[Prusa mendel 제작기-9] X, Y축의 걸림 문제 해결하기

지난주 목요일도 언제나처럼 주문한 노즐이 오기만을 기다리며 프린터를 만지작 거리고 있었습니다. 그러다 호기심에 Thingiverse에서 받은 토네이도를 노즐, 베드 0도로 맞춰놓고 출력해 보았습니다.

http://www.thingiverse.com/thing:33344

그런데, 출력 도중 이상한 느낌을 받았습니다. X,Y축이 부드럽게 잘 움직이는지 확힌하기 위해 손가락을 가볍게 올려놓고 있었는데, 특정 지점에서 살짝 걸리는 느낌을 받았습니다. 이 느낌을 받고, 저는 불안해지기 시작했습니다. '뭐지? 중국산 LM8UU를 써서 그런가? 아니면 LM 연마봉 대신 스테인레스 환봉을 써서 그런가?'

그리고 결국, 제 공돌이 정신이 발동해서 힘들게 연결한 베드와 플레이트를 모두 떼어내 보았습니다. 그리고 LM8UU를 앞뒤로 이동시켜본 결과, 아무런 걸림도 없이 부드럽게 움직였습니다.

이에 의구심을 가진 저는 벨트 없이 토네이도를 다시 출력해 보았습니다. 그러자, 모터 자체가 특정한 지점에서 살짝 정지했다 도는 것을 육안으로 확인할 수 있었습니다.

하지만, 모터 문제라고 하기에는 Pronterface에서 모터를 움직여 보았을때 너무나도 부드럽게 움직였습니다.

결국 찾아낸 문제의 근원은, "문제가 아니다"였습니다.

토네이도를 출력하는 중, 노즐이 원을 그린 후 레이어를 올라가면서 살짝 멈추는 것을 저는 LM8UU가 걸리는 것으로 착각했던 것입니다. 

사실, 같은 곳에서 반복적으로 걸리는 느낌이 들어서 LM8UU의 문제라고 확신했는데, X,Y축이 걸리는 느낌이 들 때마다 Z축 모터가 조금씩 도는 것을 인지하지 못했습니다...

<체크한답시고 다 분해해놓은 모습입니다.>

재미있는 것은, Y축 LM8UU 중 실제로 문제가 있는 베어링이 있었습니다.

LM8UU 속에는 4줄로 쇠구슬이 차 있는데, 그 중 한 줄이 반만 차 있는 것입니다.

<아주 잘 보면 반만 차 있는 것이 보입니다.>

그래서 결국 이렇게 된 거, 그냥 X,Y축 LM8UU를 모두 국산(삼익 THK)로 바꾸기로 했습니다. 두 배 가까이 가격차가 나지만, X,Y축은 많이 움직이는 부위이기 때문에 이렇게 하는 것이 오히려 이득일 것 같았습니다.

<아름다운 삼익 THK LM8UU의 자태>

지난 주 토요일, 다시 청계천에 방문하여 LM8UU를 수령했습니다.

확실히 포장도 고급스럽고 좋네요

스테인레스 환봉에 끼우자, 확실히 중국산에 비해 매우 부드러운 것을 느낄 수 있었습니다.

결국, 이렇게 추가 금액이 들어갔습니다.

물품       구입처         개수              총 금액

LM8UU   서진베어링   6                   15900원

결론:

새옹지마(?)

중국산은 웬만하면 쓰지 맙시다.

Prusa mendel을 플로터처럼 써 보았습니다.

Prusa medel에 노즐만 있으면 출력이 가능한데, 고작 노즐이 없어 가만히 서 있는 모습이 보기 안쓰러워 볼펜을 달아 플로터처럼 사용해 보았습니다.

생각보다 아주 정밀하게 움직여서 놀랐습니다.
부실해보이는 구조에 비해(친구들이 빨래건조대라고 놀립니다), 아주 잘 만들어진 것 같습니다.


동영상으로 보겠습니다!

[Prusa mendel 제작기-8] Z축 모터와 히트베드 장착 (부제: 친구와 청계천에 다녀왔습니다.)

Prusa mendel 제작도 이제 막바지에 들어섰습니다.
이번 Z축과 히트베드를 마무리하면, 노즐만 달면 프린트가 가능합니다.

전에도 얘기한 것 같지만, 친구중에 Prusa mendel을 만들고 있는 친구가 있습니다.
저는 전부터 RC카나 각종 전자회도 등을 만들었기 떄문에 프린터 제작도 수월하게 할 수 있었지만, 그 친구는 뭔가를 만드는 게 처음이다보니 미숙하기도 하고, 광주에 살아서 부품을 구하기가 힘듭니다.
그래서 이번에! 그 친구가 서울에 올라와서 함께 청계천에 갔습니다.

아참에 호우주의보가 내릴 정도로 비가 많이 와서 못갈 줄 알았는데, 다행히 오후가 되니 거의 잦아들어서 갈 수 있었습니다. 그래도 비가 조금 내려서 힘들었습니다.



집으로 돌아와서, 오늘의 전리품을 정리해 보았습니다.

메이크존의 PCB 히트베드입니다. 따로 주문하려면 복잡하니 친구가 두 개 주문해서 하나를 저에게 주었습니다.

따로 설명할 것은 없겠죠? 어차피 Josef Prusa가 설계한 파일로 만든 것이니...

NEMA17 스테핑 모터 두 개 입니다. 원래 지난주에 받았어야 하는데, 친구가 놓고 오는 바람에 이번에 받았습니다.

디바이스마트표 모터보다 토크가 모자라서 Z축에 들어갑니다. Z축은 비교적 낮은 토크로도 사용할 수 있습니다.

헬리컬밴드입니다.

헬리카밴드, 헤리카벤드 등으로도 불리웁니다. 청계천에서 천원에 구입했습니다.

Prusa mendel은 프로파일 구조가 아니라서 전선이 귀신 산발처럼 널려있는데요, 이 헬리컬밴드를 이용하면 깔끔하게 정리할 수 있습니다.

케이블 타이입니다. 1000개를 사서 친구와 반씩 나누었습니다.

그래도 평생 쓸 것 같습니다. ㅋㅋ

왼쪽은 쿨링팬 연결 등에 사용할 가는 연선이고, 오른쪽은 히트베드나 전원선을 연결할 굵은 전선입니다. 검은 전선은 미터당 300원, 흰 전선은 미터당 500원에 구입했습니다.

지금까지 연선을 쓸 때는 항상 파워서플라이을 분해하고 나온 전선을 사용했는데, 이제 거기서 해방되었습니다! 

이건 디바이스마트에서 판매중인 부품통입니다. 친구가 주었는데, 정말 요긴하게 쓰고 있습니다. 안그래도 볼트 너트를 보관할 통이 필요했는데, 이걸 사용하니 편리하네요.(그 전에는 다이소에서 구입한 약통을 사용했습니다. 튼튼하고 좋긴 한데, 뚜껑 결속이 약해서 툭하면 쏟아지는 문제가.....)

아세톤은 베드 코팅용으로 집 앞 약국에서 구입했는데, 건강을 위해 덕성 하이텍 테이프로 바꿀 생각입니다.

이건 청계천에서 구입한 30도날 커터칼입니다. 전부터 사고 싶었는데 마침 있길래 냉큼 구입했습니다. 스테인레스의 질감이 정말 맘에 듭니다.

구하느라 한참 돌아다닌 유리판입니다. 저는 을지로 3가와 종로 3가 사이를 주로 돌아다니는데, 유리 가게들은 조금 남쪽으로 가니 프로파일 가게들과 함께 있더군요.

200mm*200mm 5T 4장을 만원에 구입해서 친구와 두 장씩 나눠가졌습니다.

물품                구입처                   개수                  총 금액

검은색 전선      청계천                   5m                    1500원

흰색 전선         청계천                   2m                     1000원

헬리컬밴드       청계천                   5m 중                 1000원

케이블타이       청계천                   500개                  2000원

200*200 유리판  세운유리                2장                    5000원

스텝모터          친구                       2개                    24000원

히트베드          메이크존                 1장                    23100원

아세톤              사랑약국                1병                    900원

약병                 사랑약국                2병                     100원

총 58600원

재료를 모두 정리했으니 이제 제작에 들어가겠습니다.

일단 Z축 이송용 210mm 전산볼트를 커플링을 이용해 모터에 연결해줍니다. Printed Parts 속에 포함된 커플링을 사용하는게 정석인데, 저는 떨림을 줄이기 위해 알루미늄 커플링을 사용했는데....  떨림은 비슷합니다. 클램프식 커플링을 사용하거나 전산볼트 끝을 선반가공해야 할 것 같습니다. 이건 나중에 클램프식 커플링을 구입하도록 하겠습니다.

Z축 모터에도 방열판을 붙여주었습니다. 여기에는 쿨링팬은 없이 할 생각입니다.

짠! Z축이 완성되었습니다.

Z축 조립은 이정도로 하고, 다음은 히트베드입니다.

서미스터를 전선에 납땜한 뒤 캡톤테이프로 말아서 절연해줍니다.

전선 반대편에는 헤더소켓을 납땜해 RAMPS에 연결할 수 있도록 합니다.

다음, 히트베드의 열이 위로 집중적으로 전달되고, 아래쪽의 LM8UU 등을 보호할 목적으로 단열재를 아래에 붙여줍니다. 저는 골판지를 선택했습니다. 높은 온도에서도 잘 견디고, 단열 능력이 뛰어납니다.

이렇게 골판지를 200mm * 200mm로 잘라줍니다.

그 다음 히트베드 - 서미스터 - 골판지 순으로 쌓은 뒤 테이프로 붙여줍니다.

히트베드는 100도 언저리로 덥혀지므로 일반 테이프를 써도 무방합니다.

다음, 굵은 전선을 히트베드 구멍에 넣고

납땜해 줍니다. 고전류가 흐르기 때문에 잘 납땜해 주어야 합니다.

준비된 히트베드 위에 유리판을 올리고 집게로 잘 고정해 줍니다.

유리판을 올리는 이유는

1. 히트베드를 완벽한 평면으로 만들어 준다( PCB 히트베드는 조금 휘어있고, 가열되면 더욱 휩니다.)

2. 비싼 히트베드의 표면을 보호한다.

다음, 베드의 영점 조절이 가능하도록 스프링을 사이에 넣어 볼트 너트로 고정해 주면 완성입니다.

----------- Tip -----------

히트베드와 Thick sheet 를 볼트로 연결할 때, 사이에 스프링과 와셔를 넣는 것이 은근 어렵습니다. 저는 이렇게 합니다.

볼트에 스프링과 와셔를 모두 채운 후 클립으로 고정합니다.

(사진의 저것은 RC할때 쓰던 바디핀입니다만, 꼭 저걸로 할 필요는 없습니다.)

Thick sheet 위에 올려놓고 클립을 뽑아줍니다. 참 쉽죠?

----------------------------------------------------------------------------

대략 이런 모습이 됩니다.

온도가 잘 오르네요!

더운 여름, 덥게 보낼 수 있을 것 같습니다(ㅋㅋ)

////////////////////////////////////////    -수정-    /////////////////////////////////////////////////

온도가 80도 이상부터는 매우 느리게 올라서 히트베드를 분해해 보니, 이럴수가! 골판지가 떨어진데다가 서미스터까지 떨어졌습니다. 골판지가 떨어지는거는 그냥 베드가 덥혀지는 시간이 길어지는 수준의 문제지만, 서미스터가 떨어지면 베드가 과도하게 가열되므로 문제가 됩니다.

이번에는 서미스터에 서멀그리스도 바르고, 캡톤 테이프로 단단하게 붙여주었습니다.

골판지도 더 두꺼운 박스 골판지도 두 장 깔아주고, 그 아래에 휴지심도 넣어서 베드와 밀착시켰습니다.

이렇게 하자, 온도가 더 빨리 오릅니다! 역시 밑면 단열이 중요하긴 한 것 같습니다.

이제 노즐만 장착하면, 출력이 가능합니다!!!!

[Prusa mendel 제작기-7] Thick sheet(나무판) 주문하기

Prusa mendel에는 나무판이 한 장 들어갑니다.

Y축에서 Heated Bed를 지탱해주는 역할을 하는 판인데요, 적당히 튼튼하면서 열에 강해야 하기 때문에 나무를 사용합니다. 특히 휘는 현상이 적고 정밀한 MDF를 많이 사용합니다.

Reprap 프로젝트의 목표는 "싸게 만들기"이기 때문에 나무판에 직접 구멍 뚫는 것을 권장하지만, 저는 정밀도를 높이기 위해 레이저가공을 맡겼습니다.

1. 도면 그리기

레이저 가공을 위해서는 DXF 포맷으로 된 파일이 필요합니다. 대충 그림으로 그려서 의뢰해도 됩니다만, 저는 정확한 치수를 원해서 DXF포맷 파일을 만들었습니다.

방법은 두 가지입니다.

1. OpensCAD로 직접 그린 다음 DXF포맷으로 익스포트한다.

2. Thingiverse.com에서 검색해서 맘에 드는 디자인을 선택한다.

저는 2번 방법을 택했습니다. 편하니까요!

http://www.thingiverse.com/thing:15888

저는 이 도면을 선택했습니다.

DXF파일을 다운받은 다음에는 가공해야겠죠?

2. 가공 의뢰하기

MDF를 레이저로 절단해 주는 업체는 은근히 많습니다. 이렇게 자른 후 검게 도장해서 비싼 단조 장식 대신 인테리어로 쓰이는 것 같습니다.

저는 업체 두세개를 둘러보다가 가장 저렴한 곳으로 선택했습니다. 더 저렴한 곳이 있으면 알려주세요!

http://www.samlaser.co.kr/

이름이 독특한 '샘광고레이저'입니다.

처음에는 파일을 올리거나 하는 곳이 없어서 당황했는데, 왼쪽에서 웹하드 링크를 발견했습니다. 여기에 업로드를 한 다음 바로 전화를 하자, 상담을 해 주시더군요.

4.5mm MDF로 2장(친구것)을 의뢰했더니 16000원이라고 합니다.

주소를 불러주고 입금했더니, 바로 다음 날 도착했습니다.

아, 저는 4.5mm로 주문했는데요, Reprap 홈페이지에서는 6mm를 추천합니다. 저는 4.5mm로도 만족하지만, reprap의 추천을 따르는 것이 현명할 것 같습니다.

3. 조립하기

도착한 MDF판입니다.

정말 도면과 똑같이 생겨서 놀랐습니다.

프린터가 완성되면, 압출기 대신 레이저 모듈을 달아서 레이저커팅도 해 보고 싶은 욕구가 밀려오게 하는 퀄리티입니다.

그럼 장착해 볼까요?

LM8UU 홀더를 LM8UU 위에 올리고 케이블타이로 고정한 다음 방향을 맞춰서 나무판을 올려줍니다.

그러고 나서 나사로 조이면 완성!

사실 이게 한참 전 일입니다만, 어찌어찌 하다보니 모터와 벨트 장착을 먼저 포스팅하게 되었네요.

그리고, 지금 제 옆에는 노즐 빼고 모든 것을 갖춘 프린터가 있습니다! ㅋㅋㅋ

시간이 나면 빨리 나머지 글을 올리도록 하겠습니다.

[Prusa mendel 제작기-6] 디바이스마트에서 부품이 도착했습니다.

prusa mendel에는 전산볼트나 printed parts, ramps처럼 큼지막한 부품들이

들어가지만, 리미트 스위치나 서미스터처럼 자잘한 부품들 역시 들어갑니다. 이런 자잘한 부품들을 디바이스마트에서 주문했습니다.

또한, prusa mendel에는 스텝모터가 5개 필요한데요, 친구로부터 3개를 받기로 했는데, 2개가 더 필요해서 이 역시 디바이스마트에서 주문했습니다.

나사고정제 및 윤활유

좌측은 록타이트 242 나사잠금제, 우측은 3 - in -one 윤활유입니다.

prusa mendel의 기본 구조는 printed part들을 전산볼트와 너트로 연결해 만들어집니다. 하지만, 출력 과정에서 모터에서 발생하는 진동은 이 너트들을 풀기에 충분합니다.

이렇게 너트가 풀리는 것을 방지하기 위해, 나사 잠금제를 사용했습니다.

나사 잠금제도 종류가 여러가지인데요, 

http://m.blog.daum.net/_blog/_m/articleView.do?blogid=08CVx&articleno=15606962

여기에 잘 설명되어 있습니다.

대략 설명하자면, 

222(보라색)은 약한 강도, 

242,243(파랑색)은 중강도(수공구로 분해가능)

262,271,272,277(빨강색)은 고강도(공구를 사용해도 분해가 힘듦

290(초록색)은 저점도(너트 옆에 바르면 스며들어가서 고정)

입니다.

prusa memdel은 진동을 버텨야 하지만, 개조 가능해야 하니까 242나 243이 적당합니다.

참고:매니큐어를 너트 주변에 발라도 비슷한 효과를 낸다고 합니다. 저 나사 잠금제가 14000원이니, 돈을 아끼고 싶은 사람은 매니큐어도 좋은 선택일 것 같습니다.

윤활유는 WD-40처럼 보편적으로 사용할 수 있는 윤활유입니다. 

저는 WD-40은 간편히 쓰기는 좋지만 베어링에 사용하면 베어링 그리스를 녹여 내부의 구슬이 마모되고, 플라스틱을 녹인다고 해서 3-in-one을 구입했습니다.

시험삼아 smooth rod에 뿌려보았는데, 확실히 부드러워지네요.

록타이트 242를 사용할때는 노즐을 당겨서 감금을 풀어야 합니다. 처음에는 저걸 몰라서 왜 안나오나 했네요.

고정하고싶은 너트를 정한 뒤

그 너트를 조금 풀고

나사 고정제를 살짝 바른 뒤 다시 조여줍니다.

전체를 다 하는데 30분정도 걸린 것 같습니다.

페라이트 코어

다음은 페라이트 코어입니다.

오픈크리에이터에서 본 정보입니다. 프린터가 갑자기 이유없이 꺼져서 출력이 망하는 경우가 있다고 합니다. 이는 USB에서 오는 노이즈 때문입니다. 그 노이즈를 없애기 위해 페라이트 코어를 연결해줍니다.

이렇게 USB선으로 한 번 둘러주면 됩니다.

모터

이번 주문의 가장 큰 목적인 모터입니다.

한개 2만원이 넘는 비싼 몸값을 자랑합니다.

X 모터 마운트와 Y 모터 마운트에 모터를 각각 장착하고, 풀리를 베어링과 평행하도록 연결한 후 벨트를 걸어줍니다.

프루사는 이 위치가 가장 예쁜 것 같습니다.

X 축 모터를 장착한 모습입니다.

풀리가 모터 쪽으로 가도록 장착합니다.

X carriage에 Belt clamp로 고정해줍니다.

이 때 벨트 장력이 중요합니다. 일단 튕겨서 맑은 소리가 나는 정도로 세팅했구요, 써보면서 조절해야 할 것 같습니다.

모터 커넥터는 이와 같이 두 선을 잘라주어야 합니다. 유니폴라 모터를 바이폴라 모터처람 사용하기 위해 common 선을 잘라줍니다.

X, Y 축 모터와 벨트 장착이 완료되었습니다.

방열판

다음은 방열판입니다. 모터의 온도가 높아지면 탈조(스텝을 건너뛰는 현상)이 발생하거나, 심하면 모터의 자력이 사라져 모터가 고장납니디. 아직은 발열이 심하지 않지만, 일단 붙여주었습니다.

각 모터에 이렇게 붙여주었습니다.

익스트루더 모터에 붙인 방열판은 Z축을 올렸을 때 프레임에 걸려서, 어떻게 해야 할 지 고민중입니다.

발열이 가장 심한 모터가 익스트루더 모터라 떼어버릴수도 없고...

리미트 스위치

마지막으로, 리미트 스위치입니다.

특별한 것은 없습니다. 전선을 납땜해서 RAMPS에 연결하면 됩니다.

오늘 포스팅은 이렇게 마무리 하겠습니다.

X, Y축이 움직이니 드디어 프린터가 살아 움직이는 것 같습니다.

이제 곧 완성됩니다!!