김경현 3D프린터교육, 강의전문 DIY연구소대표다. 산업용플라스틱사출성형기를설계하며 LG전선에서최다특허출원상을수상한경력이있다. 금형없이플라스틱사출성형이가능한 3D프린터의무한한가능성에매력을느껴 3D프린팅시장에뛰어들었다. 한국콘텐츠진흥원의 3D프린터메이커스리그 1기수료후현재 3D프린터교육, 강의중이다. 홈페이지 http://cafe.daum.net/diylab 이메일 kimgyunghyun@hanmail.net
3D 프린터전기조립기초 - 모델 : Prusa i3, - 자료 : 네써팝무극대표님 1. 펌웨어업로드 모든부품이들어있으면아두이노보드에펌웨어를올려야합니다. Prusa i3 는 Marlin 펌웨어를 사용합니다. 아래아두이노세트를개봉하여 usb 선으로컴퓨터와연결합니다. 위와같은화면이나와야정상입니다. 마를린을다운받아서압축을풀어줍니다. 기존에업로드되어있는마를린은작동시험용입니다꼭새로업로드해야합니다. 업로드완료후에도위와같은화면이나오면이상무로둥근손잡이가달린스위치를잘작동하나돌려보시고눌러보시고, 딸깍소리가나면서서브메뉴가나오면됩니다. 업로드방법은다음아래내용을참조하시기바랍니다.
http://arduino.cc/en/main/software 전부예스전부다음으로설치하시면됩니다. 1) 보드를설정해줍니다.
2) 아두이노를연결하면 COM1 번말고다른 COM 이뜨면그것을선택합니다. 3) 마를린을다운받아서풀어주고폴더에 marlin.ino 파일을엽니다.
4) 업로드합니다. 업로드완료가나와야정상업로드된것입니다. 펌웨어수정후확인사항입니다. control-motion-x,y,z,e step 를확인합니다.
사진은 x,y축에 drv8255 드라이버를장착하여 200으로수정한것입니다. x,y steps : 100 / z steps : 400 / e steps : 98.9 펌웨어업로드후에는 control 에서 restore failsafe : store memory 를누르셔야적용이됩니다. 펌웨어가정상작동한다면스텝드라이버장착하는곳에점퍼가 3개씩들어있나확인하세요. 가끔빠져있는경우가있습니다. A4988 스텝드라이버를장착합니다. 볼트방향을보시면서끼우세요. 5개모두끼우신후볼트를보시면볼트가완전히동그라미가아니라약간파여있는부분이있습니다. 일반적으로아래사진처럼아래쪽을향하고있습니다. 이것을화살표방향을향하게돌려주세요. 모두끼우신후 usb 연결하셔서한번더작동하는지확인합니다.
2. power supply 조립 자작세트에들어있는선은적당한길이로자르시고압착단자준비합니다. 가위나칼을이용해서선을까세요. 단자를집어넣으세요.
단자압착기나벤치로힘껏누르신후손으로당겨서단자안빠지는지확인합니다. 이런식으로만들어주시면됩니다.
3pin 스위치배선 빨간색두개는 220 v smps 로들어가는선입니다 L, N 220v 는 + - 없습니다. 검정색은 smps 접지부분에꼽아주시면됩니다. 단자가스위치에서빠지지않게끝까지밀어넣어주세요. 같은방법으로빨강 2 개검정 2 개 1m, 넉넉히 115CM 정도로합니다.
4pin 스위치배선 스위치납땜압착단자작업시납땜은인두가없으신분들이더많으니, 압착단자를이용하셔 서스위치및전선을만드시면됩니다. 스위치는두가지종류가있습니다. 3pin 4pin. 아래에 3 핀배선도있습니다. 엔드스탑은이런식으로연결하시면 2pin 자르고남은부분은잘보관하세요. 나중에써야합 니다. 선정리는이런식으로하며모터용선은그냥꼽으시기만하면됩니다. 잘라서배선을 하는일은절대없습니다.
3. 모터배선 모터회전방향변경시케이블한쪽을그림과같이칼끝으로들어냅니다. 새케이블실드를이용하여흑녹파빨순으로다시껴줍니다.
4 핀케이블의한쪽을잘라내고 x,y,z 우,e 를각각모터와연결해줍니다 연결한케이블을정렬해줍니다.
4. 베드 & 온도센서조립 센서는이런식으로우선붙여주시고, 히팅베드밑으로온도센서를넣어주시면됩니다.
5. Ramps 보드연결및배선 램프스보드에배선시절대전원이들어온상태에서핀을꼽았다뺐다하지마세요. 쇼트가나서보드오작동합니다. lcd 화면이안나오거나, usb를빼고파워만꼽았는데, 화면안나오는등대표적인쇼트증상입니다. 볼트있는바닥에올려놓고전원넣으면쇼트나서보드교체하게됩니다. 램프스보드연결입니다.
왼쪽밑에이름이없는빨강검정 4 줄은당연히 smps 에서들어오는 12v 선입니다.
점퍼꼽아주시고드라이버도꼽아주셔야합니다. 일반적으로점퍼는꼽혀있지만확인한번해보세요. 다들꼽혀있는지. 알루미늄방열판붙일때납땜부위에닿게붙이시면필히쇼트가날테니주의하세요. 이대로연결해주시면됩니다. 모터배선전부빨강파랑녹색검정순입니다. 반대로꼽으면모터가반대로회전합니다.
6. 모터및배선점검 이제잘꼽혔나점검시간입니다. USB 를꼽아서 LCD 창에아래와같은화면이뜨는지확인해보세요. 검은색동그라미는핫엔드빨간색은히트베드입니다. 둘다현재온도가나와있어야합니다. 0/0 이면현재기온이 0도이거나온도센서접촉불량입니다. 여기까지이상이없으면 USB 를빼고파워를켜봅니다. 파워를켜서동일한화면이나온다면통과입니다. LCD 창에서 Prepare -> move axis -> 1mm -> x, y, z x축부터보면숫자가올라가면 + 방향즉오른쪽으로움직여야합니다. 숫자가내려가면 - 방향즉왼쪽으로움직여야합니다. 반대로움직이는경우, 그냥 Ramps 보드에 x축선을뽑아서반대로연결합니다. 빨간색이오른쪽에꼽혀있다면빨간색선을왼쪽방향으로연결합니다. 한쪽으로만움직이고반대로안움직이는경우엔드스톱접촉불량입니다. 모터가드르륵거리며안움직이는경우 1. 스텝드라이버불량으로 y,z,e 축의스텝드라이버를빼서 x축에꼽아봅니다. 2. 모터배선불량으로색상에맞게모터선을연결하였는지확인하고이상이없다면 4핀케이블과연결을까서다시연결해봅니다. E 축은온도가 160 도이상올라가지않으면움직이지않습니다. 차후확인합니다. Z 축이움직 이지않는다면오토레벨을다시확인해보세요.
7. 오토레벨센서 ( 근접센서용 ) 5 번째칸에엔드스톱이라적혀있는것꼽으세요. 선색깔주의하세요. 반대로꼽으시면칩이 탑니다. 미리배선되어있는팬은핫엔드를식혀주는 90 도팬입니다. 이것도색깔별로꼽으세 요. 반대로꼽으면팬안돌아갑니다.
8. 오토레벨링확인 본편은오토레벨링오프셋값을주었는데실제출력시한쪽은제대로나오고다른쪽은제대로안나오는경우에실행하시면됩니다. 메뉴얼대로하셨을경우아무런문제가없을뿐더러괜히해봐야찜찜하기만합니다. 프론터페이스를설치합니다. http://koti.kapsi.fi/~kliment/printrun/ printrun-win-slic3r-10mar2014.zip 를받아서설치하시면 Printrun-Win-Slic3r-03Feb2015.zip (03-Feb-2015) 업데이트버전이나왔습니다.
이런화면이뜹니다. 빨간색네모의시리얼포트베드크기 180x180x180 으로되어있지만 200 으로해주셔도무방합니다. 그다음 connect 버튼을누르시면됩니다. 상단의포트옆속도가 250000 이아니면에러가나옵니다. 좀복잡해보이지만실제쓰는것은몇개없습니다. 우선마지막사진의빨간줄에 m106 을치고엔터하시면돌아가지않던팬이돌아가는것이보이실겁니다. m107 을누르시면팬이멈춥니다. 핫엔드의팬은조절불가능입니다. 이제베드레벨링을해보겠습니다. 우선 x홈 y홈 z홈을차례로누릅니다. 그다음에 G29 를누르시면레벨링을시작합니다. 최소 3회정도해봅니다. 예로첫줄 x:39.00 Y: 39.0 z:13.71 이나오고두번째 g29에서는 13.70. 가나왔습니다. 세번째는 13.69 오차가거의없지만다른줄들조금오차가있습니다. 0.1~2 미리오차그냥무시하시는게좋습니다. 서보모터를달고엔드스톱스위치로한다해도 0.1~0.2 미리정도의오차는날수밖에없습니다. 오차가들쭉날쭉하다면볼트와볼트홈에걸리는부분이있어서그렇습니다.
9. z 축오프셋설정 이제 z축영점을잡아보겠습니다. LCD 스크린앞에앉으셔서버튼을한번누른후 prepare -> auto home 눌러주시면오토레벨링의근접센서가베드한가운데로이동하면서 0점을잡게됩니다. 오토홈실행시핫베드의구멍과근접센서의위치가대충일치하지않는다면 Y축엔드스톱을조금움직이시면됩니다. 위치가앞으로나와있으면엔드스톱을조금뒤로빼면됩니다. 그러나신경써서안맞추셔도됩니다. 이상태에서근접센서의좌표는중앙인 x:100 y:100 z:0을표시합니다. 하지만실제로인쇄하는즉필라멘트가나오는노즐의위치를알아야겠죠. 노즐의위치를아는법은간단합니다. 근접센서끝부분과노즐의거리를재면됩니다. x 축과의거리 = +- 측정거리입력 mm 또는펌웨어에이미입력되어있습니다. y 축과의거리 = +- 측정거리입력 mm 또는펌웨어에이미입력되어있습니다. z 축과의거리 =? 는설정해주셔야합니다. prepare -> move axis -> 1 -> x축을 +- 측정거리기준으로 + 시오른쪽으로, -시왼쪽으로측정거리입력 mm 이동시키시면됩니다. 오토레벨링센서가위치한곳과핫엔드가위치한곳의거리는일반적으로펌웨어에이미 mm 입력되어있는경우가많습니다. 다시 prepare -> move axis -> 0.1 mm -> z 를눌러핫엔드를바닥에닿을랑말랑할때까지내려줍니다. 너무급하게돌리지마시고천천히내려가는것보면서내리세요. 천천히내려서바닥에딱닿을때까지내립니다. a4 용지를한장깔고종이가걸리는느낌이나면서한손으로왔다갔다할정도만해주시면됩니다. 대충종이가걸리는느낌만나면됩니다. 완료했으면현재 z축의숫자를적습니다. 같은부품에같은설계이지만베드를조일때차이도있고바닥이완전수평일리도없으니개개인의차이가있습니다. 예로 13.5 가나올경우 prepare -> controll -> motion 에 13.5 를적어주시기만하면됩니다. 전원을끄게되면오프셋값이날아갑니다. 적어두세요. store memory 를누르시면값을저장할수도있습니다. 한번에옵셋이딱맞는경우는드뭅니다. 실제출력을하실때노즐이공중에떠있다면숫자를늘려주세요. 예로 13.5mm ->14.5 mm 로, 노즐이베드랑너무붙어있다면숫자를줄여주시면됩니다. 이과정을반복하셔서최적에세팅값을설정하며 store memory 잊지마세요.
10. 큐라설정및실제인쇄 3D 프린터로출력을하려면 G-Code 생성프로그램인슬라이서가필요합니다. G-Code 는뭐고슬라이서는뭔가하시는분이계실겁니다. 그냥프린터가어떻게움직일지경로를정해주는거라고보시면됩니다. 대표적인슬라이서프로그램으로는 Cura 가있습니다. 도대체 Cura 가뭐하는프로그램인가? Cura 는 Ultimaker 라는 3D프린터회사에서만든슬라이서프로그램입니다. 무료로배포해주니감사한마음입니다. 컴퓨터 : 가로 100cm 세로 50cm 높이 50cm 3d 프린터 : 첫번째층 2cm 높이로이런모양으로출력하고, 두번째층, 세번째층의명령을수행합니다. 컴퓨터에서는두께 50cm 의직사각형을표현하려면단순히직사각형하나와옆에높이 50cm 라고써주면바로어떤모양인지알수있습니다. 컴퓨터에서재질은무엇인지속이비어있는지꽉차있는지등등은전혀고려할필요가없습니다. 하지만 3d 프린터는가래떡으로모양을만든다고생각하시면됩니다. 여러분이한번상상을해보세요. 가래떡으로 100 x 50 x 50cm 육면체를만들고싶다면우선가래떡의두께를알아야합니다. 가래떡두께가 1cm이면위와같은작업을 50번하면되겠죠? 2cm면 25번. 가래떡이너무많이들어서아까우면속을비우면되겠죠? 겉면은똑같을테니까요. 이렇게인쇄를어떻게할지를정하는프로그램이슬라이서입니다. 여러가지슬라이서프로그램이있지만 Cura 를설명하게습니다. http://software.ultimaker.com 에서 Cura 를설치해주세요.
아두이노도설치해야하니드라이버도설치해주세요. Stl 이외의파일은쓸일이없습니다. 나 머지는알아서체크해주시구요. install 및 next 계속눌러주세요.
Cura 설치가완료되었습니다. Next 를눌러주세요. Prusa i3 는 RepRap 공개모델이기때문에맨아래의옵션을선택해주세요.
그림대로 Prusa mendel i3 를선택해주세요. 또한설정은밑의사진과동일하게해주세요. 좋아하는설정이지만프린터인쇄하시면서자신 만의선호하는설정을만드시기바랍니다.
설정을다하셨으면 G- 코드를만들고 sd 카드에넣어봅시다. 파일명은영문이어야합니다. 예 : file -> load model files 사진과같이인쇄시간이뜨면정상입니다. file -> save Gcode -> sd 카드에영문이름으로저장합니다. sd카드를 lcd 화면옆면에꽂은후 pla 필라멘트시핫베드만먼저예열하는명령입니다. prepare -> preheat Pla -> PLA bed 후화면에서 22/55 -> 55/55 로될때까지기다립니다. 예로앞의숫자는노즐부히팅노즐부에설치된열전대에의하여실내온도가 22도로측정되어표시된값이고 /55는핫베드설정온도 55도를의미하며 -> 55는히팅노즐부에설치된히터를통하여 22도가 55도로가열된후열전대에의하여 55도로측정되어표시된값을나타낸결과입니다. pla 필라멘트의경우약 50도정도면됩니다.
pla 필라멘트경우, 핫베드와핫엔드동시에예열하는명령입니다. prepare ->preheat Pla -> PLA 1을눌러줍니다. 처음부터 PLA bed 건너뛰고 PLA1 로해도무방합니다. 프린트시작해봅니다. 오프셋을맞추는과정부터시작해보세요. 노즐과베드와의사이가너무가까워서필라멘트가고르게나오지못하고밀려서조금우둘투둘하게나오는상황을보여줍니다. lcd 에서 Z축오프셋값을 0.05 정도빼줍니다. 왼쪽출력물과같이테두리를만져봤을때결이거의느껴지지않는정도가좋습니다. 오른쪽 의경우베드와노즐과의거리가조금멀어서줄과줄사이가떨어져서빈틈이보입니다.. 이 런경우에는오프셋을 0.05 더해줍니다. 필라멘트가점점점으로나오는경우는노즐과베드의사이가너무많이떨어진경우입니다. 오프셋 0.1씩추가해주세요. 노즐과베드가너무붙어서필라멘트가안나오는경우바로프린터끄고다시킵니다. 계속출력하시면노즐이막힙니다. 오프셋값은각자취향입니다. 예로첫번째사진처럼조금밀려서울어도막상프린트는잘됩니다. 단지밑부분이조금두꺼워질뿐이죠. 두번째사진도좋아하는세팅일뿐정답은아닙니다. 이렇게출력하면밑부분이역시아주약간두꺼워집니다. 세번째사진처럼출력하면베드와의접착이조금약해지지만밑부분이두꺼워지는상황이발생하지않습니다. 우선설명대로해보시고자신만의설정을찾으시기바랍니다.
11. 유지보수 프린터가정밀하게출력이되는지확인작업을하겠습니다. 시험인쇄용으로기본적인정육면 체를출력합니다. 프린터정밀도확인 stl 파일은여러가지많이있습니다.
필라멘트가좀휘어있으면중간에걸려서잘안들어가는수가생깁니다. 손으로좀똑바르게펴주세요끝부분도대각선으로잘라주시면잘들어가겠죠. 필라멘트를끝까지집어넣어서부드럽게나오는지꼭확인하세요. 끝까지넣지않고출력시작하면중간에걸리는수가있습니다. 이전필라멘트가다빠져나갈때까지밀어넣습니다. 이전필라멘트와현재필라멘트에약간의공간이남아있어서출력물중간에점이찍히는경우가있습니다.
예로 prepare pla 는핫엔드 210 도베드온도 55도로설정되어있습니다. 핫엔드는 210도가적당하나베드온도 55도는조금높은온도입니다. 첫번째층이핫베드와잘붙으라고 55도로설정했습니다. 프린터가두세층쯤출력하고나면온도를낮춰주셔도됩니다. 온도를낮춰야하는이유는절전과온도가너무높으면오히려잘안붙기때문입니다. 또한고온으로인해출력도중 PLA가휘어져서테두리 (brim) 는잘붙어있는데, 정작출력물이뜨는경우가있습니다. 출력물층을손톱으로눌러서자국이조금이라도나면온도가너무높습니다. 실내온도 15도정도에서는 45~50 도정도, 20도정도에서는 40~45 도정도, 20도이상에서는 35~40 도정도가적당합니다. 어디까지나권장온도입니다환경에따라많이다른편입니다최적의세팅을찾으세요. Change filament 명령을이용하면인쇄중필라멘트를변경할수도있습니다. 필라멘트교체시익스트루더를너무심하게밀거나당기시면노즐이제자리를못찾아가는경우가있습니다. 출력물입니다. 네귀퉁이가약간떴네요. 모서리가꺾이는부분이라필라멘트가조금밀려올라가서그렇습니다. 아무래도 2cm의작은정육면체를채움을 60까지주었으니밀려올라가겠죠. 조금큰것을출력하시거나채움을좀줄이시면해결됩니다. 채움을너무줄이시면수축이일어나서면이곡선이될수있습니다. 최적의세팅을찾아설정해주십시오.
0.1mm 오차정도로출력크기는대충맞는것같습니다. z 축을맨아래부터맨위까지왕복 운동을그리스를바른상태에서여러차례해주면좋습니다.
12. 스텝드라이버전압조절 z축이빡빡하게도는상태에서모터전압만높이면전산볼트또는너트가빨리닳게됩니다. 전산볼트야 m5와너트는저가이지만 z축잘돌아가게설정도안해놓고전압만올리시면안됩니다. 또한전원까지켜놓고돌리시면스텝드라이버가타버립니다. 스텝드라이버전압이부족해서동작이안된다생각하시는분들을위하여전압조절방법을올립니다. 스텝드라이버사진입니다. 예로 a4988 드라이버는약 0.5v 로맞춰져있습니다. 전압조절부의평평한부분이사진상의오른쪽에와있으면 0.5v 정도입니다. 평평한부분을왼쪽에오게하면약 1.2v 최대전압이됩니다. 다른모터쓰실때에는모터스펙을꼭확인하세요. 모터힘이부족해서잘안되는경우는극히적습니다. 전원은필히끄고돌려야합니다.
13. smps 관련문제해결 SMPS 가작동을안할경우내부의팬이도는지안도는지확인합니다. 스위치내부의퓨즈를확인합니다. 예로 220v 2A 규격의안전율이높은퓨즈를사용한경우에도가정집같은곳에선문제가없는편인데산업용전기를쓰는곳은가끔퓨즈가끊어진다합니다. 예로 smsp 내부의최대순간부하는 220v 6A 로되어있을경우 6A 이상의전류가흐르면 smsps 내부의퓨즈가끊어지게되며 smps 분해해서퓨즈갈으셔야합니다. 스위치에넣는퓨즈를 220V 5~6A 로바꿔보세요. 퓨즈이외의문제는 smps 제조사에 A/S 문의를해주시면됩니다.