김경현 3D프린터교육, 강의전문 DIY연구소대표다. 산업용플라스틱사출성형기를설계하며 LG전선에서최다특허출원상을수상한경력이있다. 금형없이플라스틱사출성형이가능한 3D프린터의무한한가능성에매력을느껴 3D프린팅시장에뛰어들었다. 한국콘텐츠진흥원의 3D프린터메이커스리그 1기수료후현재 3D프린터교육, 강의중이다. 홈페이지 http://cafe.daum.net/diylab 이메일 kimgyunghyun@hanmail.net - 1 -
3D 프린터조립 - 모델 : Prusa i3, - 자료 : 네써팝무극대표님 1. 기계조립 Prusa i3 모델을선정하여기계조립방법을설명을시작한다. Prusa i3는 Reprap.org 의대표적인자작프린터모델이다. 완전한오픈소스 3D프린터이며아마도자작프린터중에서는제일많이만들어진모델이라생각된다. 본조립설명을처음부터마지막까지차례대로해나가면누구나프린터를조립할수있는것을목표로만들었다. DIY는일단한번만들어보면유지보수를스스로할수있다. 출력경험이많아질수록정밀도는올라가며상용프린터는기계자체가우수하다기보다출력노하우가녹아있어더정밀한편이다. 난이도가상당히있는편이다. 1-1. 부품확인 - 2 -
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m4 x 20 는지름 4mm 길이 20mm 의미. m3 너트이면너트구멍의지름이 3mm. 베어링의 경우마지막숫자가구멍지름이다. 그림 1.1. 아크릴부품 - 4 -
그림 1.2. 플라스틱출력부품 그림 1.3. 스텝모터부품 그림 1.4. 스위치, 배선부품 - 5 -
그림 1.5. 전원공급부품 그림 1.6. 벨트부품 그림 1.7. 핫베드, 센서, 강화유리부품 그림 1.8. 보드부품 - 6 -
그림 1.9. 기타부품 준비물로는코팅목장갑, 육각렌치, + - 드라이버, 소형벤치, 15cm 이상자, 파워케이블, 집게, 절연테이프또는수축튜브, 버니어캘리퍼스, 멀티테스터, 인두, 대형벤치, 강력접착제등이필 요하다. 1-2. 소프트웨어 큐라, 아두이노설치 : 전기조립에서설명 - 7 -
1-3. 조립시작 그림 1.10. 몸통조립 - 8 -
그림 1.11. Y 축조립 1. 이렇게두쌍을만든다. 볼트를완전히조이면다시풀어야한다. 손으로약하게체결한다. SC8UU 와연마봉도약하게체결한다. 나중에아크릴프레임과길이조절한다. - 9 -
그림 1.12. 벨트홀더조립 1. 베어링이돌아가야되니돌아갈틈은남기고체결해야한다. 너트가헐거워질염려가있어 m8 나일론너트를추천한다. - 10 -
그림 1.13. Y 축조립 1. 모터마운트나사 2 개, GT2 기어무두렌치볼트두개를제외하고는모두손으로만대충 조이면된다. 몸체와체결시꽉조이면된다. - 11 -
그림 1.14. Y 축본체와체결 1. 너트를조인다. 나일론너트가아닌이상그냥장갑끼고손으로체결해도된다. 2. 길이를맞추는방법은간단하다. - 12 -
그림 1.15. 가로길이조절 1. 아크릴쪽으로밀어넣은후볼트를조이고반대쪽도동일하게조인다. 앞쪽부분부터 GT 벨트가이드를제외한모든너트를조인다. 전산볼트가보기좋은길이정도로둘다동일하게 조인다. 가로세로방향 12 개너트전부조인다. 2. 앞쪽을모두조인후, 전체를들어서이번엔반대로세로부분길이조절위하여 8 개의 너트를조인다. - 13 -
그림 1.16. 세로길이조절 (1) 1. 연마봉을둘다빼낸다. 2. 빼낸연마봉두개를비교하여긴쪽을찾아서끼워넣고밀착시킨후나머지볼트를조 인다. 반대쪽도긴연마봉을다시넣고밀착시킨후볼트를조인다. - 14 -
그림 1.17. 세로길이조절 (2) 1. 단순히아크릴홈에끝까지밀어넣고너트를조이기만하면된다. 2. 가운데너트 4 개도조여야한다. - 15 -
그림 1.18. X 축조립 (1) - 16 -
그림 1.19. X 축조립 (2) 1. 연마봉길이가 38, 32cm 이므로바꿔끼우지않도록주의한다. 2. 빡빡해서굳이안끼워도되지만볼트 4 개는연마봉이헐렁할경우체결한다. - 17 -
그림 1.20. X 축보충설명 (1) 1. 도면만보고조립하시기힘든경우를위하여보충설명을추가한다. 사진은플라스틱출력프린트부품으로밑에붙어있는것은 BRIM 으로휨방지와바닥에더잘붙여주기위해큐라소프트웨어옵션에서넣어준것이다. 연마봉과프린트부품의절단면이날카로우므로꼭코팅장갑을끼고작업한다. 2. 벤치로뜯어내고남은부분은커터칼로제거한다. 거친부분은사포로갈아도되고그냥 두어도상관없다. - 18 -
그림 1.21. X 축보충설명 (2) 1. 베어링 LM8UU 장착시완전히끝에끼우지말고조금들어가게넣어준다. 끝부분에맞 춰도상관없지만혹시모를끝부분뒤틀림이나수축을대비한다. 2. 베어링 LM8UU 장착완료. 프린트부품이날카로우니부상의위험이있어꼭장갑을끼고 작업해야한다. - 19 -
그림 1.22. X 축보충설명 (3) 1. 베어링우선 X축왼쪽프린트부품에직경 38 cm 연마봉을끼워넣는다. 연마봉을단단히잡아줘야하므로빡빡하다. 코팅장갑을끼고환봉을돌려가면서힘껏끼워넣는다. 3~4 cm 정도끼워넣으면된다. 사진처럼오른쪽끝부분이맞지않아도전혀상관없다. 미관상좋지않을뿐이다. 꼭장갑을끼고작업한다. 2. 나머지프린트부품들을결합한다. 왼쪽 "X 엔드오른쪽 " 파트부분은연마봉이조금헐렁 하게들어간다. 나중에나사로조여주면되지만아직조이지않는다. "X 엔드중간 " 파트의방 향을꼭확인해야한다. 방향이잘못되면나중에다시분해해야되는사고가발생한다. - 20 -
그림 1.23. X 축보충설명 (4) 1. M5 너트는여유있게들어간다. 기존에설계는딱맞춰서너트를방향을맞춰주는식이었는데, 수평이잘맞지않는등너무많은문제가있어서조금불편하지만여유있게변경하였다. 여유있는상태로두고그냥본체에결합한후, 프린터완성후에강력접착제로고정하면된다. - 21 -
그림 1.24. X 축벨트조절 1. GT2 벨트조립시벨트는적당히꽉당겨주면된다. 2. 팽팽할정도로당겨주되너무세게당기면 Z 축이휘는수가있으니안휠정도로당겨야 한다. - 22 -
그림 1.25. Z 축조립 1. Z 축 5mm 전산볼트를구멍가운데에맞추어체결한다. 전산볼트가한쪽으로쏠리면나중 에다시분해해야하는상황이벌어지므로 M5 너트방향을조정하여가운데에맞춘다. - 23 -
그림 1.26. X 축, Z 축조립용부품 - 24 -
그림 1.27. Z 축조립도완성도 1. Z 축조립도 2. Z 축완성도 - 25 -
그림 1.28. X 축조립도완성도 1. X 축조립도 2. X 축완성도 - 26 -
그림 1.29. Y 축베드결합 (1) 1. GT2 벨트를 y 축모터와연결한다. - 27 -
그림 1.30. Y 축베드결합 (2) - 28 -
그림 1.31. 기계조립완성도 (1) 1. 우측면도, 정면도 - 29 -
그림 1.32. 기계조립완성도 (2) 1. 후면도 기계조립하드웨어부분이완성되었다. 다음은전기조립으로배선과보드연결설명한다. - 30 -
2. 전기조립 Ramps 1.4 보드는아두이노위에올려서작동하는보드로혼자서는작동하지않는다. 아두이노가필요없는원칩기판도많이나오고 Generation 8보드까지나온상황이지만, 넓은확장성과범용성때문에아직까지널리사랑받고있다. 단점은아두이노와 Ramps 보드두개가필요하기때문에가격이조금더나간다. 그림 2.1. RepRap Arduino Mega Pololu Shield 1.4-31 -
2-1. 소프트웨어 기계조립 1-2. 소프트웨어큐라, 아두이노설치방법을설명한다. 큐라 (Cura) http://software.ultimaker.com 에서아래그림과같은방식으로큐라소프트웨어를설치한다. 아두이노도설치해야하니드라이버설치하며 Stl 이외의파일은선택하지않는다. 그림 2.2. 큐라소프트웨어설치방법 - 32 -
아두이노 (Arduino IDE) http://arduino.cc/en/main/software 에서아래그림과같은방식으로아두이노소프트웨어를 설치한다. 압축해제후실행한다. 아두이노는도구 -> 보드 -> Arduino Mega 2560 or Mega ADK 순으로선택후설정한다. 그림 2.3. 아두이노소프트웨어설치방법 - 33 -
2-2. RAMPS 아래그림은 RAMPS SET 이다. 방열판은 A4988 모터드라이버위에붙인다. 우측상부직사각형에점퍼 3개를, 모터드라이버밑에총 5세트를장착한다. 미장착시스텝이 1, 1개장착시스텝이 1/4, 2개장착시스텝이 1/8, 3개장착시스텝이 1/16 로많이장착할수록더욱정밀하게작동하니모두장착한다. 왼쪽정사각형의방향을주의하며 A4988 드라이버칩을장착한다. 왼쪽정사각형을드라이버로돌릴시모터에흐르는전기의세기가조절된다. 그림 3.2.4. RAMPS 설치방법 - 34 -
2-3. 아두이노 아래그림과같이 RAMPS 를핀이어긋나지않도록조심하여아두이노와결합후 USB 선을이용하여시리얼포트를컴퓨터와연결한다. 아두이노설정은제어판 -> 검색에서 " 장치 " -> 장치관리자 3번포트연결시, 아두이노에서도구 -> 시리얼포트 com3 선택후, 아두이노에서파일 -> marlin 을연다. LCD 연결후ㅁㅁㅁㅁ로표시되면잘못된것으로상기순서대로다시실행해야한다. 그림 3.2.5. 아두이노설정방법 (1) - 35 -
그림 2.6. 아두이노설정방법 (2) - 36 -
그림 2.7. 아두이노설정방법 (3) - 37 -
그림 2.8. 아두이노설정방법 (4) - 38 -
그림 2.9. 아두이노설정방법 (5) - 39 -
2-4. 전원스위치 쇼트가나서보드에문제가생기는경우가많으므로, 전원스위치작업시반드시 USB 케이블 을제거해야하며 LCD 화면이켜지지않은상태에서작업한다. 아래그림은전원스위치이다. 퓨즈가없으면작동하지않으며, 우측은스페어퓨즈이다. 그림 2.10. 전원스위치설치방법 (1) - 40 -
그림 2.11. 전원스위치설치방법 (2) SMPS 용량에대해서또는 3D프린터파워에대하여정리하면아래와같다. 최대소모량기준으로평소출력시아래파워를모두사용할일은거의없다. 안전을위하여최소아래정도의파워를권장한다. 이하시문제없는경우도많고문제가생긴다해도각종안전장치로파워가타는것이외에는별문제없지만파워보호를위하여스위치에미리배선작업을해놓는것이좋으며, 이후 SMPS 에연결한다. 핫베드 11A x 12v = 132 W 핫엔드 5 A x 12v = 60 W 듀얼핫엔드시핫엔드 X2 스텝모터 Nema 17 개당 5W X 5 = 25W 기타 2-3W 싱글핫엔드 219W 듀얼핫엔드 279W - 41 -
그림 2.12. 전원스위치설치방법 (3) 검은색선은접지이고 220V 는 + - 구별이없다. 구분없이연결하면된다. 검은색 2 개, 빨간 색 2 개의같은선이 4 개있으며상기그림처럼연결하고나사를조이면된다. - 42 -
그림 2.13. 전원스위치설치방법 (4) 상기그림처럼 12 V 선두개를연결한다. 위에서보면총 7 가닥의선이연결되어야한다. - 43 -