2013년 8월 29일 목요일

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

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.

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

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.

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!

2013년 7월 23일 화요일

[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.

2013년 7월 18일 목요일

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.