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3D 프린팅 참고 도서 – 과학과 교육 및 지속가능한 발전을 위한 저비용 3D프린팅

지난번 포스팅에서 언급한 3D 프린팅관련 책자인 과학과 교육 및 지속가능한 발전을 위한 저비용 3D프린팅“은 이태리의 ICTP (International Centre for Theoretical Physics) 가 주최한 “Low-cost 3D Printing for Science, Education and Sustainable Development” 라는 워크샵의 발표집이다. 이 자료를 지식함지라는 곳에서 한글번역을 했으며, Creative Commons Attribution-Noncommercial-NoDerivative Works 3.0 Unported License 를 따른다.

CCL에 따르면

내용을 변경하거나 덧붙이는 등의 작업을 통해서 파생버전을 만들 수 없고, 상업적으로 이용할 수 없으며, 작가나 저작권자가 정한 방식대로 저작권이 누구에게 있는지를 알려주어야 한다.

책의 서문은

우리는 이 책이 3D프린팅에 대한 현재의 연구들과, 이 연구들이 전통적인 맥락 (예를 들면, 평평한 칠판에서 그림으로 표현하는 것, 종이에서 하는 각종 시각화들, 또는 현대식 디지탈 발표방식들)을 뛰어 넘어 과학을 가르치는데 어떻게 사용될 것인지에 대해서 여러분들께 합리적인 개요를 보여주는 첫 번째 책이 되기를 희망한다. 우리가 목표로 한 것은, 젊은 연구자들이나 새로운 과학자 세대들에게 호기심을 불러일으키고 심도있게 이해하도록 자극하여서 이들이 스스로의 3D프린팅 경험을 축적하도록 동기부여를 하고, 비용적으로 큰 부담이 되지 않는 이 기술이 제공하는 거대한 가능성을 탐험하도록 하는 것이었다. 우리는 여러분 모두가 참여하여, 프로토타입을 만들어 보고, 삼차원의 물리적 제품을 다듬고 그것들을 공유하기를 바란다. 이렇게 하는 것은 추상적인 물리학과 수학이, 실 세상에서의 응용들과 서로 연결되어 있다는 것을 확인하도록 자극하는데에 힘이 될 것이다. 이 책은 또한 직접 만져서 하는 (hands-on) 학습과 인터렉티브 교실활동을 강화시켜서, 최종적으로는 학습(된 것)을 말 그대로 여러분의 손 안에 가질 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다.

이런 좋은 내용을 무료로 배포하는 것도 감사한데, 한글 번역까지 해놓은 버젼이 있어서 더욱 좋다는~~ 그리고 책의 서문에서 보듯이 그 의도도 좋다는…

책을 다운로드 받으려면

참고로 아이북스토어는 미국계정에서 가능.


3D 프린터 관련 용어 정리

3D 프린팅에서 사용되는 용어중 “과학과 교육 및 지속가능한 발전을 위한 저비용 3D프린팅“과 Cura 프로그램의 help에서 발췌하여 한글 번역을 한 것임.

Infill

이것은 출력된 부품의 안쪽부분을 말한다. 이것은 매우 다양한 패턴으로 만들어질 수 있어서, 그냥 꽉 채우는 것보다는 필라멘트를 절약할 수 있게 된다.

Skirt

skirt란 처음에 프린팅을 시작할 때, 노즐이 완전히 비어있으므로, 실제로 프린팅을 하기 전에 미리 조금 압출하는 플라스틱의 양을 말한다.

Cura – Skirt는 첫 번째 계층에서 오브젝트 주위에 그려진 라인입니다. 이것은 압출기에게 준비를 시키는데 도움을 줍니다. 그리고 오브젝트가 플랫폼에 맞는지 확인합니다.

Brim

brim은 물체가 제작판 (bed)에 좀 더 잘 붙도록 하기 위해서 첫 번째 층을 약간 두껍게 하는데 이 추가적인 두께를 말한다.

Cura – Brim은 출력후 쉽게 떼어내기 위해 오브젝트 주위에 두꺼운 평면 한층을 추가하는 것입니다.

Raft

모양이 틀어지는 것을 막기 위한 기술. 프린트되는 부품들이 제작판 (build surface) 위에 바로 만들어지는 것이 아니라, ‘raft’라고 불리는 물질 위에 만들어지는데, 이 raft만 나중에 쉽게 떼어내어 버릴 수 있다. Raft는 부품들보다 커야하며, 그러므로 더 큰 접착력을 가지고 있다. Heated build surface에서는 거의 사용되지 않는다. raft란 물체가 제작판 (bed)에 더 잘 붙어 있도록 하기 위한 방법으로, 플라스틱 필라멘트를 추가로 사용해서 한 개나 두 개의 층을 더 만드는 것을 말한다.

Cura – Raft는 출력물 아래에 두꺼운 레스터를 추가하고 이것과 오브젝트 사이에 얇은 인터페이스를 추가합니다.  Raft를 활성화 하면 skirt가 비활성화된다.

 Support

support는 물체의 일부분을 지지하기 위해서 아래쪽에 만들어 주는, 플라스틱의 특별한 스폰지 형태의 구조인데, 매달려 있는 형태와 같이 달리 처리할 방법이 없는 경우에 사용된다.


3D 프린팅용 오픈소스 소프트웨어

3D 프린팅을 위해서는 4가지 소프트웨어가 필요하다.

  1. 프린팅할 물체를 모델링 하는 소프트웨어
  2. 이 3D 모델을 각 레이어 별로 잘라주는 슬라이스 소프트웨어 – STL파일을 G코드로 변환
  3. G 코드를 프린터로 전송해 주는 프로그램 – 보통 3D printing host software라고 부른다.
  4. 3D 프린터에 내장되어 있는 펌웨어

일단 1번은 디자인을 위한 것이고 4번은 기기에서 돌아가는 소프트웨어 이니 논외로 하고 슬라이서 프로그램과 호스트 프로그램을 살펴보자. 일반적으로 이 두 프로그램이 합쳐져 있다. 즉 호스트 프로그램에서 슬라이서 프로그램을 가져다 쓰는 형태이다.

3D 슬라이서 프로그램

Slic3r

Skeinforge

KISSlicer

2013년에 포스팅된 메이크진의 블로그에 보면 Slic3r가 50%이상 사용이되고 Skeinforge, KISSlicer 가 각각 10%대로 사용이 된다.

3D  프린팅 호스트 프로그램

Repetier-Host

PrintRun

ReplicatorG

 

Repetier-Host가 약 33%, PrintRun이 약 18%, ReplicatorG는 5%정도 사용이 되는데 ReplicatorG는 2012년에 이후로는 업데이트가 없다.

이 외에 Ultimaker 사에서 나온 Cura가 있는데, 인터페이스가 간단하고 자체 엔진을 사용한다. 물론 오픈소스이고 코드가 공개되어 있다.


PEI 3D 프린터 베드

3D 프린터의 힛베드(heat bed)에 모델을 잘 붙게하고, 프린팅이 끝난후 힛베드의 온도가 내려가면 모델을 잘 떼어지게 하기위해서 여러가지 방법이 있다. 일반적으로 가장 저렴한 방법은 힛베드에 테이핑을 하거나 딱풀이나 스프레이등을 뿌린다. 참고로 3가지 프린터를 구매해서 확인해 보니 MakerBot은 캡톤 필름시트, Ultimaker는 딱풀, 오픈크리에이터스는 테이프를 넣어서 준다.

PEI(Polyetherimide : 발음이… -_-;;)  베드를 사용하는 시도

PEI는 Ultem(울템)이라고 불리는데 가격이 테이프에 비해서 좀 고가인듯 하다. PEI는 얇은 판처럼 사용할 수 있어서 테이프처럼 붙이는 수고가 필요하지 않아서 저렴하게 소싱할 수 있으면 가장 좋은 솔루션이 될 것 같다.

PEI의 장점

1. SpiderBot에서 말하는 장점

  • Long-term Heat Resistance, excellent stability of physical and mechanical properties at elevated temperatures thanks to high glass transition temperature of 217 °C.
  • Strength and Stiffness, predictable stiffness and strength up to 200 °C.
  • Dimensional Stability, among the most dimensionally stable thermoplastics available, offering predictability over a wide temperature range.
  • Environmental Stress and Cracking Resistance, retain strength and resist stress cracking when exposed to automotive and aircraft fluids, aliphatic hydrocarbons, alcohols, acids, and weak aqueous solutions.
  • Easy to sterilize and clean properly.

2. Robox의 블로그 내용

테스트

암튼 아마존에서 두께가 약 2mm정도 되는 것을 구매를 해서 프린터 베드에 맞게 잘라서 테스트를 해봤는데, 잘붙고 잘 떨어진다. 주문한 거에서 한 10개 이상은 더 잘라서 쓸 수 있을 듯…



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