2014년 1월 18일 토요일

[Reprap 3DR 제작기 - 3] 로드 조립 및 연마봉 절단

지난번에 구입한 재료들로 슬슬 만들기 시작했습니다.

본격적인 제작은 Printed parts가 준비되어야 하는데, 아직 출력중이기에 이들이 필요 없는 로드부터 조립합니다.

로드의 길이는 볼조인트 중심부터 반대편 볼조인트 중심까지 150mm +- 10mm이면 됩니다.(약간의 길이 차이는 이후에 펌웨어 세팅에서 조절합니다.) 저는 가장 일반적인 150mm로 로드를 만들었습니다.



<카본 로드 절단 길이 결정>

버니어 캘리퍼스로 볼 조인트의 길이와 카본 로드가 들어가는 길이를 측정해 카본 로드의 길이를 118mm로 결정하고, 절단했습니다.
카본 가루는 1급 발암 물질입니다. 흡입하지 말고 피부에 닿지 않게 주의하세요.





<길이 측정>




하지만, 그 전에 준비할 일이 있습니다.

이 볼조인트, 즉 RC용 볼엔드는 m3 볼트가 연결될 것을 전제로 만들어졌습니다.
그렇기에 볼조인트의 구멍의 지름이 3mm보다 작습니다.
반면, 이 속에 들어가야 하는 카본 로드는 직경이 3mm죠.
그래서, 볼조인트의 구멍을 3mm로 넓혀주어야 합니다.


<구멍 넓히기>

방법은 간단합니다. 아카데미 핀바이스에 3mm 날을 물리고 손으로 돌려주면 구멍이 잘 넓혀집니다.




<카본 로드 연결>

이 구멍에 카본 로드를 넣어도 아주 잘 들어가죠.






<볼엔드에 볼 삽입>

그 다음, 볼엔드에 볼을 삽입합니다.
사진에서는 잘 보이도록 플라이어로 바로 볼과 볼엔드를 물고있지만, 실제로는 상처가 나지 않게 휴지로 감싸서 넣었습니다.




<6개 로드를 모두 제작>

위 과정을 6번 반복해 로드를 제작합니다.
그러면 완성! 이 아닙니다.

로드의 길이는 정확하지 않아도 되지만, 6개 로드의 길이는 전부 똑같아야 합니다.

저는 이를 맞추기 위해 지그를 만들었습니다.



<3D 프린터로 출력한 지그 부품>

스케치업으로 슥슥 그려 부품을 만든 뒤 STL 파일로 변환해 3D 프린터로 출력합니다.





<지그 완성!>

이 부품을 M3 볼트와 M5 볼트를 이용해 이전에 구입한 알루미늄 프로파일에 부착하면 길이 조절이 가능한 지그 완성!





<로드의 길이 측정>

이 지그에 로드를 끼워보면서 로드의 길이가 똑같도록 조절합니다.



<완성된 지그>

그리고 길이가 변하지 않도록 볼엔드와 카본 로드 사이에 순간첩착제를 발라주면 로드 완성!

이번엔 정말로 완성입니다.




다음으로는, 연마봉을 절단해 보도록 하겠습니다.

연마봉의 정해진 길이는 없으나, 알루미늄 프로파일보다 50mm 짧게 자르면 됩니다.
만약 알루미늄 프로파일과 연마봉을 길게 한다면 출력 가능 높이가 높아지겠죠?
하지만, 이 길이가 너무 길어지면 진동이 심해지니 주의하시길 바랍니다.

저는 연마봉 역시 가장 일반적인 450mm로 절단했습니다.

<드레멜로 연마봉 절단하기>

그라인더가 있다면 좋겠지만, 저는 가난한 학생이기에 드레멜로 하나하나 절단했습니다.
이 연마봉은 직경이 6mm라 그나마 자를 만 하지만, 지난번 프루사 멘델을 만들때는 M8 SUS 전산볼트와 8파이 스텐 환봉을 잘라야 해서 정말 고역이었죠.


<연마봉과 알루미늄 프로파일>

여튼, 연마봉 6개를 모두 절단했습니다.
지난번보다 실력이 늘어서, 길이 차이가 거의 없게 자를 수 있었습니다.

다 자른 연마봉은 녹이 슬지 않도록 WD-40을 넉넉히 뿌려 신문지로 감싸서 보관합니다.

오늘, J Head Nozzle을 주문했습니다.
Printed parts도 다음주 정도면 출력이 완료될 것 같습니다.

그러면, 아마 2주 안으로 완성이 가능할 것 같습니다.

그때까지 잘 봐주세요! ㅋㅋ

2014년 1월 5일 일요일

[Reprap 3DR 제작기 - 2] 각종 부품이 도착했습니다.

1. RUMBA 보드와 Hall Sensor Endstop

먼저, 토요일날 오전에 도착한 reprapdiscount에서 주문한 상품들입니다.

페덱스로 배송이 되었는데, 역시 페덱스 클라스....  RC마을에서 주문한 물건보다 홍콩에서 주문한 물건이 먼저 왔습니다. ㅋㅋㅋ
사실, 금요일 오후에 한 번 왔었는데, 제가 핸드폰을 집에 놓고 도서관에 공부하러 간 동안이라 받지 못했습니다.
여튼, 페덱스는 15달러의 기적이었습니다.

<배송된 모습>


페덱스 찬양은 이정도로 하고, 본격적으로 제품을 봅시다.



<주문한 상품들>

각 제품들은 왼쪽 위부터 시계방향으로 각각
1. RUMBA 보드
2. 모터, 엔드스탑, 팬, 서미스터용 전선
3. Hall sensor Endstop
4. Pololu A4988 스텝모터 드라이버
입니다.

RUMBA 보드가 들어있는 상자의 구성품은 다음과 같습니다.

<RUMBA 보드 구성품>

RUMBA보드, 40mm 팬, 알루미늄 GT2 벨트풀리 3개, 무두볼트 6개, 1.5mm 육각렌치, 스텝모터 배선용 전선, 100k 정밀 서미스터 6개, SD카드 어댑터, 스텝모터 드라이버용 방열판 6개

정말 풍성한 구성품입니다. 사실, 여기에 전선 세트도 포함되어 있습니다.
RUMBA 보드가 80달러인데, 정말 감동적인 구성입니다.
reprapdiscount가 홍콩에 있어서 걱정을 많이 했는데, 다른 중국 업체들과는 다르네요.

앞으로도 reprapdiscount를 많이 이용하게 될 것 같습니다.

reprapdiscount 찬양도 그만두고, 가장 중요한 RUMBA 보드를 자세히 보도록 합시다.

<RUMBA 보드>

RUMBA 보드는 RAMPS 기반 3D 프린터 제어보드입니다. 일단 Arduino MEGA 2560이 내장되어있고, X,Y,Z축, 3개의 익스트루더를 지원합니다. 기본적으로 제어가 가능한 팬 포트 2개가 내장되어 있습니다.
이 외에도, 모터와 핫베드, 핫엔드, 팬 전선을 핀헤더와 단자대 두 가지로 연결 가능합니다. 고전류가 흐를 경우에 대비한 형태입니다.

입력 전원도 12V 이상의 전압을 입력받을 수 있고, 팬, 핫엔드, 핫베드의 작동 전압을 12V와 입력 전압 중 선택할 수 있습니다. 스위칭 레귤레이터가 내장되어 있어 전류 공급도 안정적입니다.

저는 3DR이 이 보드 사용을 전제로 설계되었기에(그래봤자 고정용 볼트 구멍 위치만 이 보드에 맞춘 것입니다.)RUMBA 보드를 선택했습니다만, 실제로 받아보니 생각보다 훨씬 좋았습니다.

3D 프린터를 새로 제작하시는 분이라면, RAMPS보단 RUMBA를 추천드립니다.
어차피 아두이노 호환보드인 것은 마찬가지라 기능은 거의 같습니다.
하지만, RUMBA보드의 확장성이나 편의성이 더 뛰어나고, 기판이 한 층으로 되어있어 거치나 냉가 등이 수월합니다.



<전선 세트>

이 전선 세트 또한 RUMBA 보드의 구성품 중 하나입니다.

왼쪽부터 모터용 전선, 엔드스탑용 전선, 팬 및 서미스터용 전선입니다.





<Hal Sensor Endstop>

일반적인 엔드스탑은 마이크로 스위치를 이용해 기계적인 눌림을 감지하거나, 포토인터럽터를 이용해 빛이 가려지는 것을 이용합니다.

반면, 이 엔드스탑은 홀센서를 이용해 자석의 자기장을 감지합니다.

마이크로 스위치를 이용한 방식이나 포토 인터럽터를 이용한 방식은 엔드스탑의 위치를 바꾸려면 일일히 엔드스탑을 옮겨야 하지만, 홀센서 엔드스탑은 가변저항을 조절하면 홀센서의 감도를 변화시켜 쉽게 엔드스탑의 정지 위치를 변경 가능합니다.

저는 딱히 이 기능이 필요했다기 보다는 3DR이 이 엔드스탑을 사용하도록 설계되어 있어서 이를 사용했습니다.

이 엔드스탑은 reprapdiscount에서만 판매중입니다.
제가 reprapdiscount에서 부품을 주문한 가장 큰 이유가 바로 이 엔드스탑입니다.





<Pololu A4988 스텝모터 드라이버>

스테핑 모터를 구동시키는 드라이버입니다.
최대 2A의 전류까지 구동 가능합니다.

reprap의 표준처럼 사용되는 드라이버니 설명은 생략하겠습니다.





2. 카본 로드

엘레파츠에서 주문한 카본 로드입니다.
주문은 이곳에서 할 수 있습니다.

카본 로드는 금요일 오후에 도착했습니다.
지름 3mm, 길이 1m의 가늘고 긴 물건이라 어떻게 배송될지 궁금했는데, 아래 사진과 같이 지관에 넣어진 상태로 배송되었습니다.

<카본 로드가 배송된 상태>


카본 로드는 말 그대로 탄소섬유 복합재로 이루어진 봉입니다.
3D 프린터에서는 델타봇의 로드에 사용됩니다.

델타봇의 생명은 빠른 속도입니다. 이를 구현하기 위해서는 구동 부위가 최대한 가벼워야 합니다.
이를 위해 단단하고 가벼운 카본 로드를 사용하는 것입니다.


<카본 로드>


3. RC용 볼엔드

마지막으로, RC마을에서 주문한 볼엔드와 핀볼, 콘와셔입니다.

델타봇은 구조상 볼 조인트를 사용합니다.

<델타봇의 구조 (출처 링크)>


<델타봇의 볼 조인트 사용 모습 (출처 링크)>

<Rostock의 유니버셜 조인트 (출처 링크)>

위 사진과 같이, rostock 등 일부 프린터들은 유니버셜 조인트 형태로 이 기능을 구현하기도 합니다. 하지만 이 방식은 질량이 커지고, 유격(작동 부위의 흔들림)이 커서 정밀도가 떨어집니다. 그래서 저는 RC용 볼엔드를 사용하기로 했습니다.

<RC카에서의 볼 조인트 (출처 링크)>

RC카에선 위 사진과 같이 스티어링이나 서스펜션에 볼 조인트를 사용합니다.

이를 위해 볼엔드라는 플라스틱 부품과 구멍이 뚫린 금속 볼로 볼 조인트를 구현합니다.

저는 이전에 RC카를 가지고 놀았던 경력(?)을 살려, 볼엔드를 3D 프린터에 적용했습니다.

<RC 마을에서 주문한 물건들>

XRAY는 슬로바키아의 RC카 제조사입니다.
이 회사의 제품은 금속 부품과 플라스틱 부품이 미친 정밀도를 자랑합니다.
심지어, 서펜트라는 회사에 금속 부품을 납품하거나, 공구를 제작해 판매할 정도입니다.

특히, XRAY사의 볼엔드는 매우 부드럽고 유격이 적기로 유명합니다.
그래서 저는 비싼 가격에도 불구하고 XRAY사의 볼엔드를 구입했습니다.

이 외에도 아카데미 볼과 알루미늄 콘와셔, 접시머리 볼트를 조합해

<볼 조인트>

이와 같은 형태로 사용할 계획입니다, 이렇게 하면 상하좌우 운동 모두 걸림 없이 사용 가능합니다.


이제 printed parts와 노즐만 준비하면 모든 재료가 준비됩니다.

역시, 한번 프린터를 제작해 보니 두 번째 제작은 더 수월하게 제작이 가능한 것 같습니다.

[Reprap 3DR 제작기 - 1] 청계천에서 부품을 구입했습니다.

지난 목요일인 1월 2일, 청계천에 방문해 부품을 구입했습니다.

<을지로 3가 역사>


한 해의 시작을 3D 프린터와 함께 하는군요.

가장 먼저 방문한 곳은, 한성볼트입니다.

<한성볼트>

미리 준비해간 필요한 볼트 리스트를 한성볼트에 맡기고, 다른 곳응 돌아다니며 나머지 재료를 구입한 후 한성볼트에서 필요한 볼트를 모두 받았습니다.

<한성볼트에서 구입한 볼트, 너트, 와셔>

그런데, M5*20mm 볼트를 빼놓고 주셨네요.
청계천 다시 한번 가야 할 것 같습니다.



다음은, 서진베어링 방문입니다.
서진 베어링은 이틀 전인 12월 31일에 미리 전화해 필요한 부품들을 준비해 달라고 요청했습니다.

<서진베어링>

서진베어링에서는 연마봉(볼부쉬가 타고 이동하는 봉)과 LM6UU(볼부쉬), 625ZZ 베어링을 구입했습니다.

<6파이 연마봉>

<LM6UU 6개>

지난번 Prusa mendel 제작에는 스테인레스 환봉을 사용했는데, 역시 연마봉이 환봉과는 비교할 수 없는 광택을 보여줍니다. 보기만 해도 확실히 정밀한게 느껴질 정도입니다.


다음은 동양상사에 방문했습니다.

동양상사는 배관 부품과 휘팅을 판매합니다.
저는 이곳에서 보우덴 익스트루더에 필요한 원터치 휘팅과 외경 4파이 내경 2파이 테플론 튜브를 구입하려고 했습니다만, 테플론 튜브가 없어 원터치 휘팅만 구입했습니다.

<동양상사(사진을 찍지 않아서 로드뷰로 대체했습니다)>

<원터치 휘팅>

원터치 휘팅은 종류가 여러가지였습니다. 저는 그 중 4파이 튜브에 맞는 M5 휘팅을 구입했습니다. 여기서 M5는 휘팅 끝부분의 나사의 규격을 의미합니다.



테플론 튜브를 구입하기 위해 동양상사에서 추천을 받아 간 곳은 한미산업이었습니다.

<한미산업>

이곳은 각종 플라스틱 배관부품을 취급하는 곳입니다.
여기서 내경 2파이 외경 4파이 테플론 튜브를 구입했습니다.

보우덴을 위해서는 튜브 1M만 필요했지만, 최소 판매단위가 10M라 19,800원의 거금을 주고 10M를 구입했습니다.
구글링해 보니 인터넷에서는 1M 단위로도 판매하는군요. 이 글을 보시는 분은 나중에 인터넷으로 구입하는 것을 추천드립니다.


<테플론 튜브>




다음으로는 덕신상사에 방문해 608 베어링을 구입했습니다.

<덕신상사>

덕신상사는 제가 청계천에 갈 때마다 극찬하는 곳입니다.
청계천에 입점한 다른 가게들과는 다르게, 정말 친절합니다.

베어링은 NJL사의 베어링을 추천합니다. 일단 일본 제품이다 보니 정밀하고, 가격도 적당합니다. 608 베어링의 경우 한 개 600원에 판매중입니다.


마지막으로, 프로파일 구입을 위해 삼화알미늄에 방문했습니다.

<삼화알미늄>

인터넷 구입보다는 비쌌지만, 그래도 배송비를 생각하면 저렴한 가격입니다.

<알루미늄 프로파일>


이왕 청계천까지 간 김에 팹랩 서울에도 방문했습니다.

<팹랩 서울 입구>

지난번, 기술창업 올림피아드 본선2차 캠프에서 잠시 만나 대화를 나누었던 김동현 매니저님과도 짧은 대화를 나누고, 명함을 받고, 팹랩 서울 내부를 둘러보았습니다. 내부 분위기가 참 마음에 들었습니다. 각종 공작기계와 공구가 가득하고, 경쾌한 음악이 흘러나오는 이 공간이 제 꿈의 작업실에 아주 가까웠습니다 ㅋㅋ



<돌아오는 길, 지하철 속에서 찍은 사진>

청계천은 정말 가면 갈수록 그 곳의 가치를 몸으로 느끼게 됩니다.

고산 대표님이 그토록 청게천의 중요성을 강조하시는 이유을 알 수 있습니다.



<오늘의 전리품>


지난주 목요일의 일이지만, 주중에는 워낙 바쁘다 보니 오늘 포스팅하게 되었습니다.

현재는 청계천 방문 이후로도 엘레파츠에서 주문한 카본 로드와 알씨마을에서 주문한 볼엔드, reprapdiscount에서 주문한 RUMBA 보드가 도착한 상황입니다.
이들에 대해서도 하루빨리 포스팅하도록 하겠습니다.