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3D 프린터로 <초코봇> 프린팅하기

2014. 9. 10. 10:18
  




 프린터 기종

 UP Plus 2

 노즐 온도 (℃)

260 / 210 

 배드 온도 (℃)

110 / 50

 레이어 높이 (mm)

 0.2

 모델 높이 (mm)

 300

 사용 필라멘트

 PLABS Silver, Brown PLA

 PLABS Black, Natural HIPS


안녕하세요. 토이 메이커3D에 오신 걸 환영합니다. 즐거운 한가위 보내셨는지요. 새로운 작업물을 소개하기 앞서 기쁜 소식을 전하려합니다. 일전에 블로그에서 선보인 <로봇 퍼펫>이 전세계 3D데이터 공유사이트인 Thingiverse의 메인 화면에 소개되었습니다. 아래 이미지 보시면 화면 중앙에 낮익은 캐릭터가 보이시죠? 앞으로 더욱 분발해서 Thingiverse의 헤드라인을 장식하는 날이 왔으면 좋겠습니다.



 다시 작업물 소개로 돌아와서, 이번에 소개할 캐릭터의 이름은 <초코봇>입니다. 한눈에 봤을 때 먹음직스런 초콜릿이 연상되어 이렇게 이름을 지어줬습니다. 출력에 사용된 3D 프린터는  UP Plus2, 로봇을 모델링한 그래픽 툴은 Autodesk Maya, 사용 필라멘트는 Plabs사의 PLA와 HIPS입니다. 새 작업에 들어가기 앞서 기존과 다른 시도를 하고 싶었기 때문에 <초코봇>의 경우 로봇의 관절을 움직일 수 있도록 계획을 세웠습니다. 그래서 아래 이미지와 같이 목, 어깨, 손목, 발목 등 관절부위에 사용될 조인트와 조인트가 들어갈 홈을 제작하였습니다.



프린팅 재료에도 변화를 주었습니다. UP Plus 3D 프린터의 경우 노즐 온도가 260도로 고정되어 있었기 때문에 전용 ABS를 사용하거나 HIPS와 같은 대체 필라멘트를 사용해야 했습니다. 하지만 UP Software 2.0 버전부터 PLA를 지원하여 노즐온도가 210~220도로 낮출 수 있게 되었습니다. PLA의 경우 ABS보다 강도가 떨어지고 후가공이 어렵다는 단점이 있지만, 수축과 들뜸 현상이 적고 ABS처럼 메스꺼운 가스를 발생하지 않아 저 같은 실내 사용자에게 쾌적한 작업 환경을 제공하였습니다. 



PLA를 재료로 쓸 때 냉각팬을 함께 사용하면 몇 가지 이점이 있습니다. 냉각팬이 빠르게 가열된 필라멘트를 굳혀서 녹아내릴 틈을 주지않고 그대로 조형을 유지시켜 줍니다. 특히 냉각팬을 사용하면 라프트와 서포트를 제거할 때 상당히 수고를 덜어낼 수 있습니다. 대신 레이어 간의 접착력을 약화시켜 조형물의 강도를 떨어뜨리고 조형 중에 배드에서 이탈시키는 문제를 야기할 수 있으니 테스트를 통하여 적절히 냉각팬을 활용하는 것이 중요합니다. 냉각팬이라고 해서 특별한 것은 없고 주위에서 쉽게 구할 수 있는 저렴한 USB 선풍기를 구입하여 사용하면 충분합니다.



단, 재료로 ABS 또는 HIPS를 사용할 때 냉각팬을 사용하는데 있어 주의가 필요합니다. ABS와 HIPS는 강도가 PLA보다 강하고 샌딩작업과 같은 후가공이 용이하다는 장점을 갖고 있습니다. 하지만 면적이 넓거나 큰 물체를 조형할 때 수축이 일어나 형태를 일그러뜨리고 바닥 일부가 배드에서 떨어지는 들뜸 현상이 발생합니다. 냉각팬은 주위 온도를 급속도로 낮추기 때문에 이러한 수축과 들뜸현상을 촉진시키는 문제를 야기합니다.  



챔버를 사용하면 수축과 들뜸 현상을 어느 정도 해결할 수 있습니다. 챔버란 3D 프린터의 출력 공간을 둘러싸고 있는 일종의 막이라고 생각하시면 되는데, 외부로부터 공기유입을 차단하여 조형이 이뤄지는 중에 일정한 온도를 유지시키는 역할을 합니다.  최근에 출시되고 있는 3D 프린터의 경우 챔버가 함께 갖춰진 경우가 많지만, 그렇지 않더라도 쉽게 챔버를 구축할 수 있습니다. 간단히 3D 프린터를 플라스틱 봉투로 감싸 챔버로 사용하기도 하고, 폼보드와 아크릴판을 이용하여 상자 형태의 챔버를 쉽게 만들어 사용할 수 있습니다. 챔버 내부 온도가 너무 높으면 3D 프린터의 보드와 모터에 무리가 갈 수 있으니 적정한 온도로 유지시키는 것이 중요합니다. 제 경우에는 챔버 내부온도를 40도로 유지하여 사용하고 있습니다. 



이번에 작업한 <초코봇>의 경우 처음부터 끝까지 접착제를 사용하지 않고 조립할 수 있도록 하는 것이 목표였습니다. 물론 3D 소프트웨어에서 계산한 것과 실제 출력시 오차로 인하여 일부 고정핀과 홈 사이가 헐거운 상황이 발생할 수 있지만, 그럴 경우에만 약간의 접착제로 잡아주시면 될 거라 봅니다. 그리고 저는 도색을 하는 대신 여러가지 색상의 필라멘트를 사용하여 색을 표현했습니다. 출력 때마다 필라멘트를 교체하는 번거로움은 있었지만, 필라멘트의 고유의 특성만으로 멋진 작품이 될 수 있다는 것을 보여드리고 싶었습니다. 위에 나열된 이미지들을 보면서 차례차례 조립을 완성해 보세요. 이상 토이메이커 3D의 <초코봇> 제작기였습니다.



토이메이커 3D에 소개된 모델들은 3D 데이터 공유 커뮤니티인 싱기버스( http://www.thingiverse.com/Mooncon/designs)에서 서비스되고 있습니다. 비상업적 용도에 한하여 자유롭게 이용하실 수 있으며, 3D 프린팅 관련 작업 및 교육 문의는 이메일(manuyel@naver.com)로 부탁드립니다. 포스팅이 유익했다면 아래 공감 버튼 꾸욱!


  1. MadeInNeverland 2014.09.10 10:55 신고  address  modify / delete  reply

    오오! 대단하십니다. 3D 프린터에 관심이 많은 저로서는 매우 흥미로운 포스팅이였습니다. 감사합니다~!

    • 벤머씨 2014.09.10 11:41 신고  address  modify / delete

      직접 블로그에 방문하셔서 댓글까지 남겨주셔서 감사합니다. 앞으로 더욱 흥미로운 포스팅 준비하겠습니다. ^^