3D 프린터로 도장&스탬프패드 수납함 만들기.

오늘은 3D 프린터로 도장과 스탬프패드를 한꺼번에 담아 가방에 넣고 다닐 수 있는 수납함(?!)을 만들어볼까 합니다. 



제가 사용하는 검정색, 빨간색 스탬프패드입니다. 



스탬프패드와 뚜껑은 고정되는 부분 없이 바로 열리는 구조로 되어있지요. 



도장과 스탬프패드를 정리할 수납함을 만들게 된 계기는 이렇습니다. 제가 날짜도장이랑 검정색, 빨간색 스탬프패드를 가지고 다녀야하는데, 이것들을 수납함 없이 따로따로 가지고 다니면 가방 안에서 스탬프패드가 열려버리더군요. 



그리고 날짜도장의 찍는 부분이 고무로 되어있는데, 이걸 보호해줄 수납함 없이 다니면 금방 닳아질 것 같았습니다. 스탬프패드는 고무줄로 감고 다닌다고 해도 도장을 수납할 수납함은 필요할 것 같아 그냥 한꺼번에 도장과 스탬프패드를 함께 수납해서 가지고 다닐 수 있는 수납함을 만들기로 했습니다. 



먼저 3D모델링 전에 각 스탬프패드와 날짜도장의 수치를 버니어 캘리퍼스를 잽니다.



그 수치들을 이용하여 3D모델링한 모습입니다. 위 스크린샷 부분은 스탬프패드의 수납부분으로, 함께 겹쳐서 끼울 수 있도록 모델링했습니다.



위 스크린샷에서 보이는 부분은 날짜도장을 수납할 수 있는 공간으로, 둥그런 부분에 도장의 손잡이 부분을 끼워서 흔들리는 가방 안에서도 도장이 빠지지 않도록 설계했습니다.



출력을 위해 STL파일을 큐라(Cura)로 불러온 모습입니다.



수납함의 3D모델링 구조 자체는 간단하지만, 3D 프린터로 출력하기에는 쉽지 않습니다. STL파일을 큐라로 불러오면 overhang 되는 부분, 즉 서포트가 필요한 부분은 위 스크린샷과 같이 빨간색으로 표시가 되게 되는데요, 이게 ㅁ자 구조를 포함하기 때문에 일반 필라멘트를 이용해서 서포트를 세우는 경우 그 서포트를 제거하기가 쉽지 않습니다. 


그래서 이번에도 얼티메이커3 3D 프린터와 수용성 필라멘트 서포트를 이용하기로 했습니다. 



Layer height는 200마이크론으로 좀 두껍게 설정하였고 프린트 속도(print speed)를 메인 필라멘트 70mm/s, 수용성 필라멘트(PVA)도 70mm/s으로 설정했습니다. 지난번 바르셀로나 체어를 출력할 때의 수용성 필라멘트 프린트 속도였던 35mm/s의 2배 속도인 것이죠. 권장 속도는 35mm/s이긴 한데, 좀 더 빠르게 설정하면 어떤 식으로 출력될지 궁금해서 한번 70mm/s로 설정해보았습니다. 


기타 다른 설정값은 다음과 같습니다. 


wall thickness 1mm, top/bottom thickness 1mm, infill density 15%, printing temperature 200도(PVA 215도), build plate temperature 60도, flow 100%, enable retraction (+), enable print cooling (+), brim (+, 7mm), support (+), support overhang angle 45도, support pattern : concentric, enable support interface (+), support interface density 100%, support interface line distance 0.35mm, prime towers (-)



자, 출력시작하였습니다. 사용한 3D 프린터는 당연히 얼티메이커 3(Ultimaker 3)이구요, 메인 필라멘트는 얼티메이커 공식 Silver Metallic PLA 필라멘트이고, 서포트를 위한 수용성 필라멘트는 PVA(Polyvinyl alcohol) 필라멘트를 사용하였습니다. 



출력시작 후 약 3시간 반 정도 지난 뒤의 모습입니다. 뭔가 흰색 가닥들이 약간 흩뿌려져있지만 그래도 전체적인 모습은 양호해보여 출력을 계속 진행했습니다. 



그로부터 약 30분 뒤.. 뭔가 불안한 기운이 감지되기 시작했습니다.



그로부터 약 1시간 30분 정도 더 지난 후의 모습입니다. 출력 시작으로부터는 약 5시간 30분 정도 지난 뒤의 모습이지요. 이건 분명히 서포트인 수용성 필라멘트가 제대로 적층되지 않아 생긴 문제였습니다. 출력을 취소할까 고민하다가 일단 수납함의 형상까지는 그래도 좀 보고 판단하기로 결정하고 계속 출력했습니다. 



출력시작 후 약 10시간 반 정도 지난 뒤의 모습입니다. 정말 놀랍게도 서포트인 수용성 필라멘트가 다시 제대로 적층이 된 모습입니다. 


아마도 수용성 필라멘트 프린트 속도가 빠르다보니 아래쪽에서는 제대로 적층이 안되어 출력실패한 부분이 생겼다가, 출력 후반부인 위쪽에서 브리지 형태로 적층가능한 부분이 우연히 만들어짐으로써 그 위로 계속 성공적으로 적층된 것으로 추측됩니다. 



출력시작 후 약 17시간 정도 지난 뒤, 출력이 완성된 모습입니다. 



출력에 실패한 수용성 필라멘트들의 뭉치들이 여기저기 꼬여 난리가 났군요;;;;



정상적으로 출력되지 못한 수용성 필라멘트들이 이리저리 서로 엉켜있구요.





앞서 설명드렸다시피 출력 초기의 아래쪽 부분에서 적층이 제대로 되지 않아 문제가 발생한 것임을 알 수 있습니다. 출력 후반에 위쪽에서 아래쪽 지지부위 없이 다시 정상적으로 적층이 된 것이 더 신기하네요. 




수용성 필라멘트들이 엉키고 이리저리 흩뿌려지면서 메인 필라멘트가 출력하는 부위에도 침범하였네요ㅠ



적층이 아래에서부터 정상적으로 되지 않아 윗부분의 출력 부분이 깔끔하게 출력되지 않은 부분도 눈에 띕니다. 



그래도 최종 모양은 확인하기 위해 서포트인 수용성 필라멘트를 제거하는 과정을 진행하기로 했습니다. 브림(Brim)을 설정하여 출력한 부분을 이용하여, 수조 벽에 브림과 셀로판 테이프를 이용하여 출력물을 고정한 후 물을 채웠습니다. 



어느 정도 시간이 지난 뒤, 수용성 필라멘트가 일부 녹아 없어진 모습입니다. 일부 남은 수용성 필라멘트들은 손으로 제거하거나 스패출러(Spatula)를 이용하여 제거해줍니다. 



서포트이지 수용성 필라멘트인 PVA 필라멘트를 제거한 뒤, 최종적으로 완성된 모습입니다. PVA 필라멘트 출력이 안정적이지 않고 난리난 것 치고는 최종 결과물은 봐줄만 합니다. 


위 사진 부분은 스탬프패드가 나란히 끼워지는 부분이구요. 



이 부분은 도장이 장착될 부분입니다. 



출력물을 위에서 바라본 모습입니다.



출력물 밑면의 모습입니다.



도장이 끼워지는 부분을 반대쪽에서 바라본 모습입니다.



적층두께 200마이크론 치고는 꽤 정교하게 적층되었습니다.



옆에서 바라본 출력물의 모습입니다. 수용성 필라멘트가 침범했던 부분이 눈에 띄는군요ㅠ




그래도 나머지 메인 필라멘트의 적층은 꽤 잘되었습니다ㅎ



도장을 수납하는 부분의 윗부분이 약간 제대로 출력되지 않았군요ㅠ 



도장이 수납되는 부분의 안쪽 모습입니다. 여기도 수용성 필라멘트들이 침범했던 자국이..




출력물의 반대쪽 옆면을 바라본 모습입니다. 역시나 수용성 필라멘트들이 침범했던 자국이 보이는군요ㅠ



스탬프패드를 수납하는 안쪽 벽의 모습입니다. 역시 수용성 필라멘트 침범의 흔적이..ㅠ



스탬프패드를 수납하는 공간의 바닥모습입니다. 바닥은 정말 깔끔하게 출력되었습니다.



수용성 필라멘트 서포트가 받쳐주는 윗부분 또한 꽤 양호하게 출력되었습니다만 완전하지는 않군요ㅠ 다음부터 PVA 필라멘트 프린트 속도는 권장속도인 35mm/s로 설정해서 출력하는 걸로....



날짜도장과 스탬프패드를 장착해본 모습입니다. 출력이 완벽하게 되지 않았음에도 불구하고 꽤 잘 맞아들어가서 놀랬습니다. 



스탬프패드 2개는 이런 식으로 들어갑니다. 



얼티메이커3 3D 프린터에서 출력되는 결과물들을 이용한 캘리브레이션 등을 진행하지 않고 그냥 막 뽑았음에도 불구하고, 스탬프패드 2개가 딱 맞아들어가는 정확한 수치로서 출력이 되었습니다. 역시 얼티메이커3는 좋군요. 



날짜도장을 수납한 모습입니다. 



수납함의 둥근 부분에 도장의 손잡이 부분이 딱 맞아 껴지면서, 도장이 빠지지 않고 고정되는 구조입니다. 



도장에서 고무로 된 부분(숫자를 나타내는 부분)이 직접적으로 수납함에 닿지 않게 하기 위해 설치한 외벽 부위에 도장의 금속 부분이 걸쳐지면서, 도장의 고무로 된 부분은 안전하게 보호되네요. 


3D모델링하면서 머리로 생각했던 부분이, 3D프린터를 사용하여 출력한 뒤 실제로도 정확하게 맞아 떨어지면 참 기분이 좋습니다ㅎ



오늘은 3D 프린터로 도장과 스탬프패드를 담을 수 있는 수납함을 만들어 보았습니다. 이번 작업을 통해 얼티메이커3 3D 프린터로 수용성 필라멘트인 PVA 필라멘트를 서포트로서 출력할 때는 권장 프린트 속도인 35mm/s로 출력해야 최상의 출력품질을 얻을 수 있음을 알 수 있었습니다. 


수용성 필라멘트 프린트 속도가 너무 빨라 출력 중간에 문제가 있었긴 했지만, 출력 결과물은 나름 만족스럽게 만들어졌으므로, 이제 이 수납함을 이용하여 안심하고 도장과 스탬프패드를 가방에 넣어 다닐 수 있겠네요ㅎ


지금까지 메이드인네버랜드였습니다~!


※3D프린터회사이자 얼티메이커3(Ultimaker3) 3D프린터 공식 총판인 3Developer에서 장비를 제공받고 객관적으로 작성한 포스팅입니다※


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  1. 시원한바람 2017.03.16 08:08 신고 address / modify or delete / reply

    17시간이 넘는과정동안 긴장하셨겠네요. 아이디어가 좋습니다.

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