고등학생이 학교에서 3D프린터를 제작해보았다! 제작부터 활용까지 살펴보자!

풍무고등학교 동아리 'PRO(로봇과학동아리)'에서 연말에 무엇을 할까 생각하다가, 학교 친구들이랑 그때 당시 말이 많았던 3D 프린터를 만들어보면 어떨까 해서, 3D프린터를 제작하게 되었습니다. 다만 고등학생이 바닥부터 3D프린터의 설계를 하기 힘들기 때문에 관련된 제작 키트를 찾았습니다.

『'Peanut 3D Print Kit'』

아직 대부분의 대학교에도 없는 3D프린터를 고등학교에서 제작 하기로 해서 간단하고, 쉽게 따라 할 수 있고, 가격도 싼 조립 KIT를 찾다 보니 '메이크존의 피넛' 조립 키트가 눈에 띄었습니다. 사실 조립된 3D프린터를 구입해 연구를 해도 되긴 하지만 직접 만들면서 구조를 배우는 것도 좋을 것 같아 학교에 부탁하여 구입하게 되었습니다. (허락해주신 선생님, 학교 감사합니다 :)

메이크존의 'Peanut(피넛)'의 인쇄 크기는 100 X 100 X 120으로 매우 큰 크기가 아니면 다양한 조형물을 프린트할 수 있는 사이즈이고, 언제 어디서나 들고 다니기에도 편해 보입니다. 그럼 직접 만들어 볼까요?

『'Peanut' 조립 과정』

조립하기에 앞서, 3D 프린터를 조립하기 위해서는 다양한 크기의 '육각 렌치'가 필요합니다. M3, M4, M5 사이즈의 나사가 사용되니 꼭 준비해주세요 :) 참고로, 모든 조립 과정은 프매씨 저와 동아리 부원이 함께 제작하였음을 알려드립니다 :) 또 모든 과정의 사진이 없다 보니 간단히 참고 해주세요!

[정말 많은 부품들…]

도착한 피넛 프린트 부품들 입니다. 정말 많죠 @_@. 사진에는 스탭 모터와 알류미늄 바디, 다양한 나사의 종류, 아크릴 바디가 보입니다. 육각 렌치는 저희 집에 세트로 있다 보니 직접 챙겼습니다! 부품을 진열 해보니까 과학실 책상 2개를 전부 써도 모자라더라고요. 또, 부품을 잃어버리면 안되기 때문에 주의했습니다.

[X축 레일을 모르고 끼운….]

3D프린터 만들기 첫 시작은 'Y축 레일'을 아크릴 가이드에 장착하는 것 입니다. 원래는 Y축 레일을 끼워야 하는데 지금 사진을 보니 X축 레일을 끼웠어요 ㅠ_ㅠ. 이 실수는 한참 뒤에 알아내고 Y축 레일로 바꿔 끼웁니다. 이때부터 실수를.....

[스테핑 모터 끼우는 모습]

다음에 스테핑 모터(StepMotor, 스탭모터)라고 불리는 모터를 양쪽 2부분에 끼웁니다. 여기서 꼭 스프링 와셔, 일반 와셔와 함께 끼워주셔야 합니다. 스탭 모터를 꽉 조여서 끼워주기 때문에 자칫 하면 아크릴 판이 부셔지는 경우가 생길 수 도 있습니다. 다만 초기 부분에는 스탭 모터의 나사를 꽉 조여주지 마세요! 추후에 위치를 조정해야 합니다 ㅎ_ㅎ.

[스테핑 모터를 끼운 모습, 이때 실수를 발견!]

이렇게 스탭 모터를 양쪽에 장착하면, 세울 수 있습니다. 저희가 이때 X축 레일을 끼웠다는 사실을 알아 챘습니다. 그래서 바꿔 끼웠죠.

[Y축 레일을 제대로 끼운 모습]

이렇게 Y축 레일을 제대로 끼웠습니다. 조금만 늦게 알아챘더라면, 다 분해하고 다시 끼우고.. 고생의 길이 보이네요 ^^:;

[벨트 축을 끼운 모습]

이제 배드의 벨트를 끼우기 위해 축을 만들어 줍니다. 이때 사용된 부품들은 큰 와셔, 베어링, 일반 와셔 일겁니다. 이때 일반 와셔를 2~3개 끼우셔서 스탭 모터와 높이를 맞춰주셔야 합니다.

[스테핑 모터에 축을 끼운 모습]

[스테핑 모터의 축과 축의 높이를 확인하는 모습]

스테핑 모터에 레일이 걸려 움직일 수 있는 축을 끼운 후 다른 축과 높이를 살펴보고 있습니다. 다른 축과 높이가 맞지 않다면 스테핑 모터에 큰 무리가 가거나 출력물의 품질이 떨어질 수 있으니 꼭 정밀히 높이를 맞춰야 합니다. 그리고 보니 사용한 스테핑 모터의 모델명이 참 기네요… (42HS40-1704JA05-019) 제조 년도가 14년 7월 인 것을 보니 얼마 되지 않은 것 같습니다. 당시 11월 이였습니다!

[Z축이 될 스테핑 모터에 스프링 축을 끼운 모습]

Z축이 될 스테핑 모터에 스프링 축을 끼운 모습 입니다. 이 부분에 매우 긴 철봉을 끼울 것 이기 때문에 모터에 무리가 안가고 전체적인 축이 흐트러지는 것을 방지 하기 위해 스프링 축을 끼우는 것 같습니다.

[Y축에 배드와 스위치를 끼운 모습]

피넛 3D프린터는 Y축에 배드가 있습니다. 알루미늄 블럭 3개로 높이를 높인 후 배드를 끼웠습니다. 또, Y축 스위치를 끼웠는데요? 혹시 Y축에 있는 배드가 스위치를 잘 누르는지 꼭 확인해야 합니다. 이제 이 부분에 Y축 벨트만 끼워진다면 완성이 될 것 같네요.

[벨트를 장착한 모습]

이렇게 Y축 벨트를 끼우면 끝! 배드를 움직이면서 잘 움직이는지 확인합니다. 벨트의 장력이 너무 쌔면 스테핑 모터의 위치를 조절해 힘을 조절합니다. 힘이 적당하다고 생각되면 완전히 조여주세요.

[Y축 제작 완료!]

이렇게 알루미늄 배드를 끼우고 하면 Y축 제작 끝!

뿌듯 합니다.

[이제 X축 조립!]

부원들이 X축과 Z축의 기본이 되는 부분을 완성해두었습니다.

비슷한 과정을 거치고, 다른 부분이 있다면 현재 X축 스위치가 미리 끼워져 있네요.

[필라멘트가 나오는 부분]

히팅 블록이라고 불리는 부분 입니다. 필라멘트가 녹아서 나오는 부분이에요! 피넛의 필라멘트 구경은 0.4mm로 다른 프린트와 비슷합니다.

[X축 벨트 축!]

Y축과 비슷한 과정으로 X축도 벨트를 위한 축을 끼웁니다.

[이번엔 Z축 레일]

Z축은 긴 철봉으로 움직이기 때문에 철봉에 맞는 축을 끼웠습니다.

저 검은색 알루미늄 멋있지 않나요?

[이렇게 X축도 완성!]

X축도 벨트를 끼우고 완성!

[Z 스위치를 누르기 위한 나사]

Z축이 X축과 같이 움직이기 때문에 X축에 Z 스위치를 누르기 위한 나사를 끼웠습니다.

제일 긴 나사를 사용해야 Z축 조정할 때 편해요!

[익스트루더 제작]

익스트루더(필라멘트를 밀어내는 부분) 같은 경우 3D프린터로 만들어진 부품을 사용합니다. 아무래도 가격을 내리기 위해서가 아닐까 하네요. 필라멘트를 정확히 밀어내기만 하면 되니까 괜찮은 것 같습니다.

[이제 바디를 제작합니다]

이제 3D 프린터의 전체적인 바디를 제작합니다!

[Z축 철봉이 끼워질 곳]

Z축 철봉이 끼워질 곳 입니다.

[Y축을 바디에 끼운 모습]

드디어 이제 3D 프린터의 모습을 갖춰가는 군요! 미리 제작한 Y축을 바디에 끼워서 고정합니다.

[손잡이를 위한 프로파일]

바디 윗 부분에는 손잡이를 끼우기 위한 프로파일을 미리 끼웁니다.

[바디를 고정하기 위한 프로파일]

아래 부분에도 바디를 고정하기 위한 프로파일을 끼웁니다.

[Z축, X축 바디 조립]

이제 미리 만든 축에 철봉을 끼우고 X축을 그 위에 끼웁니다.

아래 부분도 잘 끼워졌는지 확인!

[Z축 스테핑 모터에 스크류 바(?)]

Z축 스테핑 모터에 스크류 바(?)를 끼웁니다. 이 부분이 돌아가면서 높이를 이제 조절할거에요.

[전자부 파트 빼고 완료된 모습]

이제 3D 프린터를 위한 전자부 파트를 빼고 모든 부분이 완료되었습니다.

『'Peanut' 전자부 조립 과정』

[아두이노 MEGA 2560, Ramps 1.4]

아두이노와 Ramps 1.4를 사용하네요.

[스테핑 모터 드라이브]

스테핑 모터 드라이브를 끼웁니다.

방열판이 예뻐요!

[배선 시작!]

이제 공포의 배선을 시작합니다.

배선할 때 선 하나라도 잘못 꼿아서 작동시키면 고장 난다고 해서 여러 번 검사했습니다.

[X축 스위치 선]

[Y축 스위치 선]

[히팅 블럭, 온도 센서 선]

[Z축 스위치 선]

[힘든 선 정리]

사실은 더 많지만, 일부분만 찍어서… 선 정리가 제일 힘들었습니다. 선을 쭉 배서 정리 또 정리

[앞부분 장식 'Peanut']

[측면 부분 장식 'PEANUT']

제일 마지막은 장식품을 끼웠습니다 :)

완성!!!

왜 정작 완성 사진은 없을까요..

『'Peanut' 프린터 테스트』

[작동 테스트!]

메이크존에서 제공된 프로그램을 넣고,

USB 케이블을 연결해 프린팅 테스트를 진행했습니다!

[테스트로 프린트한 아무무!]

저는 LOL을 좋아하기 때문에 3D-BOX라고 하는 사이트에서 아무무를 골라 프린트 해보았습니다.

[울고 있는 아무무]

아무무가 울고 있습니다 ㅠ_ㅠ....

좀 거친 부분을 사포로 다듬고 미술 잘하는 친구에게 채색만 맡기면

아무무랑 똑같을 것 같네요.

근데 함정이 있다면 스텐딩이 안됩니다..

선생님의 요청으로 좌뇌와 우뇌도 뽑아 보았습니다 ㅋ_ㅋ

별의 커비도 뽑아 보았어요!

공부하라는 펜으로 채색도 해보았습니다.

학교 축제 때는 3D프린터로 XMAS라는 문구를 만들어 전시도 했었구요!

이쁘죠?

이렇게 여러 개 성공적으로 프린트 된 출력물들을 전시도 했었습니다.

(소울젬? 쿨럭… 쿨럭…)

이렇게 3D프린터 제작부터 완성까지!

학교에서 3D프린터를 이용한 활동 또한 보여드렸습니다!

재미있으셨나요?

이상 프매씨 이였습니다 :)

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BEST 게시물 감사합니다 ㅠ_ㅠ...

많은 분들이 설계부터 하지않아서 실망하시는 것 같지만 조립도 힘들었어요 ㅠ-ㅠ.