로 폭이 178㎜이고, 좌우 대칭으로 출력하는 Mirror 모드는 140㎜다. Copy와 Mirror는 프린터의 물리적 조형 영역을 늘리는 기능이 아니라 기존 X축 공간을 두 헤드가 나눠 사용하면서 생산성을 높이는 기능이다. 따라서 M1D의 300×300×350㎜와 ‘7색’이라는 두 사양은 각각 사실이지만 동시에 최대값으로 사용할 수 있는 것은 아니다. 대형 단색 부품, 여섯 헤드 교환 작업, 일곱 헤드 멀티머티리얼 작업, 복사 출력이 서로 다른 유효 조형 영역을 가진다.
최대 600㎜/s보다 실제 툴 교환 시간이 중요할 수 있다
하드웨어 사양으로는 최대 노즐 온도 300℃, 베드 100℃가 제시돼 있으며 기본 노즐은 0.4㎜ 경화강이다. 소볼은 최대 출력 속도를 600㎜/s, 최대 가속도를 10,000㎜/s²로 제시한다. Advanced 모델에는 최대 60℃를 목표로 하는 능동 가열 챔버가 추가돼 ABS·ASA·PA·PC 같은 엔지니어링 소재 운용을 염두에 두고 있다. 다만 멀티컬러·멀티머티리얼 출력에서는 최고 이동 속도만으로 실제 작업 시간을 판단하기 어렵다. 툴 교환 빈도와 각 헤드의 대기 온도, 프라이밍, 소재별 출력 속도, 헤드 위치 보정이 전체 시간에 영향을 준다. 소볼이 밝힌 5초 교환 역시 내부 시험에서 기록한 최단값이며 실제 모델 전체에서 모든 교환이 정확히 같은 시간에 끝난다는 의미는 아니다. 여러 개의 독립 노즐을 사용하는 만큼 헤드 사이의 X·Y·Z 위치 정렬도 중요한 변수다. 한 헤드가 만든 벽 위에 다른 헤드가 정확히 재료를 이어 놓으려면 노즐 위치 차이를 정밀하게 보정해야 한다. M1D는 카메라를 이용한 자동 XY 보정과 Z축 보정을 내세우고 있으며, 소볼 내부 기준으로 카메라 기반 보정에 약 7~8분이 걸린다고 설명한다. 이 역시 양산품의 반복 정밀도가 독립적으로 검증된 결과는 아직 부족하다.
하드웨어뿐 아니라 소프트웨어 완성도가 변수
툴체인저 프린터에서는 기계적인 도킹만 제대로 작동한다고 끝나지 않는다. 슬라이서가 각 모델 영역에 정확한 툴 번호를 배정하고, 사용하지 않는 노즐의 대기 온도와 툴 교환 순서, 프라임 타워, 이동 경로를 함께 관리해야 한다. 소볼의 공식 가이드에도 잘못된 Z 오프셋으로 인한 노즐 충돌, 대기 중인 고온 노즐의 스트링과 블롭, 소재별 온도 차이에 따른 박리 등이 실제로 관리해야 할 문제로 제시돼 있다. M1D는 720p 챔버 카메라와 출력 실패 감지 기능도 내세우고 있지만, 캠페인 자료에서는 이물질 및 스파게티 감지가 첫 양산품에서 활성화되지 않을 수 있으며 이후 OTA 업데이트로 제공될 가능성이 있다고 안내했다. 따라서 이 기능은 현재 하드웨어에 카메라가 탑재된다는 사실과 실제 소프트웨어 기능 제공 시점을 구분할 필요가 있다. 오픈소스 역시 비슷하다. Tom's Hardware는 M1D를 오픈소스 IDEX 툴체인저로 소개했고, 소볼은 펌웨어와 소프트웨어 자료를 자사 위키와 GitHub를 통해 단계적으로 공개한다는 계획을 밝히고 있다. 따라서 최종적인 공개 범위와 라이선스, 수정 가능한 부분은 실제 저장소가 공개된 뒤 판단할 수 있다. M1D는 현재 Kickstarter를 통해 판매가 진행 중이며 캠페인은 8월 27일 종료 예정, 배송 목표는 11월이다. 초기 후원 가격은 Essential이 1,299달러, 60℃ 가열 챔버를 포함한 Advanced가 1,599달러로 제시됐고 배송비는 별도다. 캠페인 분석 자료에 따르면 배송비는 후원 종료 뒤 실제 물류 비용에 따라 조정될 수 있으며 일부 지역은 중국에서 직접 발송돼 세금이나 통관 비용이 추가될 수 있다. 11월 배송 계획은 캠페인 종료 후 약 두 달여 만에 첫 배송을 시작하는 일정이다. 소볼은 이전 Kickstarter 프로젝트인 SV08 Max의 배송을 진행한 이력이 있고 M1D도 시험 생산이 진행 중이라고 밝히고 있지만, M1D는 두 독립 캐리지와 여섯 개의 도킹 헤드, 자동 정렬, 멀티머티리얼 소프트웨어를 동시에 맞춰야 하는 구조다. BackerGuardian은 7월 29일 기준 독립적인 장기 실사용 검증이 아직 없고 소프트웨어 최적화도 진행 중이라는 점을 주요 불확실성으로 평가했다. M1D의 기술적 의미는 단순히 ‘7색을 출력한다’는 숫자보다 멀티컬러 FDM의 색상 전환 문제를 필라멘트 교체가 아닌 툴헤드 교체로 해결하려 한다는 데 있다. 색마다 별도 용융부를 사용하는 구조라면 공유 노즐을 씻어내기 위한 대량 퍼지를 크게 줄일 수 있고, 동시에 IDEX를 이용한 복사·미러 출력이나 별도 서포트 소재 운용도 가능하다. 반대로 이 장점은 시스템 복잡도의 증가와 맞바뀐다. 일곱 툴헤드의 위치 정렬과 온도 관리, 도킹 반복 정밀도, 프라임 과정, 소재 조합, 슬라이서가 모두 안정적으로 작동해야 한다. 현재 소볼이 제시한 ‘5초 교환’과 ‘거의 무폐기’는 기술적으로 가능한 방향을 보여주는 수치지만, 실제 양산품에서 어느 정도 반복 재현되는지는 독립적인 실사용 시험이 축적된 뒤 더 명확해질 전망이다.
