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2013년 12월 23일 월요일

[Prusa mendel 제작기-14]Prusa mendel에 SMPS 파워서플라이 내장하기

오랜만의 Prusa mendel 제작기군요.

지난번 제작기가 9월 27일이니, 근 3개월만입니다.

사실, 제 프루사 멘델에 SMPS를 내장한 것은 8월 말에 이미 진행한 내용입니다.

그런데, 워낙 학기중에는 바쁘다 보니 여름방학에 적용한 내용을 겨울방학에야 업데이트하네요.

지난 8월, 디바이스마트에서는 SMPS 할인행사를 했습니다.(지금도 하는지는 모르겠습니다.) 저는 이때다 하고 350W SMPS를 3만7천원에 구입했죠. 사실, RAMPS는 사용할 수 잇는 최대 전류가 5A + 11A = 16A이고, 12V의 전압으로 구동되므로 192W, 즉 200W면 충분합니다만, 저는 이 외에도 챔버 구동이나 LED 장착을 염두에 두고 있었기에 넉넉히 350W짜리로 구입했습니다.

<탐스러운 350W SMPS>

SMPS 장착 전에는 PC용 파워서플라이를 개조해서 사용했는데요, (개조 방법은 http://wakalics.blogspot.kr/2013/06/blog-post_12.html 여기) 이게 외부에 전선으로 연결되어잇는 모습이 보기 싫어 프린터 속에 내장해 버렸습니다. 사실, 굳이 SMPS를 사용한 이유도 이 때문입니다.

Thingiverse에 찾아보면, 상당히 좋아보이는 SMPS 마운트들이 많습니다.

저는 그 중에서도 특히 위 사진들처럼 Y축 벨트 아래에 SMPS를 장착하는 방식이 보기도 깔끔하고, 무게중심이 아래로 내려가 안정성도 늘어날 것이라고 생각이 이 방식을 택했습니다.

하지만, Thingiverse에 이미 올라온 방식들은 제 Prusa mendel과 맞지 않거나, SMPS와 호환되지 않았습니다.

그래서, 직접 SMPS 마운트를 스케치업을 이용해 디자인했습니다.

<스케치업을 이용해 마운트 모델링>

모델링할때는, Prusa mendel에 SMPS를 스카치테이프로 대충 고정시키고, 그 사이 간격을 버니어 캘리퍼스로 측정해 그 수치를 그대로 스케치업에 입력해 모델링했습니다.

<3D 프린터로 출력해 SMPS를 장착시킴>

이 모델링 파일들을 stl export 플러그인을 이용해 stl파일로 변환하고, 3D 프린터로 출력하지 이와 같이 완벽한 마운트가 되었습니다. 특히, 전산볼트에 마운트를 끼우자 달칵 하고 끼어들어가 완벽하게 고정되는 순간, 정말 감동적이었습니다.

왜 3D 프린터가 메이커의 혁명인지를 느끼게 되는 순간이었죠. 버니어로 잰 치수대로 모델링해 끼워넣자 그대로 맞아 떨어졌으니까요.

SMPS를 장착한 후에는, 220V 전선을 끼울 커넥터와 스위치, 12V 스위치 등을 제작해 보았습니다.

<디바이스마트에서 구입한 파워소켓>

일단, SMPS와 함께 220V 파워소켓과 스위치가 붙어있는 제품을 구입했습니다.(링크: http://devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=21435) 그 다음, 이의 치수를 버니어로 재서 스케치업으로 이를 장착할만한 마운트를 디자인했습니다.

<3D 프린터로 출력한 파워소켓 마운트>

앞서 말한 stl export 플러그인과 3D 프린터를 이용해 이를 출력하자, 이런 마운트가 되었죠.

<파워소켓과 마운트 결합>

그리고 이를 파워소켓에 결합하자 역시나, 완벽하게 결합되었습니다.

이를 다시 Prusa mendel에 케이블 타이를 이용해 결합하자, 완벽하게 결합되었죠. 전선을 이용해 SMPS와 배선하자 아주 잘 작동했습니다.

<예쁜 스위치 장착>

같은 방식으로, 디바이스마트에서 판매중인 예쁜 스위치(http://devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=31593)를 12V 출력단에 연결하였습니다. 큰 기능은 없지만, 이후의 확장이나 심미성을 고려해 장착해 주었습니다.

이렇게, 다시금 제 Prusa mendel이 한결 나아졌습니다.

2013년 9월 27일 금요일

[Prusa mendel 제작기-13] 진동 감소를 위한 Frame brace 장착

Prusa mendel, 아니 Reprap의 모든 모델들은 전산볼트로 이루어진 프레임을 가지고 있습니다. 세팅이 간편하고, 저렴하기 때문입니다. Reprap 프로젝트의 목표 중 하나가 낮은 가격이기 때문에 전산볼트는 최적의 솔루션이라고 할 수 있습니다.

다만, 전산볼트는 아무래도 전체 프레임 크기에 비해 그 굵기가 가늘다 보니, 진동이 심합니다. 프린터의 출력 중에 발생하는 움직임대로 프린터가 진동하면, 그 만큼 출력물의 퀄리티도 낮아지기 마련입니다. 그렇기에 makerbot의 replicator2는 스틸 프레임을 사용하고, mendle max나 np-mendel은 알루미늄 프로파일을 사용합니다.

하지만, 이런 방법은 아무래도 금전적으로 어렵고, 세팅이 불편합니다. 즉, 한 번 구조를 정하고 나면 바꿀 수 없습니다. 상용 제품에는 아주 좋지만, 저의 경우에는 부적합합니다.

이런 문제점을 해결하고자, thingiverse.com을 돌아보았습니다. 그리고 제 맘에 쏙 드는 솔루션을 찾았습니다.

<http://www.thingiverse.com/thing:34134>

바로 이 부품입니다.

Prusa mendel은 정삼각기둥 프레임을 채용하고 있기 때문에 Y축 방향 떨림은 적습니다. 하지만, X축 방향에 대해서는 사각형 형태이기 때문에 진동이 많습니다. 이 부품은 전산볼트를 사용, 프레임을 견고하게 고정하여 X축 떨림을 방지해주는 역할을 합니다.

전체를 플라스틱으로 인쇄해서 사용할 수 잇는 부품도 있었으나, 강도가 약하고 큰 부품은 출력하기가 어려운데다가, 마침 전산볼트가 조금 남았기에 이 방법을 사용했습니다.

저는 앞뒤에 모두 장착하기 위해 8세트를 출력했습니다.

안타깝게도 세부 과정을 촬영하지 않았습니다.

어쨌든 적용한 결과로는,확실히 진동에 의한 세로 줄무늬가 감소했음을 알 수 있었습니다.

글 읽어주셔서 감사합니다.

2013년 9월 21일 토요일

[Prusa mendel 제작기-12] Bar clamp 개선

Prusa mendel의 제작은 지난번 10번째 글로 완성되어 잘 작동하고 있습니다.
하지만, 보다 나은 성능을 위해여 꾸준히 개선할 것이고, 그 정보를 [Prusa mendel 제작기 - n]의 형식으로 작성할 계획입니다.

오른쪽 하단에 전산볼트와 Smooth rod를 연결하고 있는 부품이 Bar clamp입니다.

<출처: reprap.org>

reprap.org의 사진입니다만, 크기가 작아서 잘 안보이네요. 여튼 양쪽에서 너트로 조이면 클램프가 조여들면서 Smooth rod를 고정하는 원리입니다. 그런데 상당히 강한 힘으로 조여지다 보니 세팅을 위해 몇번 조였다 풀었다를 반복하면 힘 받는 부분이 부러져 버립니다. 그래서 제가 직접 모델링한 부품으로 교체했습니다.

<출처: reprap.org>

저는 오리지널 Mendel에서 해결의 실마리를 찾았습니다. Bar clamp를 튼튼한 두 개의 부품으로 나누고, m3 나사로 고정하는 겁니다.

이렇게 방향을 잡고, OpensCAD를 이용해 모델링하였습니다.

http://www.thingiverse.com/thing:154155

<내가 디자인한 Bar clamp>

설계 목표는 "튼튼하게, 간결하게"였습니다. 그리고 그 말대로 정말 튼튼하고, 간결합니다.

<볼트 삽입>

사진과 같이 M3*25 볼트를 구멍에 삽입합니다. 4개의 구멍 모두에 삽입해도 상관없지만, 저는 볼트를 아끼기 위해 두개씩만 사용했습니다.

<사용 모습>

이전보다 훨씬 견고하고 흔들림이 적은 Bar clamp가 완성되었습니다.

2013년 8월 29일 목요일

[Prusa mendel 제작기-11] X축 지지대 (X motor mount & X idler)개선하기

위의 부품이 X idler입니다. X축의 오른쪽에서, 벨트를 잡아주는 역할을 하죠.

왼쪽에는 X motor mount가 장착됩니다. 이렇게 X idler과 X motor mount를 합쳐 X end라고 부릅니다.

X end의 역할은 상당히 중요합니다. Prusa mendel 전체에서 가장 중요하고 복잡한 부품입니다. 3D 프린터가 아니면 만들 수 없죠.

수행하는 역할도 중요합니다. 앞서 말했듯이 X축을 잡아주고, X축 모터와 벨트를 지지하며, X축이 일정 높이에 떠 있을 수 있도록 Z축과 상호작용합니다.

이렇게 중요한 부품인데도 불구하고, 저는 Prusa의 기본 설계가 맘에 들지 않았습니다.

일단, X rod가 Push-Fit(힘으로 눌러 끼워넣는 것)이고, Z축 LM8UU를 케이블 타이로 고정합니다.

또한, 힘을 상당히 많이 받는 부위임에도 불구하고 인쇄물이 약하게 프린트되어 있었습니다.

이런 이유로, 제가 직접 출력한 부품으로 교체하기로 했습니다.

제가 선택한 부품은

Improved X ends for Prusa with clamped rods

by jonaskuehling

(http://www.thingiverse.com/thing:18384)

입니다.

이 부품은 X rod를 플라스틱 클램프로 조이고, 이것을 나사로 조이기 때문에 rod의 길이 조절이 가능하고 견고합니다.

Z축 LM8UU 또한 나사로 고정하므로 견고하게 고정할 수 있습니다.

이들 특징 덕분에 헤드의 진동을 줄일 수 있습니다.

제 Prusa mendel에서 infill 50으로 출력했구요, 출력속도는 40, 원료는 잘난남자님 아이보리 플라실, 온도는 215도입니다.

출력된 X end입니다.

사진상으로는 알 수 없지만, 실제 만져보면 원래의 부품보다 묵직하고 견고함을 알 수 있습니다.(infill이 50이니까요.)

말로 설명하기는 어렵지만, 구조를 보면 대략 어떻게 X rod가 고정되는지 알 수 있습니다.

Rod를 고정하는 부분이 ㄷ자로 잘려 있어서, 나사로 조이면 집게처럼 Rod를 꽉 고정합니다.

상당히 튼튼하게 고정됩니다.

보시다시피 너트와 Z 이송 전산볼트도 장착하였습니다.

<조립 완료한 X축>

LM8UU와 X rod를 모두 조립하였습니다. 바꾸는 김에 LM8UU를 지난번에 구입한 삼익THK 제품으로 교체했습니다. 역시 중국산이 따라올 수 없는 부드러움을 자랑합니다

LM8UU는 꼭 삼익 THK 제품으로 구입하도록 합시다!

<Z축까지 조립완료>

보시다시피 LM8UU 또한 플라스틱 클램프와 나사로 고정해줍니다.

케이블 타이로 조립할때보다 견고하고 진동이 줄어듭니다.

사실 이 이후로도 많은 개선이 이루어졌지만, 지난 월요일에 개학한 학교 때문에 정신이 없어서 포스팅이 늦어지고 있습니다.

선생님께 말씀드려 연구실도 하나 받았습니다. 연구실 또한 나중에 포스팅하도록 하겠습니다.

2013년 8월 14일 수요일

[Prusa mendel] 그 동안 출력한 출력물들

안녕하세요?

요즘 날씨가 참 덥습니다.
지난주, 학교 행사 때문에 부산에 일주일동안 내려가 있었는데요, 부산은 정말 장난이 아니었습니다.

집에 에어컨이 없어서 선풍기로 겨우 연명중입니다. 작년까지는 그럭저럭 할 만 했는데, 올해는 점점 한계에 가까워지는 것 같습니다.

잡담은 이 정도로 하고, 본론에 들어가겠습니다.

그 동안 생업(?)이 바빠서 포스팅이 뜸했습니다.
그렇다고 해서 프린팅을 쉬지는 않았습니다.
그동안 출력한 출력물들을 한 번에 공개합니다.

1. 정육면체

프린터를 만들자마자 가장 먼저 출력한 출력물입니다.
따로 세팅을 손보지도 않았는데잘 나와서 정말 깜짝 놀랐습니다.

슬라이서:Cura 13.04
원료: 잘난남자 플라실(제이엠실업 플라실)
채움 20
출력 속도 20

2. RAMPS 팬 마운트

이전에는 RAMPS에 테이프로 팬을 고정했었는데, 보다 견고하게 고정하기 위해 마운트를 출력했습니다.

Thingiverse에서 찾았습니다. 구체적인 이름은 기억나지 않는데, RAMPS fan mount로 검색하면 나올 것입니다.

3. Bed Leveling Thumb Nut

출력할때마다 드라이버로 베드 수평을 맞추는 것이 힘들어서 만들었습니다. 이 역시 Thingiverse에서 Thumbwheel_for_M3_standard_and_nyloc_nuts로 검색하면 찾을 수 있습니다.

지금까지도 계속 사용중인데, 정말 좋습니다 강력 추천합니다.

4. Twisted Gear Vase

http://www.thingiverse.com/thing:31722

내부가 비어있는 물건을 출력해보고 싶어 출력했습니다.

Cura에서 infill을 0으로 설정하고, Expert setting에서 Solid Top Infill을 해제하고 Joris Edge를 선택하면 됩니다.

5. 호루라기

Thingiverse에서 찾은 Whistle에 제 로고를 붙여 만들었습니다. 내부의 구슬도 재현되어 있고 소리도 우렁차게 잘 납니다.

6. 요다

Reprapper들이 즐겨 뽑는 요다도 출력해 보았습니다.

Thingiverse에서 턱을 원뿔형 서포트가 지지하는 모델로 출력했습니다.

7. 동행큐브

게임 '포탈'을 해 보신 분이라면 다들 아는 동행큐브입니다.

자그마치 연구원들을 갈아 만들었다죠.....

여튼 친구에게 선물하기 위해 만들었습니다.

사실 이외에도 프린터를 업그레이드 하기 위해 뽑은 출력물들이 많습니다만, 그것들은 제작기에 속하기 때문에 따로 포스팅하겠습니다.

그럼, 긴 글 읽어주셔서 감사합니다!

[Prusa mendel 제작기-10] J head hot end 장착 (부제: Prusa mendel 완성)

드디어 완성이다!!!!!!!

기다리고 기다리던 노즐이 드디어 왔습니다. 주문한지 한주 반, 배송된지 일주일만에 도착했습니다.

(참고: 저는 몰테일 배송대행을 이용했고, 제 친구는 쇼핑몰에서 기본으로 제공하는 해외배송을 이용했는데요, 저는 일주일 하고 하루, 그 친구는 일주일만에 도착했습니다. 저는 11달러의 추가 배송비를 지불했는데도 불구하구요. 기본 제공하는 배송이 저렴하고 빠르니 그걸 이용하시길 바랍니다.)

제가 주문한 노즐은 J Head Hot End입니다. http://www.hotends.com/ 여기서 주문하시면 됩니다. 이베이나 각종 3D 프린터 관련 쇼핑몰에서 파는 것들이 있는데, 제가 링크 건 HotEnds.com이 노즐 개발자가 직접 운영하는 곳이고, 품질도 가장 검증되어 있습니다.

이 노즐의 특징은, 저렴한 가격($57)에도 불구하고 엄청난 성능을 보여준다는 것입니다.

Makergear의노즐은 75달러, Arcol.hu의 노즐은 133달러, Lulzbot의 Budaschnozzle은 95달러입니다.

물론 J head nozzle보다 저렴한 노즐이 존재하지만, 품질을 담보할 수 없는 중국산입니다.

Budaschnozzle은 구조가 튼튼하고 노즐 구경 바꾸기도 쉽고, 부품이 고장나도 그 곳만 교체할 수 있다는 장점이 있습니다.

Arcol.hu의 V4 노즐은 모두 금속이라 튼튼하며 고온 프린팅이 가능해 폴리카보네이트 등의 까다로운플라스틱도 인쇄할 수 있습니다.

이런 장점이 있으나, 저는 단순하고 저렴하다는 이유로 J head를 선택했습니다.

설명은 이 정도 하고, 본격적으로 사진을 보여드리겠습니다.

이번에도 역시 몰테일을 이용했습니다.

다른것은 다 되었는데 이 노즐 하나 때문에 참 오래 기다렸습니다.

구성품은 이처럼

1. 노즐

2. 저항(발열용)

3. 서미스터

4. 굵은 테프론 튜브(저항 다리 절연용)

5. 가는 테프론 튜브(서미스터 다리 절연용)

마운트 플레이트(옵션)

입니다.

노즐 자체는 조립이 이미 되어있어 따로 손 댈 곳은 없습니다. 다만, 저항이나 서미스터를 연결해야 합니다. 기본적인 조립 방법은 유튜브에 j head hot end assembly로 검색하면 바로 나옵니다. 하지만 저는 외국 유저들의 블로그를 돌아다니며 얻은 정보를 토대로 한 저의 조립법으로 하겠습니다.

제 방법이 필수는 아니구요, 유튜브에 나온 대로 하는 것이 정석입니다.