3D 프린터와 아두이노

3D 프린터와
아두이노
송치원

3D 프린팅의 3단계
3D 모델링 슬라이싱
(Slicing)
3D 프린팅 후가공

3D 모델링
123D Catch 123D Design Blender Illustrator Ink Scape
Inventor Mesh LabMAYA Mesh Mixer Open SCAD
Photoshop Rhino Sculptris Sketchup Solidworks
Tinkercad Z BrushFusion 3D MAX

슬라이싱
CURA Slic3r KISSlicer Simplify 3D

3D 프린터의 구성
3D Printer
Software Hardware
CAD CAM Firmware
Software
Files
Software
Slicer
G-Code
Sender
G-Code
Interpreter
G-Code
Software
Files
Electronics Mechanics Extruder
Controller
Stepper
Motors
End
Stops
Heated
Bed
Stepper
Drivers
Axis
Motion
Belts /
Pulleys
Threaded
rod
Hot
end
Cold
end
Filament
Files

3D 프린터의 구성
CURA
CAD
CAM
Firmware
Electronics
Mechanics
Extruder
3D Printer
Software Hardware
Controller

컨트롤러
Ramps
REPRAP Arduino Mega Polulu Shield
Arduino MEGA 2560
• Arduino : 오픈 하드웨어
(회로도가 공개되어 있다)
• 저렴하다
• 개발환경 지원이 좋다
• USB 를 통해 쉽게 동작시킨다
• Arduino + Sensors
• Arduino + Shield
• Arduino Mega 2560 + Ramps
http://www.arduino.cc/

https://en.wikipedia.org/wiki/G-code
http://reprap.org/wiki/G-code/kr

Arduino / Firmware
Firmware
Source Code Modify Compile Upload
(Configuration.h)

G
Code
1. read G code : G28
2. X motor on
3. Y motor on
4. Z motor on
5. if( X stop == on )
stop X motor
6. if( Y stop == on )
stop Y motor
7. if( Z stop == on )
stop Z motor
8. update LCD

G
Code
1. read G code
G1 x40 e10
2. move X motor
2,000 steps
3. move E motor
600 steps
4. update LCD

Firmware 수정 – Configuration.h
1. 보드 설정
- 통신속도
- 메인보드 종류
2. 온도 설정
- 온도 센서
- 온도 조정
3. 동작 설정
- 리미트 센서 설정
- 리미트 센서 종류
- 모터 회전 방향 설정
- 모터 움직임 제한
4. 출력 설정
- Steps Per Unit 설정

Marlin 3D Printer Firmware
https://github.com/MarlinFirmware/Marlin

Steps Per Unit = 1 unit 을 이동하는데 필요한 Step 수
1mm
X, Y 축
Teeth : 16 Belt : 2mm
Cycle : 200 Steps
Leadscrew : 1mm
Z 축
1바퀴=200스텝=16이빨  16이빨X2mm = 32mm  1mm 이동에는 200/32 스텝 = 200/32*16 마이크로스텝 필요
1바퀴=200스텝=전산나사1바퀴=1mm 이동  1mm 이동에는 200/1 스텝 = 200/1*16 마이크로스텝 필요

Steps Per Unit = 1 unit 을 이동하는데 필요한 Step 수
1mm
Extruder
1바퀴 = 피팅기어 원주만큼 이동 = 2*반지름*π
 1mm 이동에는 200/(원주) 스텝
= 200/(원주)*16 마이크로스텝

https://youtu.be/Wn3Le37qW64
아두이노 + 모터 + 근접센서

https://youtu.be/jjvy_jzGlAQ
아두이노 + 가속도센서 + 빛센서

https://youtu.be/zE5PGeh2K9k
아두이노 + 소리센서 + 모터

https://youtu.be/FUR5NjsR1JQ
아두이노 + 적외선거리센서 + 피에조 센서 + LED

https://youtu.be/P614P9C4pdM 3D Printer
로봇 청소기
Type
FFF
Size
500x500x1000

실습. LED 켜기
int PIN_LED = 8;
int PIN_BUTTON = 9;
void setup() {
pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
pinMode(PIN_BUTTON, INPUT);
}
int prevButton = LOW;
int ledOn = LOW;
void loop() {
int currButton = digitalRead(PIN_BUTTON);
if(prevButton == LOW && currButton == HIGH) {
ledOn = HIGH;
} else if(prevButton == HIGH && currButton == LOW) {
ledOn = LOW;
}
prevButton = currButton;
digitalWrite(PIN_LED, ledOn);
}
http://makecube.in

실습. 모터 돌리기 (토글)
int PIN_MOTOR = 9;
int PIN_BUTTON = 8;
void setup() {
pinMode(PIN_MOTOR, OUTPUT);
pinMode(PIN_BUTTON, INPUT);
}
int prevButton = LOW;
int motorOn = LOW;
void loop() {
int currButton = digitalRead(PIN_BUTTON);
if(prevButton == LOW && currButton == HIGH) {
motorOn = HIGH - motorOn;
}
prevButton = currButton;
digitalWrite(PIN_MOTOR, motorOn);
}
http://makecube.in

실습. 모터 전진, 후진, 스탑 (엔드스탑)
class Button {
int pinNum;
int prevState;
public:
Button(int pin) {
pinNum = pin;
prevState = LOW;
}
boolean isPressed() {
int currState = digitalRead(pinNum);
if(prevState == LOW && currState ==
HIGH) return true;
return false;
}
void loop() {
prevState = digitalRead(pinNum);
}
};
http://makecube.in
void loop() {
if(left.isPressed()) {
motorL = LOW;
motorR = HIGH;
}
if(right.isPressed()) {
motorL = HIGH;
motorR = LOW;
}
if(stop.isPressed()) {
motorL = LOW;
motorR = LOW;
}
digitalWrite(PIN_MOTOR_L, motorL);
digitalWrite(PIN_MOTOR_R, motorR);
left.loop();
right.loop();
stop.loop();
delay(100);
}
int PIN_BUTTON_LEFT = 8;
int PIN_BUTTON_RIGHT = 9;
int PIN_BUTTON_STOP = 10;
int PIN_MOTOR_L = 12;
int PIN_MOTOR_R = 13;
void setup() {
pinMode(PIN_BUTTON_LEFT, INPUT);
pinMode(PIN_BUTTON_RIGHT, INPUT);
pinMode(PIN_BUTTON_STOP, INPUT);
pinMode(PIN_MOTOR_L, OUTPUT);
pinMode(PIN_MOTOR_R, OUTPUT);
}
Button left(PIN_BUTTON_LEFT);
Button right(PIN_BUTTON_RIGHT);
Button stop(PIN_BUTTON_STOP);
int motorL = LOW, motorR = LOW;

레벨링 Leveling The first layer issue

캘리브레이션 Calibration Accuracy issue
30mm
30mm
30mm
Test Cube
Thingiverse – 3D Printer Calibration Model
M501 :Read parameters from EEPROM
M92 : Set axis steps per unit
M500 : Stores parameter to EEPROM
Ex) x축 크기가 33mm 이고 설정값이 100인경우
33 : 100 = 30 : ?
? = 30 * 100 / 33 = 90.9
설정) M92 x91
저장) M500

워블 Wobble Quality issue
원인 : z축 흔들림
해결1 : 환봉을 튼튼하게 한다.
해결2 : 커플링 회전에 의한
축 흔들림이 없도록 한다.
Z축 환봉

강도 Strength Quality issue
강
강약
약
- 힘을 받는 방향을 고려하여 모델링 한다
- 힘을 받는 방향을 고려하여 출력 방향을 결정한다.
- 필요한 강도에 따라 In-Fill 설정 또는 소재를 달리한다.
해결방법
In-Fill 이 높을수록 강도가 좋음
강도 : ABS > PLA

열수축 Shrinkage Accuracy issue
수축의 원리
In-Fill 이 높을수록 수축이 심함
온도차가 높을수록 수축이 심함
출력물이 클수록 수축이 심함
- 수축을 없앨 수는 없다
- 수축을 고려하여 모델을 제작한다.
- 수축 방향을 고려하여
출력 방향을 결정한다.
- Chamber 를 사용한다.
- Brim 을 넓게 사용한다.
- In-Fill 과 출력 온도를 달리한다.
해결방법

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Editor's Notes