[뱀부랩] A1 매뉴얼 정리 Part1 (작동 원리, 툴헤드)

들어가며

뱀부랩에서는 자사 3D 프린터 사용방법을 뱀부 위키라는 곳에 매뉴얼을 작성해놓았다.

어떤 장치와 부품이 있으며, 어떻게 사용해야하는지 등에 대해서 상세히 나와있어서 입문하였다면 꼭 필독해야할 것 같아서 공부하는 포스팅을 올리게 되었다.

 

아쉬운 점은 영어와 중국어만 지원한다는 점이다.

한국어가 없어도 영어가 있으니 추라이추라이~~

 

뱀부위키 링크는 아래와 같다. 👇

https://wiki.bambulab.com/en/a1/manual/intro-a1

A1 introduction

A1 프린터는 어떻게 동작하는가?

 

3D 프린터는 플라스틱 필라멘트를 사용하여 디지털로 만들어진 도안으로 3D 물체를 물체로 출력한다.

A1의 작동 원리는 일반적으로 다음 단계로 구성된다.

 

1. 3D 모델

출력을 위한 3D 모델 도안을 생성하거나 획득한다.

2. 슬라이싱(slicing)

뱀부 스튜디오를 통해 3D 모델을 여러개의 얇은 레이어로 나눈다. 각 레이어의 정보는 프린터가 이해하는 언어인 G-Code 로 변환된다.

G-Code 를 통해 프린터는 X, Y, Z 축에 대한 이동 경로와 속도에 대한 지침을 입력받는다.

3. 프린터 준비

출력을 위해 필라멘트를 장착하고, 빌드 플레이트를 배치하고, 프린터의 매개변수를 보정한다.

보정 관련된 작업은 뱀부 스튜디오를 통해 진행한다.

4. 출력

출력을 하면 빌드 플레이트 위에 물체를 한층씩 쌓아올리며 출력한다.

 

A1 프린터의 모션 시스템

A1은 직교 좌표계 모션 시스템을 사용하며, 최대 출력 크기는 256 × 256 × 256 mm³이다.

 

이 모션 시스템은 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있다.

 

1. X축 모션

X축 모션 시스템은 수평 레일 위에 툴 헤드가 장착된 선형 가이드 슬라이더로, 레일을 따라 좌우로 이동한다.

 

2. Y축 모션

Y축 모션 시스템은 수평 가이드 레일과 프린트 베드로 구성되며, 이를 통해 베드가 앞뒤로 이동한다.

 

3. Z축 모션

Z축 모션 시스템은 프린트 베드에 대한 툴 헤드의 수직 위치를 제어한다.

광학 샤프트, 선형 베어링 가이드, 리드 스크류, 스테퍼 모터, 동기 벨트로 구성되어있다.

# 이중 광학 샤프트 - 선형 베어링 가이드

광학 샤프트: 표면이 매끄러운 쇠막대로 직선으로 가공되어 있다.
선형 베어링: 샤프트 위에서 미끄러지듯 움직이는 부품. 노즐을 수직으로 움직이도록 도와준다.

이 둘이 합쳐서 툴헤드가 수직으로 움직이도록 도와준다.

# 이중 리드 스크류

나사처럼 긴 막대로, 모터가 회전하면 이 막대가 툴헤드를 올리거나 내리는 역할을 한다.

# 동기 벨트 + 스테퍼 모터

스테퍼 모터: 정해진 각도만큼 정확하게 회전하는 모터.
동기 벨트: 두 리드 스크류를 서로 연결해주는 역할을 한다.

노즐의 기울임을 제어하는 역할이다.

# 퀵 텐셔너 + 텐션 감지 알고리즘

퀵 텐셔너: 벨트의 장력을 조절하는 장치.
텐션 감지 알고리즘: 벨트가 느슨하거나, 팽팽한 경우 문제가 발생하여 적절한 텐션을 자동으로 유지해주는 기술이다.

Z축을 흔들리지 않도록 하는 기술

 

이처럼 X축, Y축, Z축의 움직임을 동시에 제어함으로써 툴 헤드의 세 방향 모두 정밀한 모션을 구현한다.

 

툴 헤드 모듈(Toolhead)

툴 헤드 유닛은 A1 의 핵심 구성 요소로, 필라멘트를 녹여 실질적인 출력을 담당한다.

 

1. 핫엔드 어셈블리(Hotend)

 

핫엔드 어셈블리는 필라멘트를 특정 온도로 가열해서 녹인 뒤 얇은 층으로 쌓아 원하는 형상으로 생성하는 역할을 한다.

구성요소는 다음과 같다.

# 노즐과 방열판이 통합된 핫엔드

방열판, 히트브레이크(열차단), 노즐이 하나로 연결된 구조이다.

# 핫엔드 팬

히트브레이크와 방열판을 식혀줘서 필라멘트가 미리 녹아 흘러내리는걸 방지하며, 노즐이 녹아 발생하는 클로그(막힘) 방지에도 매우 중요하다.
3D 프린터가 가동시에는 항상 작동하는 부품이다.

# 핫엔드용 실리콘 삭

히트블럭을 덮는 실리콘 고무 커버로, 보온 및 사용자 안전을 위해 사용된다.

 

 

2. 압출기 유닛(Extruder)

 

스풀에서 필요한 만큼의 필라멘트를 끌고와서 핫엔드로 공급하는 역할을 한다.

구성요소는 다음과 같다.

# 압출기 모터

스풀에서 필라멘트를 끌고오는 역할을 한다.

# 압출기 기어

핫엔드를 통해 압출되는 필라멘트의 길이를 정확하게 제어한다.

 

# 사용 팁

1) 필라멘트 막힘 현상 확인

압출기 장치에서 덮개를 제거하면 압출기 기어에서 필라멘트 막힘 상황을 확인할 수 있다.

 

2) 압출기 청소

필라멘트 가루가 압출기 기어에 쌓이면 해당 위치에서 청소하면 된다.

 

3) 압출기 막힘 확인

필라멘트 허브를 제거하면 압출기 기어가 막혔는지 확인할 수 있다.

 

3. 커터

커터는 필라멘트를 자동으로 자르는 도구로, 출력이 끝난 후 필라멘트를 자르고 자동으로 다음 필라멘트로 교체하도록 한다.

# 커터 레버

툴 헤드에 설치되어 사용자 혹은 기기를 통해 눌러 필라멘트를 제거한다.
커터 레버에 설치된 자석과 필라멘트 센서를 통해 위치를 감지할 수 있다.

 

4. 필라멘트 허브 및 필라멘트 센서

필라멘트 허브와 센서는 필라멘트 공급, 절단 등의 기능을 수행한다.

#필라멘트 허브

필라멘트 허브를 통해 PTFE 튜브를 연결하는데, 이 튜브를 통해 4가지의 필라멘트를 사용하여 출력 할 수 있다. 여러 색상을 한번의 출력에 사용할 수 있게 한다.

(PTFE 튜브: 스풀에서 필라멘트 허브로 필라멘트가 이동하는 튜브)

# 필라멘트 센서

필라멘트 센서에는 필라멘트 공급 감지, 절단 감지, 엉킴 감지를 한다.