Capstone Design. #1-2 생산

#INTRO

이전 글들의 아이디어를 채용해서 3D 모델을 만들었다.

전체 파일은 CATIA파일인데 3D로 출력할 땐 STL을 사용해서 STL로 올려본다.

공부하고싶다_휴지통_STL파일.zip

0.23MB

 

 

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1. Base Plane

재료들은 전부 학교에 굴러다니는, 혹은 아파트에 버려진 재료들을 주어다가

가공해서 만들어서 크게 규격이 없었다. 

실제 제작에서는 처음 10t 짜리 아크릴판이 파손돼서

아파트 단지에 굴러다니는 나무합판과

5t짜리 아크릴판을 볼트&너트(와셔)로 체결하여 제작 하였다.

 

상세 도면은 아니지만, 필요한 정보들을 간략히 표현하면,

Base_Plane_0506_22_pr9.pdf

0.03MB

그림 1. 아크릴판 요약 도면

치수선이 굉장히 지저분한데, 상세 도면을 제도할 필요가 사실 없다고 판단하여

작업자(친구들)에게 편할 수 있는 치수들 위주로 간략하게 표현했다.

 

근데 생각해보니 실물 제작할 땐 A3용지에 1:1 비율로 출력해서 홀 위치와

중간 홈, 양쪽 날개(?) 홈 부분만 체크하면 그만이어서 펜으로 마킹 후 

전부 손수 그라인딩 하여 1시간 안에 완성시켰다.

그림 2. 초기 모델

Base_Plane만 단품으로 있는 사진이 없어서 Sub_Assy로 사진을 대체했다.

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2. Motor 선정

사실 이 부분이 가장 역학적으로 신경 쓸게 많은 부분 아닌가 생각한다. 

내가 결국 원하는 힘이 얼마인가가 가장 중요한데, 초기 아이디어 회의 때 생각한 중량은 대략 

15kg 정도였다.

그림 3. 초기 설계 기준

바퀴가 총 6개 이므로 안전한 설계를 위해 바퀴 개당 받는 하중이 3kg라 가정

대략적인 모터의 스펙을 결정했다.

그러고 나서 모터의 스펙을 쭉 나열해서 비교해 보는데

일반적인 Gear 모터는 힘은 좋으나,

공간을 너무 많이 잡아먹고, 가격도 말도 안 돼서 고민하던 중 

집에 가려고 전동 킥보드를 탔는데, 어? 싶었다.

 

그래서 바로 전동 킥보드용 BLDC 모터를 검색해보니,

반값에 크기도 딱 알맞아서 바로 채택했다.

기타농기계/농기구 ￦89,800

 

그리고 해당 사이트에서 제공하는 모터 드라이버도 같이 구매했다.

기타농기계/농기구 ￦79,900

 

드라이버는 12~24V인데 휠이 36V인 게 조금 의아했지만, 이에 대한 공부는 따로 하지 않아서 

제대로 된 설명은 하지 못하는 것이 아쉬울 따름이다.

 

이렇게만 해도 벌써 34만 원이어서 아 비싸게 제작되겠다 싶었는데, 주변을 둘러보니 있을 건 다 있었다.

배터리까지 구입하고 나니 44만 원 정도 지출이 들었고, 나머지는 전부 학교에 있는 걸로 만들게 됐다.

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 3. 3D PRINTING

이게 가장 문제였는데, 교내에 있는 프린터의 품질이 그렇게 좋진 않았다. 대표적인 예시로 Hole과 Shaft의 공차였는데

어느 정도의 오차를 보였냐면.

그림 4. 종잡을 수 없는 오차

매 측정 시기마다 다르고, 또 밀도 값마다 다른 거 같아서 이를 해결하고자 PLA밀도는 60% 고정을 하고 

이상적인 체결 형태는 헐거운 값으로 설정하였다.

3D_PRINTER_TEST.stl

1.06MB

그림 5. Hole & Shaft 측정 오차 Plate

0.5mm 단위로 전부 출력해보고, 내가 필요한 Shaft 치수는 절단하여 Hole에 끼워 넣어 보며 공차 값을 조정했다.

그래서 Shaft를 원하는 값에서 +0.3mm 키워서 출력하고 Hole의 치수는 건들지 않았다.

 

 

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그리고 기어에서 가장 중요한 건 중심거리 치수인데,

그림 6. 중심거리 치수를 위한 공차

잘 보면 웜기어 양옆으로 끼워진 Supporter들이 1mm씩 공중에 떠있는 걸 볼 수 있다.

이것 또한 3D Printer로 생산시 전체 두께가 조금씩 증가한다는 것을 고려하여 설계한 것인데,

윗부분만 1mm씩 띄우면, 전체 조립에서 아무 문제없이, 또 안정적이게 꽉 물려서 잘 돌아가는 것을

확인할 수 있었다. (한방에 해결돼서 럭키)

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생산은 이쯤 하면 다 정리된 것 같다. 

다음 글은 제어 부로 넘어가려 한다.