3D 프린터를 구매한 뒤....여러가지를 만들어보고 있지만 가장 해보고 싶은게 적도의 제작이었습니다.
이미 2대의 하모닉감속기 적도의를 자작, 운용을 하고 있었기 때문에 제작 및 운영 노하우는 머리속에 모아두었고
아노다이징된 알루미늄 덩어리들을 어떻게 3D 프린팅 결과물로 잘 바꿀 수 있을까 고민을 많이 하게 되었습니다.
1) 소재 고민
일단 소재의 차이가 금속과 플라스틱. 큰 차이가 있더군요. 표면강도나 압축/인장강도 및 열팽창, 가공성 등....
일반 3D 프린팅 재료로 사용되는 PLA, PETG, ABS 등의 플라스틱 재료는 약하거나 가공성의 문제로 높은 하중을 견디기는 어렵고
여기저기 찾아보니 PEEK 같은 항공우주분야에서 활용하는 슈퍼엔지니어링플라스틱을 활용하면 모든 것이 해결될 고민이긴 한데.
KG 당 500불 가까이 하는 초고가에, 높은 가공온도로 인해 일반 3D 프린터로는 가공할 수 없는 소재이더군요. (가공하려면 프린터가 억소리가.....)
그러다가 그래도 일반 3D 프린터로 사용할 수 있는 카본중합 PETG 필라멘트 제품을 찾아서 사용해보기로 했습니다.
일반 필라멘트보다 거의 3-4배 가격인 상당히 비싼 이 녀석을 해외 제작사에서 배송 받아서 프린팅 해봤는데...
생각외로 가공성도 좋았고 비중이 알루미늄의 45% 수준 임에도 상당한 인장 및 압축강도, 매우 낮은 열팽창성을 가지고 있음을 확인해서,
이 재료를 활용해 보기로 했습니다.
실제 사용해보니 높은 프린팅온도 (270도 근방) 및 느린 속도 (소재에 따라 프린팅 속도가 다른데, 이 재료는 카본이 들어가서 더 느립니다)로
일반 3D 프린터로는 출력이 어려운 제품이지만, 다행히 제 3D 프린터는 300도 까지 가능한 제품이어서 원활히 출력이 가능했고
- 필라멘트에 적혀 있는 가용 프린팅온도는 240~260도 이지만, 실제 원활한 프린팅을 위해서는 265도 이상에서 출력이 제대로 되었고
일반 황동노츨이 아니라 강화 단조노즐을 활용해야 문제 없이 출력이 가능합니다.
3d 프린팅 출력 특성상 전체를 채우는 것이 아니라 여러 모양의 인필구조를 활용하기 때문에 동일 부피, 강도 라고 했을때 상당 수준 경량화가 가능해 집니다.
인필 % 에 따른 내부형태
다양한 패턴
다양한 인필구조가 있어서 어떤 것을 사용해야 하나....찾아봤는데. MIT 에서 2017년에 그래핀 이란 탄소관련 소재를 연구하다가
상하좌우 동일한 하중을 버틸 수 있는 3d 구조인 Gyroid를 도출해 내었다고 하고, 이 방식이 다방향 하중을 버티기에 좋고
일반 인필구조에 비해 프린팅 시간도 오래 걸리지 않는다고 해서 사용하기로 했습니다.
Gyroid 방식의 형태. 물결치는 모습인데 자연에서 발견되는 구조랍니다.
Gyroid 인필 방식의 우수성(?) 을 확인 할 수 있습니다. 오래걸리지 않고 사방으로 튼튼한 방식!
- 자료 출처는 all3dp.com 및 CNC Kitchen (https://www.patreon.com/cnckitchen) 입니다.
아 길어졌네요. 다음 편으로~~~
3d 프린터로 만들어보는 하모닉감속기 적도...
EQDRIVE 3N
