JLCPCB에서 3D 프린팅 주문해 보기 (아두이노 CNC 프레임 제작)

예전부터 생각만 해 왔던 아두이노 CNC를 만들어 보기로 하였습니다.

검색을 해 보니 대부분 CD-ROM을 분해한 프레임을 사용하여 만들다 보니 디자인이 깔끔하지는 않은 것 같습니다.

그래서 혹시 괜찮은 디자인이 없나 좀 더 검색해 보니 3D 프린터로 프레임을 출력하여 CNC를 만든 게시글을 보았고 3D 모델링 파일도 공개되어 있어서 이것을 사용하면 저도 쉽게(?) 만들어 볼 수 있을 것 같아 시도해 보았습니다.

 

제가 사용한 파일은 thingiverse에서 받은 Mini CNC Laser Engraver 를 기본 베이스로 사용하였는데 다운로드한 STL파일 중 기본적으로 필요한 아래 부품 6가지 정도를 골라서 주문해 볼 예정입니다.

제가 PCB 제작 시 주로 사용하는 JLCPCB 사이트인데 3D 프린트도 가능합니다. 

SMT PCB어셈블리 3D프린팅 - JLCPCB

매번 PCB 주문만 해 봤고 3D 프린트는 한 번도 사용해 본 적이 없었는데 이번 CNC를 만드는 김에 사용해 보았습니다.

부품 6개의 STL파일들을 윗 이미지의 'Add 3D Files' 버튼을 클릭하거나 드래그 앤 드롭으로 업로드하였습니다.

참고로 위 이미지의 붉은색 사각형을 보면 3D 프린팅시 최소 두께등의 제약사항들이 적혀 있습니다.

 

제 경우에는 3D 프린팅을 한 번도 해 보지 않아 관련 지식도 없던 터라 주문하는 것부터가 문제입니다.

관련하여 검색으로 이것저것 알아보니 SLS 방식이 좀 더 내구성이 뛰어나다고 합니다. 아무래도 CNC가 모터와 결합하여 마찰이 이루어져서 강한 내구성이 필요할 듯하여 SLS로 제작해 보았습니다. 업로드 후 주문을 넣으면 JLCPCB에서 업로드된 모델링 파일의 검토가 이루어집니다.

 

제 경우 다운로드한 모델링 파일을 그대로 사용했더니 아래와 같은 에러가 발생되었습니다.

주문 페이지에서 위와 같은 에러를 알려주고 관련 문제를 이메일로도 알려 줍니다.

아래는 예시용 이미지로 JLCPCB에서 검토 중 발견된 문제점을 제게 레포팅 해 준 이메일 내용인데 출력물의 두께가 너무 얇아 출력물의 쪼개짐 및 변형등이 발생될 수 있다고 알려주었습니다. 더불어 이러한 위험을 감수하고 그냥 출력 서비스를 진행할지(위 이미지의 왼쪽 이미지) 아니면 모델링 파일에서 아래 에러난 부분의 두께를 1~2mm 정도 늘려서 수정 후 업데이트 할지를 가이드해 주었습니다. 

안전하게 진행하기 위해 3D 모델링 파일을 수정하는 방향으로 진행해 보았습니다. 3D 모델링 파일이 STL 파일로 제공되는데 쉽게 수정 가능한 프로그램이 별로 없는 듯 보이며 있다고 하더라도 STL파일의 특징인지 평평한 하나의 면일지라도 실제적으로는 여러 개의 삼각형으로 이루어진 메쉬형태를 지니고 있어서 수정이 쉽지 않은 것 같습니다.

아무래도 부품을 수정하는 것은 쉽지 않을 것 같아 그나마 사용하기 쉬운 SketchUp 프로그램을 사용하여 부품들을 모두 새로 만들어 보기로 하였습니다. SketchUp 프로그램은 30일 동안 무료 제공되며 초보자도 쉽게 3D 모델링 부품을 만들 수 있습니다. 해당 부품의 치수를 일일이 측정 후 보완할 부분은 보완작업을 하여 아래와 같이 부품들을 모두 새로 만들었습니다.

모델링한 각 부품들을 제자리에 위치시키면 제가 만들고자 한 최종 CNC는 아래와 같은 형태가 됩니다.

각 부품들을 STL 모델링 파일로 저장 후 JLCPCB에 업로드합니다. 새로 제작하였음에도 불구하고 에러가 나는 부분이 발생되었는데 출력된 부품을 후처리로 커버해 본다는 생각으로 에러를 무시하고 주문을 넣었습니다. 

제작에 3일, 배송에 2일 총 5일 후에 배송되었습니다. 배송된 3D 부품 중 몇 개의 부품을 확인해 보았습니다.

부품의 옆면을 보면 플라스틱으로 층층이 쌓인 면이 뚜렷하게 보이며 작은 사이즈의 부품들이라 수축과 팽창이 조금씩 진행되어 에러 범위 내에서 제작된 것을 확인할 수 있었습니다. 후처리로 홀 같은 경우에는 드릴을 사용하여 뚫고, 나머지 부분들은 조금씩 깎아내는 작업을 하여 부품을 수정하였습니다.

 

부품들의 후처리 작업을 마쳤으니 아래와 같이 CD-ROM에서 추출한 스텝모터를 레일 프레임 부품에 나사로 고정시킨 후 베이스 프레임에 연결하여 Y축 프레임을 만들고, 마찬가지로 X축 프레임도 동일하게 조립을 하였습니다.

아래 이미지는 가조립된 아두이노용 CNC 프레임인데 첫 3D 프린팅 한 것치곤 제법 잘 나와서 만족스럽습니다.

원래 이 프레임은 레이저를 사용하여 조각기용도로 제작된 것이라 펜꽂이 부분이 없습니다.

제 경우에는 펜을 꽂아서 그림을 그리는 용도로 사용할 것이기 때문에 펜 꽂는 부분은 수작업으로 진행될 예정입니다.

펜꽂이 부분과 소프웨어적인 부분을 더 진행하여 첫 아두이노를 사용한 CNC를 완성해 봐야겠습니다.

처음 3D 프린팅을 해 봤는데 우려했던 것과는 달리 대부분 후처리를 통하여 수정 및 보완이 가능하여 생각보다 쉽게 CNC 프레임을 만들어 볼 수 있었습니다. 이것저것 관련 지식을 습득할 수 있었고 3D 모델링을 더 배우면 좀 더 다양한 형태의 기구물을 제작해 볼 수 있을 것 같은 생각이 듭니다. 이번에는 SLS로 제작해 봤는데 다음에는 SLA/MJF/SLM/FDM 등의  좀 더 다양한 형태로 제작하여 각 각의 특징을 비교해 보면 좋을 것 같습니다.