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안녕하세요. 상상을 현실로 만드는 마크봇입니다.

오늘은 3D프린터 장비를 활용하는 데, 모형까지 어떻게 구현되는지에 관한 절차에 대해서 알아보려고 합니다.

초심자들이 많이 하는 오해들 중 하나가, 3D프린터 장비는 고가면서 스펙이좋은 데도 "왜 출력질이 떨어지나요" 라는 질문을 많이 받습니다.

장비 상의 문제점도 있겠지만, 설계상에 문제점이 없는지를 우선 검토하여야 합니다.

그럼, 본격적으로 3D프린터를 활용한 출력절차를 알아보도록 하겠습니다.

1. 3D모델링

3D모델링3D프린터 제조사 제공 소프트웨어 및 전문 모델링 프로그램을 활용해서 쉽게 만들 수 있습니다.

대표적인 모델링 프로그램으로는 오토데스트 123D, 블랜더, 3DS MAX, 오토캐드, 구글스케치업 등이 있습니다. 

쉽게 다룰수 있는 소프트웨어를 선택해서, 모델링을 시작합니다. 

초심자라면 123Design과 구글스케치업으로 간단한 교육을 수강한 이후 에 쉽게 다루실 수 있습니다.

구글스케치업(https://www.sketchup.com)

모델링하기 어렵거나, 단순 개인용도라면 인터넷에 공개된 모델링 오픈소스를 활용하시면 됩니다.

대표적인 모델링 오픈 소스 사이트로는, 다음과 같은 사이트들이 있습니다.

이와 같은 사이트는 STL파일로 소스가 제공되기 때문에 별도의 STL변환절차가 필요하지 않습니다.

① Thingiverse(https://www.thingiverse.com)

② Shapeways(http://www.shapeways.com)

③ Cubify(http://cubify.com)

3D프린터 자체가 미국에서 시작되었기 때문에, 거의 미국 3D프린터 장비가 모회사인 사이트들입니다.

큐비파이 같은 경우에는 출력대행사이트로서, 다양한 세계 디자이너들의 모델링 공유사이트라고 볼 수 있습니다.

2. STL파일로 변환
모델링 프로그램으로 설계된 모델링 파일은 각각의 소프트웨어별로 파일포맷이 모두 다르기 때문에 3D프린터가 인식할수 있는 3STL파일로 변환을 해주어야 합니다.

요즘은 3D프린팅을 많이 활용하기 때문에, 3D모델링 프로그램 자체에 변환기능이 내장되어 있거나, 외부플러그인 형태로 변환할 수 있습니다.

일반적인 FDM방식에서는 단일컬러 출력이기 때문에, STL방식으로 변환되지만, 분말방식으로 색상구현이 가능한 경우 PLY 및 VRML포맷으로 이용할 수 있습니다.

3. 서포트
서포트란 3D프린팅 출력과정에서 일어날 수 있는 변질을 막기 위한 지지대를 말합니다.

3D프린팅 자체가 한층한층 재료를 녹여가면서, 쌓아올려 형상을 만드는 과정에서 모형의 상단부 무게를 버티기 힘들거나 바닥면적이 작아 소재의 무게를 버티기 힘들경우 보통 서포트를 달게 됩니다.

서포트를 포함한 출력물은 후가공처리가 필요하게되며, 출력시간이 추가적으로 소요되지만, 정상적인 출력을 위해서 꼭 필요한 과정입니다.

하지만, 모형의 구조가 안정적인 경우 서포트 과정은 생략할 수 있습니다.

4. 슬라이싱 및 G-Code 변환

3D프린터는 적층방식으로 한층한층 쌓아올리기 때문에 3D프린터가 쌓아올릴 면적과 형상을 파악할 수 있도록, 구분을해주는 과정이 슬라이싱입니다. 

슬라이싱에서는 지지대, 노즐온도, 두께 등을 설정하여, G코드로 변환하여 내보내주어야만 3D프린터 상에서 인식할 수 있습니다. 

5. 3D프린터 세팅값조정 및 출력
USB 및 SD카드에 저장된 G코드파일을 3D프린터에 넣은 상태에서 소재 및 출력품질에 관한 세팅값을 조정한 뒤에, 출력을 시작합니다.

6. 서포트 제거 및 후가공
통상적으로 널리 사용되는 FDM방식의 3D프린터인 경우 표면이 거친 경우가 많기 때문에 부드럽게 하기 위한 추가 후가공이 필요하게 되며, 서포터를 장착한 경우 서포트를 제거한 후 사포 등으로 문질러 주거나 도색 등의 후가공 작업이 필요하게 됩니다.

지금까지, 3D프린터로 모델링으로 시작해서 모형을 만드는 과정까지 간단하게 알아보았습니다.

안녕하세요. 지난번에는 팅커캐드라는 입문자를 위한 모델링 프로그램을 소개해드린바 있습니다. 

오늘은 팅커캐드를 활용해서 모델링을 실제사례를 통해서 하는과정과 이의 3D프린터로 출력하는 과정에 대한 포스팅과 함께 직접 3D프린팅 출력까지 해보도록 하겠습니다.

이름표를 제작하게 될 텐데요, 우산과 중요한 물품에 달 수 있기도 하며, 어린아이나 노약자분들이 길을 잃어버리지 않도록 달아주는 이름표정도로 활용할 수 있습니다.

먼저, 팅커캐드에 접속하여 3D디자인에서 새 디자인 작성을 눌러줍니다. 

3D모델링을 시작하기 전에 만들 모양의 그림을 스케치합니다. 일단 저는 모서리가 둥그럼한 네모난 모양의 이름표를 만들고 싶기 때문에 다음과 같이 기본쉐이프에서 상자를 누른상태로 드래그하여 작업영업으로 옮깁니다. 

높이는 0.5cm정도에 가로는 10cm, 세로는 5cm 정도로 조정해줍니다. 드래그 하시면서 맞추셔도 되지만, 조금더 정확은 수치를 넣기 위해서 상자를 클릭하신후 높이, 가로, 세로의 수치를 넣어주도록 합니다. 

높이 조정시에는 가운데 있는 하얀점을 클릭하시면 되며 가로세로는 가운데를 제외한 하얀색 네꼭지점중에 한곳을 선택해서 조정해주시면 됩니다.

그 다음으로는 모서리를 둥그스럼하게 해주기 위해서 쉐이프 속성영역에서 반지름을 1정도 수치로 둥그스럼하게 해줍니다. 한글로는 반지름이라고 표기되어 있지만 굴곡정도라고 보시면 될 듯합니다. 이 수치를 올리게 되면 점점 둥근모양으로 바뀌게 됩니다.

기존 각진 네모모양에서 모서리만 둥근모양으로 변경되었습니다.

그다음으로 이름과 전화번호 정도를 텍스트로 기재해줄 차례입니다. 그 전에 양각으로 할 것인지 음각으로 할 것인지를 결정하고, 저는 단일노즐의 3D프린터 출력을 염두에 두었기 때문에 음각이 편하므로 음각으로 텍스트를 넣어보도록 하겠습니다.

우측에서 아래 화살표를 누르시면 목록에서 문자 및 숫자를 클릭해줍니다. 그리고, TEXT라고 적힌 문자를 클릭하여 작업영역으로 드래그 해줍니다.

TEXT 쉐이프 속성창을 보시면 문자라고 적힌 곳에 이름을 적어 줍니다. 저는 임의로 '홍길동'으로 이름을 작성해주도록 하겠습니다. 음각형태로 구멍을 낼 것이기 때문에 쉐이프 속성에서 구멍을 클릭합니다.

글자의 크기는 드래그 하시거나, 수치를 조정하여 적당하게 배치될 수 있도록 합니다.

글꼴 항목은 있지만 팅커캐드 프로그램 자체가 미국 오토데스크사에서 제작한 프로그램이기 때문에 영어가 아니면 바꿀수가 없습니다. 이 부분은 조금 아쉬운 부분입니다. 사용자 폰트로 글꼴을 편집할 수 있다면 편했을 텐데 말이죠 ㅎㅎ

일단, 홍길동으로 작성한 텍스트를 가운데 정렬을 시켜줍니다. 네모난 이름표 배경과 홍길동 텍스트를 드래그하여 모두 선택한 이후에 상단의 정렬이나 단축키L을 눌러줍니다.

작업영역내에 두개의 쉐이프끼리의 정렬을 할 수 있습니다. 일단 가로기준으로 가운데 정렬만 필요하기 때문에 가운데 동그란 점을 눌러주면 정렬을 시킬 수 있습니다.

아래쪽에는 전화번호를 넣을 것이기 때문에 홍길동 글자를 약간 위로 올려주신후, 동일한 방법으로 전화 번호를 홍길동 아래에 배치 시켜줍니다. 전화번호는 길기 때문에 약간 크기를 가로 세로를 줄여야 이름표 내에 배치시킬 수 있습니다.

이 상태에서는 이름표 위에 배치된 상태로 음각느낌을 주기 위해서는 아래로 내려야 합니다. 하지만 모두 내리기 되면 3D프린터 출력과정에서 서포트가 들어갈 듯합니다. 그래서 5mm에서 절반인 2.5mm까지만 내려주겠습니다.

홍길동 텍스트 클릭하신후 쉬프트를 이용해서 전화번호를 클릭하시면 그룹으로 클릭을 하실수 있습니다. 그런 다음 오른쪽 상단의 그룹만들기를 눌러주시거나, Ctrl+g로 그룹을 만들어줍니다.

세개의 쉐이프를 모두 선택하신 이후에 쉬프트로 이름표를 클릭해서 선택할 수도 있습니다.

이렇게 그룹으로 만들어 주는 이유는 두개 텍스트를 동시에 내리기 쉽게하기 위해서 지정해주는 것입니다.

이렇게 선택된 상태에서 상단의 세모모양을 눌러주셔서 이름표의 절반만 내려가도록 2.5mm로 수치를 지정해 줍니다.

그 다음으로 모두 드래그 하여 선택하신 후 그룹만들기를 눌러줍니다. 그러면 음각형태로 절반까지만 파인 형태의 이름표가 완성됩니다.

열쇠고리에 걸기위해서 좌측 상단에 동그란 형태의 구멍을 내어주기 위해서 우측의 기본 쉐이프에서 속이 빈형태의 원통을 클릭하여 작업영역으로 드래그 합니다.

그런 후 이름표에 구멍을 내기 위한 용도이기 때문에 가로세로 지름 5mm, 높이5mm정도의 크기로 조정한 이후에 좌측 상단에 위치시켜줍니다.

지금까지는 이름표 제작을 위한 3D모델링이 모두 끝났습니다. 외부파일로 내보내기위해서 우측상단의 내보내기를 클릭해서 stl파일로 저장시켜 줍니다.

이제 3D모델링한 STL파일을 3D프린터로 출력하기 위해서 Cura 슬라이싱 프로그램으로 열어줍니다. Cura슬라이싱 프로그램으로 열어주니 출력시간이 1시간 54분, 출력물이 24g무게 정도라고 표기됩니다. 출력과정에서 별다른 문제는 없어 보이기 때문에 그대로 G코드로 변환시켜 줍니다.

3D프린터 사용재료는 PLA필라멘트이며, 마크봇 FDM 3D프린터를 활용하였습니다. 초기사용인 경우 전원을 ON해준 다음 motion-temperature항목에서 필라멘트 온도를 올려줍니다. 정상적으로 필라멘트가 녹아들어간다면, SD카드를 장착하고 해당 파일을 구동하여 줍니다.

초기에 정상적으로 안착되는 지를 확인하신 이후에 슬라이싱 시간인 1시간 54분 이후에 다시와서 확인합니다. 정상적으로 이름표가 출력되었음을 확인하실 수 있습니다.

출력상태는 상당히 좋은 편이네요. 표면만 약간 사포질 해주면 아주 말끔해질 듯합니다 ㅎㅎ 정작 출력하고 보니 다소 큰 느낌입니다.

이렇게 열쇠고리에도 달 수 있고, 목걸이 이름표 및 가방에 고리가 있는 부분이라면 어디든지 달 수 있을 듯합니다. 

지금까지 소지품에 달 수 있는 이름표 만들기 과정을 포스팅하였습니다. 단순히 이름표지만 조금 응용한다면 차량용 전화번호, 명패 등도 충분히 응용이 가능합니다.