DVD 드라이브로 3D 프린터 만들기 - 3부

사용하지 않는 DVD 드라이브(ODD)로 소형 3D 프린터를 만들어 봤습니다.

이번 만들기는 할 말이 많아서 총 4부로 나누어 글을 작성했습니다.
1부 - 제작 동기, 참고 자료 조사, 필요한 부품과 재료 정리, 부품과 재료 준비
2부 - 설계
3부 - 부품 제작과 조립
4부 - 전체 조립, 작동 시험, 제작 후기

▉  부품 제작과 조립

부품은 포멕스를 직접 가공하거나 Creality3D Ender-3로 출력을 해서 만들었습니다.
Ender-3로 만들어진 부품이 다른 부품과 조립이 잘 되는지 확인을 하고, 잘못된 설계를 수정하거나 치수가 맞이 않는 부분은 손으로 가공해서 부품을 제작했습니다.

▋  멀티툴 브라킷 제작

FFF방식의 3D 프린터는 고질적인 단점이 있습니다.
솔기가 반드시 생긴다는 문제입니다.
노즐의 이동을 잘 조절해서 솔기를 내부로 숨기는 기술이 있지만 완벽하지 않습니다.

아래 사진을 보시면 나사가 지나갈 구멍에 솔기가 생긴 것을 확인 할 수 있습니다.
솔기를 제거하지 않으면 나사가 들어가지 못하는 문제가 생깁니다.

Ender-3로 뽑은 멀티툴 브라킷에서 솔기와 같은 불필요한 부분을 정리했습니다.
Z축 슬라이더에 멀티툴 브라킷의 위치를 정확하게 잡고 나사 구멍의 위치를 표시했습니다.
위치가 틀어지지 않게 조심하면서 표시된 위치에 나사 구멍을 뚫었습니다.
나사로 멀티툴 브라킷을 Z축 슬라이더에 단단히 고정했습니다.

Ender-3로 뽑은 멀티툴 브라킷

멀티툴 브라킷이 장착된 Z축 슬라이더

▋  핫엔드 마운트 제작

FFF방식의 3D 프린터엔 단점이 하나 더 있습니다.
모서리가 정확하게 출력되지 않는 문제가 있습니다.
노즐이 예각 모서리를 지나갈 때면, 감작스러운 방향 전환의 어려움으로 모서리에서 머무는 시간이 길어집니다.
머무는 시간만큼 모서리에 원료가 더 쌓이게 되어 설계보다 두꺼워지는 문제가 있습니다.
노즐의 이동과 익스트루더를 미세하게 제어하는 3D 프린터는 이런 문제가 덜 하지만, Ender-3는 그 문제를 완벽하게 잡아주지 못 합니다.

이런 문제로 핫엔드가 바로 조립되지 않아 수공구로 두꺼운 부분을 제거했습니다.

Ender-3로 뽑은 핫엔드 마운트

핫엔드가 조립된 핫엔드 마운트

핫엔드 마운트가 멀티툴 브라킷에 단단히 고정이 될 수 있도록 돕은 너트를 핫엔드 마운트에 붙였습니다.
너트가 빠지지 않도록 같은 원료로 완전히 고정시켰습니다.

너트가 끼워진 핫엔드 마운트

완성된 핫엔드 마운트

▋  팬덕트 제작

서포트 없이 뽑을 수 있게 설계를 한 팬덕트는 Ender-3로 뽑은 후에 간단한 후처리로 완성을 했습니다.

Ender-3로 뽑은 팬덕트

아래 사진을 보면 노즐을 향하는 팬덕트의 끝이 출력물에 닿지 않으면서 노즐에 가깝도록 설계된 것을 확인할 수 있습니다.

핫엔드, 팬쿨러가 조립된 팬덕트

Z축 슬라이더에 핫엔드가 장착된 모습

▋  익스트루더 제작

익스트루더는 설계 수정과 제작을 여러번 반복했습니다.
스텝모터에서 발생한 열로 PLA 제질로 만들어진 익스트루더에 변행이 발생하는 문제가 있었습니다.
익스트루더로 전도되는 열을 줄이기 위해, 익스트루터와 스텝모터 사이에 통풍 공간을 만들어 주는 와샤를 추가했습니다.
그리고 변행이 가장 심하게 발생하는 용수철의 힘을 받는 부분을 더욱 튼튼하게 만들었습니다.

Ender-3로 뽑은 익스트루더 부품과 부속품

스템모터에 조립된 익스트루더

익스트루더를 튼튼하게 만드는 것만으로 변형을 완벽하게 막을 수 없어서 ‘전체 조립’ 단계에서 스텝모터를 식히는 팬쿨러를 추가했습니다.

골격 구조물에 달린 익스트루더와 팬쿨러

▋  영점스위치 제작

형상이 단순한 영점스위치는 쉽게 만들었습니다.
제어보드와 영점스위치를 이어주는 전선은 UTP 케이블 속에 있는 단선을 사용했습니다.

Ender-3로 뽑은 영점스위치 브라킷

슬라이더에 조립된 영점스위치

▋  X축 슬라이더 브라킷 제작

X축 슬라이더 브라킷은 Ender-3에서 깔끔하게 출력이 되어 후가공은 없었지만 조립이 어려웠습니다.
Y축 슬라이더 위에 X축 슬라이더가 정확히 수직으로 조립하는 것이 꽤 까다로웠습니다.

X축 슬라이더 브라킷을 Y축 슬라이더 위에 정확히 수직으로 놓고 Y축 포멕스에 나사 구멍 위치를 표시했습니다.
위치가 틀어지지 않도록 조심하면서 나서 구멍을 미리 뚫은 다음에 브라킷을 나사로 고정했습니다.
브라킷 위에 올라가는 X축 슬라이더는 이미 있는 구멍에 맞춰 나사로 고정했습니다.

Ender-3로 뽑은 X축 슬라이더 브라킷

Y축 슬라이더에 장착된 X축 슬라이더 브라킷

▋  작업대 제작

Y축 위에 X축이 올라가는 것으로 설계가 변경되면서 작업대를 최대한 낮게 만들어야 했습니다.
X축 슬라이더의 스텝모터에 작업대의 볼트와 너트가 닿지 않게 설계를 했지만 조립 단계에서 닿을 가능성이 있었습니다.
설계보다 빈틈이 작아졌지만 약 0.5mm 떨어게 조립이 되었습니다.

스텝모터와 약 0.5mm 떨어진 작업대 브라킷의 너트

작업대 브라킷에 작업대의 수평 조절에 사용되는 너트를 붙였습니다.
너트가 단단히 고정되도록 같은 재료를 녹여 고정했습니다.

너트가 부착된 Ender-3로 뽑은 작업대 브라킷

스텝모터 위를 움직이는 볼트가 스텝모터에 닿아서, 볼트의 머리 쪽에 와샤를 추가하여 닿지 않도록 했습니다.
작업대에서 출력물을 쉽게 땔 수 있도록 1mm 포멕스를 상단에 덧댔습니다.
덧댄 포멕스는 더블클립으로 탈착이 가능하게 고정을 했습니다.

X축 슬라이더에 조립된 작업대

▋  필라멘트롤 홀더

Ender-3로 뽑은 부품에 있는 솔기와 모서리 불량으로 바로 조립이 안 되어, 맞물리는 부분을 손으로 가공했습니다

Ender-3로 뽑은 필라멘트롤 홀더

특히, 이의 크기가 작은 톱니 발판은 모서리 불량이 심해서 손으로 가공을 많이 했습니다.

Ender-3로 뽑은 톱니 발판

흰색 포멕스는 톱니 발판의 위치를 바르게 잡아주고, 실리콘 패드의 높이를 톱니 발판에 맞추는 용도로 사용되었습니다.

베어링, 실리콘패드, 톱니 발판이 조립된 필라멘트롤 홀더

▋  골격 구조물 제작

골격 구조물은 두께 5mm 포멕트를 잘라서 만들었습니다.
밑판의 설계 두께는 10mm로 5mm 판 2개를 붙여서 만들었습니다.

최초 제작에서 밑판에 익스트루더가 위치할 자리를 만들었지만, 테프론 튜브의 길이는 줄이기 위해 익스트루더의 위치를 옮기면서 사용하지 않게 되었습니다.

X,Y축 슬라이더가 올라갈 골격 구조물의 밑판 2개

골격 구조물의 뒷판은 밑판과 모양이 비슷하지만 Z축 슬라이더가 고정될 판입니다.
밑판 위에 수직으로 세워집니다.

Z축 슬라이더가 고정될 골격 구조물의 뒷판

골격 구조물의 옆판에는 제어보드, 뒷판, 밑판이 고정될 사각 홈이 있습니다.

밑판과 뒷판을 단단히 고정시킬 옆판 2개

조립된 골격 구조물

▋  제어보드 장착용 구조물 제작

바닥이 울퉁불퉁한 제어보트를 구조물에 장착하려면 서포트 볼트가 필요했습니다.
높이가 5mm 정도되는 서포트 볼트가 없어서 직접 만들었습니다.
직접 만든 서포트를 제어보드 장착용 구조물에 인두기로 녹여 붙여서 고정을 했습니다.

직접 만든 서포트가 부착된 제어보드 장착용 구조물

▋  골격 구조물 개조

X축 슬라이더의 위치가 골격 구조물의 밑판으로 변경되어 Z축 슬라이더를 골격 구조물의 뒷판에 바로 부착해야 했습니다.
골격 구조물의 뒷판에 Z축 슬라이더를 붙일 공간이 부족하여 포멕스를 덧대어 공간을 확보했습니다.

포멕스가 덧대진 골격 구조물의 뒷판

- 3부 끝 -

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