이번주에 제가 한 일은, 연구실을 구하는 것입니다. 아무래도 프린터가 3대다 보니 기숙사에 놓을 수는 없지요. 그래서 선생님께 말씀드려 연구실을 구했습니다!!
연구실 전체 풍경입니다. 처음에는 상당히 지저분했는데, 정리하고 나니 보기 좋네요. 작년에는 다른 용도로 사용되던 연구실인 것 같습니다만, 지금은 비어 있어서 저희 연구회가 사용하게 되었습니다. 상당히 넓고 의자나 책상이 많아서 공동 연구나 작업에 최적일 것으로 보입니다.
나름 아이디어 정리한다고 화이트보드도 사용중입니다. 유튜브에서 영상을 보다 보면 화이트보드에 할 일이나 아이디어를 적어놓던데, 그것이 좋아 보여서 시작했습니다. 아직 초기이다 보니 많은 내용이 있지는 않습니다.
파인트리입니다. "포머스 팜"에서 출시한, Bottom to top 방식의 FDM 프린터입니다. 다만, 방식이 워낙 새롭다 보니 출력에 상당히 애를 먹고 있습니다.
이건 제 프루사 멘델입니다. 얼마 전 자이지스트 오프라인 모임에 가져갔었죠. 지금까지 많은 출력을 했는데도 불구하고 여전히 잘 작동합니다.
지금은 게임 '리그 오브 레전드'의 '미스 포춘'을 출력중입니다.
강명진군의 프루사 멘델입니다. 아직까지는 부족한 점이 많습니다.
얼마전 노즐의 PEEK가 녹아서 방치중입니다.
현재, 학생회에 연구회 신청을 넣어놓은 상태입니다. 다음주 내에 전산처리를 통해 연구회원을 선발할 예정입니다. 이 외에도 학교에서 진행하는 '연구 방법 기초 세미나' 를 통해 "3D 프린터를 이용한 물리 실험 도구 제작"이라는 연구를 진행중입니다. 2학기 내내 프로젝트를 진행하여 2학기가 끝날 즈음에는 어느 정도 결과를 기대할 수 있을 것으로 보입니다.
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.
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.
<Bar clamp>
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.
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.
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.
