CORE XY 구동방식 (조립) 3D프린터 설계제작 김 경 현 지음
김 경 현 3D프린터 교육, 강의 전문 DIY연구소 대표다. 산업용 플라스틱사출성형기를 설계하며 LG전선에서 최다특허출원상을 수상한 경력이 있다. 금형 없이 플라스틱사출성형이 가능한 3D프린터의 무한한 가능성에 매력을 느껴 3D프린팅 시장에 뛰어들었다. 한국콘텐츠진흥원의 3D프린터 메이커스리그 1기 수료후 현재 3D프린터 교육, 강의 중이다. 홈페이지 http://cafe.daum.net/diylab 이메일 kimgyunghyun@hanmail.net - 1 -
CORE XY 구동방식 3D프린터 렙랩기반 3D프린터를 분류하면 카르테지안(Cartesian), 델타(Delta), 폴라(Polar), 스카라 (Scara), 파우더(Powder), UV레진(Resin) 등 다양한 방식으로 나누어진다. X/Y/Z축 동작은 프 린터에서 중요한 부분으로 모터의 회전운동을 선형운동으로 변형시켜 위치 값을 지정하는 역 할을 한다. 움직임의 정확도는 출력물의 품질을 결정한다. X/Y/Z축의 구동방식은 렙랩 (RepRap : Replicating Rapid Prototyper) 오픈소스의 다양한 방식을 분류하는 키워드가 되었 다. 모델에 따라 프레임의 구성이 달라지며 구동부가 담당하는 축에 따라 유형과 장단점이 나 누어진다. 그림 1. RepRap - 2 -
CORE XY 구동방식은 헤드부분이 X,Y축으로 움직이고 Bed가 Z축으로 움직이는 카르테지안 (Cartesian) 방식으로 분류된다. 1) 카르테지안(Cartesian) 방식 : 헤드부분과 베드부분이 X,Y,Z축을 나누어 담당하여 움직이는 구동방식으로 쉽게 접할수 있는 방식이다. 아래 그림은 정면에서 X축(좌우로 이동하는 축), Y 축(앞뒤로 이동하는 축), Z축(상하로 이동하는 축) 구동방식을 보여준다. 그림 2. 카르테지안 구동방식 Cartesian XY Head : Darwin, RapMan, Ultimaker (Core XY) Cartesian XZ Head : Mendel, Juxley, Prusa i3 (Core XZ) Cartesian Z Head : Makerbot, Bamboo Printer Cartesian X Head : Up! Cartesian XYZ Head : QU-BD (1) 다윈방식 : 렙랩의 첫 모델이다. Head가 XY축으로 움직이고, Bed가 Z축으로 움직이는 경 우로 Cartesio, Tantillus, CoreXY 모델이 있다. (2) 멘델방식 : 렙랩의 두 번째 모델이다. Head가 XZ축으로 움직이고, Bed가 Y축으로 움직이 는 경우로 Prusa i3, Huxley, Mendel 모델이 있다. 근래 국내 대다수의 방식으로 제품크기 대 비 프린팅사이즈가 작다. 구조적으로 안정적이다. 헉슬리는 렙랩의 세 번째 모델이나 실험단 계에 있다. (3) Makerbot : Head가 Z축으로 움직이고 Bed가 XY축으로 움직이는 경우로 제품크기대비 프 린팅 영역이 작다. (4) UPI : Head가 X축으로 움직이고, Bed가 YZ축으로 움직이는 경우. - 3 -
그림 3. CORE XY 구동원리 (1) - 4 -
그림 4. CORE XY 구동원리 (2) - 5 -
그림 5. CORE XY 구동원리 (3) - 6 -
그림 6. CORE XY 구동원리 (4) - 7 -
그림 7. CORE XY 구동원리 (5) 노즐이동방향 (벡터합산) 좌측모터(L) 우측모터(R) 우측45도 상향이동 ( ) - 우회전 ( ) 좌측45도 하향이동 ( ) - 좌회전 ( ) 우측45도 하향이동 ( ) 우회전 ( ) - 좌측45도 상향이동 ( ) 좌회전 ( ) - 우측이동 ( ) 우회전 ( ) 우회전 ( ) 좌측이동 ( ) 좌회전 ( ) 좌회전 ( ) 하향이동 ( ) 우회전 ( ) 좌회전 ( ) 상향이동 ( ) 좌회전 ( ) 우회전 ( ) - 8 -
2) 델타(Delta) 방식 : Head가 XYZ축으로 한번에 움직이고 베드가 고정되어 있는 방식이다. Head가 무거우면 구동부의 효율성이 떨어지며 외각으로 갈수록 정밀도가 떨어지며 펌웨어로 마를린을 사용한다. Rostock, Kosei, Cerberus, Delta-Pi, Trap 모델이 있다. 그림 8. 델타 구동방식 3) 기타방식 : Polar, Scara, Robot-arm, Powder, Laser Cutter, UV Resin, Compliant 등. - 9 -
제1장 CORE XY 구동방식 3D프린터 조립 1.1. 부품 확인 page 13 1.2. 스킨 조립 page 17 1.3. 박스 부품 page 27 1.4. 하단판 조립 page 30 1.5. LCD 조립 page 32 1.6. 메인보드 조립 page 36 1.7. 베드판 조립 page 40 1.8. 상부프레임 조립 page 44 1.9. 기둥프레임 조립 page 50 1.10. 노즐 조립 page 54 1.11. 덕트/배선 조립 page 57 1.12. 중간 테스트 page 69 1.13. 중간판 조립 page 77 1.14. 마무리 조립 page 80 1.15. 완성 page 95-10 -
CORE XY 구동방식 3D프린터 조립 부품 확인 스킨 조립 박스 부품 하단판 조립 LCD 조립 메인보드 조립 베드판 조립 상부프레임 조립 기둥프레임 조립 노즐 조립 덕트/배선 조립 중간 테스트 중간판 조립 마무리 조립 완성 - 11 -
제1장 CORE XY 구동방식 3D프린터 조립 (주)오픈크리에이터즈(Open Creators)사의 마네킹(Mannequin)모델을 선정하여 CORE XY 구동 방식 3D프린터 조립 방법 설명을 시작한다. 마네킹은 준 자작(Semi-DIY) 3D프린터 모델이다. 준 오픈 소스(Semi-Open Source) 3D프린터이며 국내에서 많이 만들어진 모델이라 생각된다. 제품의 정확한 명칭은 Mannequin 3D Printer Kit 이다. 본 조립 설명을 처음부터 마지막까지 차례대로 해 나가면 누구나 마네킹 프린터를 조립할 수 있는 것을 목표로 만들었다. 상용프린 터사의 출력 노하우가 적용되어 정밀한 편이다. 조립은 난이도가 낮은 편으로 13단계의 설명 서대로 조립하면 간단하고 출력까지 4시간이면 가능하다. 준비물은 포장박스 속에 모두 있다. 아래 그림처럼 포장박스에 조립도를 보여주어 어떤 구조인지 사전에 이해하는데 도움을 준다. 그림 1.1. 마네킹 포장박스 - 12 -
1.1. 부품 확인 그림 1.2. 스킨세트 그림 1.3. 설명서 - 13 -
그림 1.4. 전체부품 그림 1.5. 부품명칭 - 14 -
그림 1.6. 설명서 (1) 그림 1.7. 설명서 (2) - 15 -
그림 1.8. 설명서 (3) - 16 -
1.2. 스킨 조립 그림 1.9. 스킨조립 (1) : 조립시작 - 17 -
그림 1.10. 스킨조립 (2) : 탄성 높은 종이접기 기분의 플라스틱 재질 그림 1.11. 스킨조립 (3) : 양옆면하단부 보강판 - 18 -
그림 1.12. 스킨조립 (4) : 양옆면하단부 보강판 그림 1.13. 스킨조립 (5) : 중앙전선덕트 보강판 - 19 -
그림 1.14. 스킨조립 (6) : 양옆면상단부 보강판 - 20 -
그림 1.15. 스킨조립 (7) : 양옆면 커버역할의 종이재질 스킨 그림 1.16. 스킨조립 (8) : 손잡이 부분에 상단부 보강판 끼워 조립 - 21 -
그림 1.17. 스킨조립 (9) : 손잡이 부분에 상단부 보강판 끼워 조립 - 22 -
그림 1.18. 스킨조립 (10) : 손잡이 부분에 상단부 보강판 끼워 조립 완성 - 23 -
그림 1.19. 스킨조립 (11) : 자석 이용한 탈부착식 베젤판과 전면커버 스킨 - 24 -
그림 1.20. 스킨조립 (12) : 자석 이용한 탈부착식 베젤판과 전면커버 스킨 - 25 -
그림 1.21. 스킨조립 (13) : 완성 - 26 -
1.3. 박스부품 그림 1.22. 박스부품 (1) : 첫 번째 박스 - 어댑터, 케이블, 모터, 필라멘트걸이, SD카드 - 27 -
그림 1.23. 박스부품 (2) : 두 번째 박스 - 메인보드, LCD, 노즐, 피더, 샘플필라멘트, 튜브 - 28 -
그림 1.24. 박스부품 (3) : 세 번째 박스 - 케이블, 노즐클리너, 고무발, 서포트, 렌치, 볼트 - 29 -
1.4. 하단판 조립 그림 1.25. 하단판 조립 (1) : 전체무게 지탱할 실리콘 고무발을 육각렌치로 하단판에 조립, - 30 -
그림 1.26. 하단판 조립 (2) - 31 -
1.5. LCD 조립 그림 1.27. LCD 조립 (1) : 컬러 LCD패널을 숏 서포터, 브라켓과 결합 - 32 -
그림 1.28. LCD 조립 (2) : 컬러 LCD패널을 숏 서포터, 브라켓과 결합 - 33 -
그림 1.29. LCD 조립 (3) : 하단에 고정 - 34 -
그림 1.30. LCD 조립 (4) - 35 -
1.6. 메인보드 조립 그림 1.31. 메인보드 조립 (1) : 3D프린터를 움직이게 하는 두뇌부 - 36 -
그림 1.32. 메인보드 조립 (2) : 하단판에 조립. 컬러LCD패널에 연결 - 37 -
그림 1.33. 메인보드 조립 (3) - 38 -
그림 1.34. 메인보드 조립 (4) - 39 -
1.7. 베드판 조립 그림 1.35. 베드판 조립 (1) : 3D 출력물이 만들어지며 Z축 연결로 상하이동하는 중간판 - 40 -
그림 1.36. 베드판 조립 (2) : 프린터 Z축으로 베드판 중간에 끼워 상하이동 시키는 모터 - 41 -
그림 1.37. 베드판 조립 (3) - 42 -
그림 1.38. 베드판 조립 (4) - 43 -
1.8. 상부프레임 조립 그림 1.39. 상부프레임 조립 (1) : 노즐부의 운동장치가 되어줄 상부프레임 - 44 -
그림 1.40. 상부프레임 조립 (2) : 기둥을 달고 중간에 베드판 끼운다. - 45 -
그림 1.41. 상부프레임 조립 (3) - 46 -
그림 1.42. 상부프레임 조립 (4) - 47 -
그림 1.43. 상부프레임 조립 (5) - 48 -
그림 1.44. 상부프레임 조립 (6) - 49 -
1.9. 기둥프레임 조립 그림 1.45. 기둥프레임 조립 (1) : 하단판 양 끝에 기둥프레임 조립 - 50 -
그림 1.46. 기둥프레임 조립 (2) : 상부프레임 양 끝에 기둥을 맞춘다. - 51 -
그림 1.47. 기둥프레임 조립 (3) - 52 -
그림 1.48. 기둥프레임 조립 (4) - 53 -
1.10. 노즐 조립 그림 1.49. 노즐 조립 (1) : 움직이며 필라멘트 녹여 출력물 뽑아 주는 노즐 결합 - 54 -
그림 1.50. 노즐 조립 (2) - 55 -
그림 1.51. 노즐 조립 (3) - 56 -
1.11. 덕트/배선 조립 그림 1.52. 덕트/배선 조립 (1) : 배선정리 스킨 - 57 -
그림 1.53. 덕트/배선 조립 (2) : 설명서 참조하여 베일 선들을 색상 따라 주의하여 체결 - 58 -
그림 1.54. 덕트/배선 조립 (3) - 59 -
그림 1.55. 덕트/배선 조립 (4) - 60 -
그림 1.56. 덕트/배선 조립 (5) - 61 -
그림 1.57. 덕트/배선 조립 (6) - 62 -
그림 1.58. 덕트/배선 조립 (7) - 63 -
그림 1.59. 덕트/배선 조립 (8) - 64 -
그림 1.60. 덕트/배선 조립 (9) - 65 -
그림 1.61. 덕트/배선 조립 (10) - 66 -
그림 1.62. 덕트/배선 조립 (11) - 67 -
그림 1.63. 덕트/배선 조립 (12) - 68 -
1.12. 중간 테스트 그림 1.64. 중간 테스트 (1) - 69 -
그림 1.65. 중간 테스트 (2) - 70 -
그림 1.66. 중간 테스트 (3) - 71 -
그림 1.67. 중간 테스트 (4) - 72 -
그림 1.68. 중간 테스트 (5) - 73 -
그림 1.69. 중간 테스트 (6) - 74 -
그림 1.70. 중간 테스트 (7) - 75 -
그림 1.71. 중간 테스트 (8) - 76 -
1.13. 중간판 조립 그림 1.72. 중간판 조립 (1) : 배선을 깔끔하게 가려준다. - 77 -
그림 1.73. 중간판 조립 (2) - 78 -
그림 1.74. 중간판 조립 (3) - 79 -
1.14. 마무리 조립 그림 1.75. 뒷판 부착 그림 1.76. 피더 결합 (1) : 필라멘트 연결시키는 피더를 결합 - 80 -
그림 1.77. 피더 결합 (2) : 하부 충전기 접속부, 메인보드 전원부 확인 - 81 -
그림 1.78. 피더 결합 (3) - 82 -
그림 1.79. 피더 결합 (4) - 83 -
그림 1.80. 출력 테스트 (1) - 84 -
그림 1.81. 출력 테스트 (2) - 85 -
그림 1.82. 출력 테스트 (3) - 86 -
그림 1.83. 출력 테스트 (4) - 87 -
그림 1.84. 출력 테스트 (5) - 88 -
그림 1.85. 출력 테스트 (6) - 89 -
그림 1.86. 출력 테스트 (7) - 90 -
그림 1.87. 출력 테스트 (8) - 91 -
그림 1.88. 옆스킨 결합 : 먼지 등 이물질 막아줄 옆스킨 그림 1.89. 스킨 결합 (1) : 만들어둔 스킨 - 92 -
그림 1.90. 스킨 결합 (2) - 93 -
그림 1.91. 스킨 결합 (3) - 94 -
1.15. 완성 그림 1.92. 완성 - 95 -
그림 1.93. 소프트웨어 사용 (1) - 96 -
그림 1.94. 소프트웨어 사용 (2) - 97 -
그림 1.95. 소프트웨어 사용 (3) - 98 -
그림 1.96. 소프트웨어 사용 (4) - 99 -
그림 1.97. 소프트웨어 사용 (5) - 100 -
그림 1.98. 소프트웨어 사용 (6) - 101 -
그림 1.99. 소프트웨어 사용 (7) - 102 -
그림 1.100. 소프트웨어 사용 (8) - 103 -
3D프린터 CORE XY 구동방식 전자책 출간일 : 2015년 12월 2일 지은이 : 김경현 출판사 : 퍼플 주소 : 서울시 종로구 종로1가1번지 홈페이지 : www.kyobobook.co.kr c 김경현 2015 * 이 책 내용의 전부 또는 일부를 재사용하려면 반드시 저작권자의 동의를 받으셔야 합니다. - 104 -