[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.

일단, 저는 기본적으로 들어있는 저항이 아닌 카트리지 히터를 사용할 것입니다.

카트리지 히터는 메이커봇과 얼티메이커도 사용하고 있습니다.

노즐 가열 방법에는 크게 니크롬선, 저항, 카트리지 히터가 있습니다. 각각의 특징은

1. 니크롬선을 이용한 히트코어

황동 파이프에 절연된 니크롬선을 감고, 그 주변에 내열 세라믹을 바른 후 굳혀 히트코어를 만드는 방식

장점: 반영구적이다.

내구성이 매우 높다.

단점: 만들기가 까다롭고 귀찮다.

대표적인 핫엔드: makergear hot end

2. 저항

노즐에 알루미늄이나 황동 재질의 육면체를 끼우고, 저항을 관통시키는 방식

장점: 간편하다.

단점: 시간이 지나면 저항이 산화되어 교체해야 한다.

대표적인 핫엔드: J head hot end

3. 카트리지 히터

다른 것은 저항 방식과 동일하나, 저항 대신 카트리지 히터(스테인레스 관 속에 니크롬선 발열체가 세라믹으로 고정되어 있는 물건)로 발열한다.

장점: 간편하고 내구성이 좋다.

단점: 비싸다

대표적인 핫엔드:makerbot mk8 extruder, ultimaker hot end

저는 RAMPS를 구입할 때 카트리지히터를 운 좋게 얻어서 카트리지 히터를 사용합니다.

노즐 주변을 캡톤 테이프로 감싸줍니다. 이렇게 캡톤테이프로 감싸면 어느정도 단열이 되어 노즐의 온도가 빨리 오르고, 노즐에서 주변으로 전달되는 열이 줄어들어 이미 출력된 출력물이 녹는 것을 방지할 수 있습니다.

캡톤 테이프에 저항(카트리지 히터)가 들어갈 구멍을 뚫어줍니다.

카트리지 히터를 사용하는 경우 구멍의 내경이 히터보다 조금 커서 히터가 꽉 고정되지 않습니다. 그러면 고정의 문제도 있고, 열도 잘 전달되지 않기 때문에 히터에 알루미늄 포일을 감아 직경을 조금 증가시켜 줍니다.

원활한 열 전달을 위해 구멍 속에 써멀 그리스를 도포합니다. 워낙 발열량이 많으니 꼭 해야 하는 것은 아닙니다. 

준비한 카트리지 히터를 구멍 속에 넣습니다. 써멀 그리스가 조금 삐져 나오는데, 이건 그냥 닦아 주세요.

구멍 밖으로 나온 포일은 아무 기능도 없으니 칼로 잘라내 줍니다.

그 다음 서미스터를 장착해야 하는데! 납땜 실수로 깨뜨렸습니다.

서미스터가 크기가 작고 유리로 되어있으니 납땜 시에 각별히 주의합시다.

다리에 집게전선을 연결해 열용량을 높이면 안전하게 납땜할 수 있을 것 같습니다.

아쉬운대로 디바이스마트에서 판매중인 고온용 100k 서미스터를 연결해 주었습니다. 

이 때 전선은 테플론 전선을 사용하는 것이 좋습니다. 만약 테플론 전선이 없다면 피복을 길게 벗기고 캡톤 테이프로 절연해서 어느정도 거리를 두도롭 합니다.

서미스터 다리는 캡톤 테이프로 감싸서 절연하고 노즐의 서미스터 구멍에 넣어줍니다. 그리고 전체적으로 캡톤 테이프로 감싸줍니다.

그 다음은 제가 정신이 없어서 찍지 못했습니다만, 마운트 플레이트에 노즐의 홈을 끼우고 피더에 연결하면 됩니다.

대망의 첫 출력입니다!

[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?

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대략 이런 모습이 됩니다.

온도가 잘 오르네요!

더운 여름, 덥게 보낼 수 있을 것 같습니다(ㅋㅋ)

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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.