3D프린터 첫 번째 작품 - 바이스

오늘은 하루종일 3D프린터에 매달려 있던 하루였습니다. 어떤 것을 출력해야 할지 고민을 하다가 일단은 제가 제일 자신있는 부분인 기계쪽을 해보자는 결론이 나와서 가장 기초가 되는 바이스로 결정하였습니다.

바이스란 위 그림과 같이 생긴 것으로 공장이나 작업실, 공방 등에서 많이 사용하는 것으로 어떠한 물건을 고정하여 다른 작업을 하고자 할때 물건을 고정시키는 역을 하는 것이 바이스라고 알고 계시면 됩니다. 바이스의 가장 중요한 부분은 나사축 부분과 물건을 잡는 부분의 높이가 일치해야 한다는 부분입니다. 기계로 가공을 하게되면 나사부 부분이 크게 걱정은 안되지만 3D프린터로 작업을 해야하는 상황에서는 자칫 잘못하면 얇은 부분의 탈락과 나사부 설계가 잘못되어 탭의 역할을 제대로 못하게 되는 경우등 여러가지 상황에 부딪히게 됩니다. 자주 사용을 하다보면 3D프린터의 공차 및 사용오차에 대해 대략적인 감이 오기 때문에 무엇보다 중요한 것은 3D프린터를 자주 사용해야 한다는 결론입니다.

제가 오늘 바이스를 만드는 과정을 차례로 나열하여 설명드리도록 하겠습니다.

 

설계 및 모델링

제가 오늘 작업하려고 한 것은 기계 기능사 및 산업기사 실기 기출문제로 자격증 공부를 하셨던 분들이라면 금방 알아보실 정도로 흔한 바이스 작품입니다.

하지만 3D프린터로 작업을 해야하기 때문에 3D프린터 오차를 조립공차에 적용시켜 설계를 해야해서 조금 까다롭다고 말씀드릴 수 있겠습니다. 2D설계는 AutoCAD를 사용하였으며 3D모델링은 Inventor를 사용하였습니다.

부품은 크게 6개 부품으로 나뉘며 볼트와 핀은 따로 표기하지 않고 볼트는 SCM볼트를 직접 구매하고 핀은 간단하게 3D프린터로 작업하여 출력 사용하였습니다.

 

슬라이싱 프로그램을 통한 G-code생성

부품을 두 개 이상씩 출력을 해보려 하였으나 출력의 품질을 위해 하나하나씩 3D프린터로 출력을 하였습니다. 슬라이싱 프로그램은 3D프린터 제조회사 전용 프로그램인 Cubicreator로 전체적인 프로그램 시스템은 Cura와 동일합니다.

부품 하나씩 슬라이싱을 하면 프로그램 내부에서 출력 시간 및 필라멘트 소모량을 알 수 있습니다.

출력한 부품을 대략적으로 시간을 계산해보니 7시간정도 걸린것 같습니다.

위 그림에서 부품을 여러개씩 올려 놓은 것은 부품 배치를 하나 이상이 가능함을 보여드리기 위해 세 개까지 올려보았습니다.

 

출력

3D프린터가 오랜만에 돌아가는 것을 보니 괜히 심쿵해지더라구요.

한 동안 사용을 하지 않아서 먼지도 쌓이고 레벨링이 걱정이 되었지만 청소도 깨끗하게 하고 프린터 자체 오토레벨링을 해보니 큰 문제가 없어 다행이라 생각되었습니다.

필라멘트는 ABS를 사용하였으며 색상은 아이보리색을 사용하였습니다.

사실 필라멘트가 ABS가 제일 많이 남아서 소진을 위해 PLA대신 ABS를 사용하게 되었습니다.

노즐 온도는 255℃, 베드 온도는 115℃, 프린터 내부온도는 35℃로 설정하였으며 서포트는 사용이 필요한 곳 모두 사용을 하였습니다. 단, 서포트 사용 시작 각도는 60˚로 설정하여 60˚ 이상은 서포트가 필요 없게 하였습니다. 

바닥부분의 정확한 안착을 위해 Raft와 Brim을 고민하였으나 시간적인 면을 더 중요하게 생각하여 Brim을 선택하게 되었습니다. 이렇게 설정하여 출력된 제품의 사진은 아래와 같습니다.

 

가조립

3D프린터 오차를 감안하여 설계에 반영하여서 인지 가조립 상태는 그런대로 만족스러운 부분이었습니다.

잘 들어가지 않는 부분은 서포트를 떼어내고 남은 찌꺼기 부분들이라 후가공을 통해 극복이 가능하다 생각하였습니다.

후가공을 위해 나사부의 원활한 작동을 위해 탭핑기를 사용하여 매끄러운 작동을 하도록 하였으며 부품간 조립이 되는 부분은 M4탭을 내어 실제 볼트를 조립할 수 있도록 하였습니다.

 

완성

탭핑기와 사포를 사용하여 표면이 거친 부분은 사포로 매끄럽게 작업하였으며 탭을 내야하는 부분은 탭핑기를 이용해 나사산을 내어 볼트 조립이 가능토록 하였습니다. 아침 9시부터 시작해서 조금 전 9시쯤 마무리가 되었습니다.

저렇게 간단한 것도 11시간 정도 시간이 소요된다고 보시면 됩니다. 물론 단품을 뽑으신다면 더 적은 시간이 소요되실 겁니다. 사진은 나사부가 작동된다는 것을 보여드리기 위해 이동조 부분을 최대로 벌렸다가 최소로 오므린 사진을 찍어보았습니다. 나사부는 탭핑기를 사용하니 훨씬 부드러웠습니다. 나사부가 필요하신 분들은 탭핑기 사용을 추천드리겠습니다.

조립이 완성되어 작동이 잘 되는 것을 보니 괜히 뿌듯해지고 다음 아이템을 고민하고 있더라구요.

3D프린터는 앞으로 제 작품 위주로 소개해 드리도록 하겠습니다. 그래서 자주 포스팅은 힘들것 같으니 양해부탁드리며 이만 포스팅을 마무리 하겠습니다.

하루하루 행복하세요.^^