층간소음 해결을 위한 3D 프린터 스탠드로 간이로 급조했다.(Ver. 1.0) 일단 급한 층간소음 문제는 해결되었다. 다음 단계로 본격적으로 스탠드를 제작하려고 한다.
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전용 테이블을 구입하거나 무볼트 선반을 주문해서 조립하는 방법도 있다. 하지만 Ver. 1.0스탠드를 제작하면서 얻은 자신감으로 층간소음 해결 프린터 스탠드를 알루미늄 프로파일로 직접 제작하기로 했다.
층간소음 해결 3D 프린터 스탠드 고려 사항
“층간소음 해결 3D 프린터 스탠드 – Ver. 0.1” 글에서 스탠드 제작 시 고려 사항에 대해서 정리했었다.
☑️ 3D 프린터를 안정적으로 지지할 수 있어야한다.
📖층간소음 해결 3D 프린터 스탠드 – Ver. 0.1
☑️ 소음을 차단하거나 줄여 줄 수 있는 방진 설계가 필요하다.
☑️편의 기능(필라멘트,공구 수납,조명)을 고려해야된다.
☑️가격이 합리적이어야 한다.
사용할 재료에 대해서 비교해보았다. 알루미늄과 나무가 좋아 보인다. 진동 흡수 측면에서는 나무가 좋고, 강도 측면에서는 알루미늄이 좋아보인다. 스탠드 프레임은 알루미늄으로 하고, 상판은 나무로 하면 될거 같다. 상판과 스탠드 프레임 사이와 스탠드 프레임 부품들 연결부 사이에 진동을 흡수할 수 있는 패드를 삽입하면 방진 성능을 좋을 것 같다.
| 재료 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 알루미늄 | 가벼움, 내식성, 강도 적당 | 비용, 중간 정도의 진동 흡수 |
| 강철 | 매우 강함, 진동 억제 효과적 | 매우 무거움, 조립 불편, 부식 가능 |
| 나무 | 저렴, 쉽게 가공, 진동 흡수 좋음 | 강도 낮음, 습기에 약함 |
| 플라스틱 | 가벼움, 내식성, 저렴 | 강도 낮음, 진동 흡수 약함 |
| PVC | 내구성, 쉽게 가공, 저렴 | 하중 지지 약함, 진동 흡수 약함 |
| 합금 | 매우 강하고 가벼움, 내식성 | 매우 비쌈, 가공 어려움 |
프레임 재질 선택
알루미늄 프로파일(Aluminum Profile)은 다양한 형태와 용도로 사용되는 구조용 자재이다. 주로 3D 프린터, CNC 머신, 공업용 장비, 가구 제작 등에서 프레임이나 구조물을 만들 때 사용된다. 또한 경량이면서도 강도가 높고, 부식에 강하며, 다양한 연결 방식을 통해 쉽게 조립할 수 있는 장점이 있어서 선택했다. 가격적인 측면에서는 나무가 저렴하지만 직접 조립하려면 목공을 해야되고, 일반 가정에서는 하기 힘들다. 물론 조립까지 해주는 사이트가 있겠지만 직접 조립하는 것을 선호하는 스타일이라 알루미늄 프로파일을 선택했다.
상판 나무 재질 선택
가격 측면에서 보면 레드파인, 미송, 삼나무가 가장 저렴하다. 하지만 강도와 내구성이 약해보인다.
멀바우, 고무나무, 아카시아, 에쉬목는 가격이 2배 정도지만 상대적으로 높은 강도를 가지며 무거워서 안정적이고 진동흡수 측면에서 장점이 있다. 층간소음 해결 스탠드 ver. 1.0 상판은 미송이었다. 나쁘지 않았다. 멀바우가 맘에 들지만 욕심내지 않기로 했다.
| 나무 종류 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 레드파인 | 저렴, 가공 용이, 따뜻한 색상과 나뭇결 | 강도 낮음, 내구성 중간 |
| 미송 | 저렴, 가공 용이, 밝은 색상과 균일한 나뭇결 | 강도 낮음, 내구성 중간 |
| 삼나무 | 습기에 강함, 방충 효과, 자연적 향기 | 강도 낮음, 내구성 중간 |
| 멀바우 | 매우 강함, 습기에 강함, 고급스러운 외관 | 비쌈, 무거움 |
| 고무나무 | 환경 친화적, 가공 용이 | 내구성 낮음, 습기와 온도 변화에 약함 |
| 아카시아 | 매우 강함, 습기에 강함, 다양한 색상과 무늬 | 비쌈, 가공 어려움 |
| 에쉬목 | 매우 강함, 탄력성 좋음, 아름다운 외관, 진동 흡수 | 비쌈, 습기와 온도 변화에 민감, 무거움 |
층간소음 해결 스탠드 ver. 2.0 설계도
층간소음 해결 스탠드 ver. 1.0(상)과 이를 바탕으로 설계한 ver. 2.0(하) 도면이다. ver. 1.0의 핵심 설계 컨셉은 진동 소음을 줄여서 층간소음 문제를 해결하는 것이었다. 프린터 – 합판 1(수평, 단단, 진동 흡수/분산) – PAD 1(쿠션, 진동 흡수/감쇠) – 합판 2(수평, 단단, 진동 흡수/분산) – PAD 2(쿠션, 진동 흡수/감쇠) – 밥상(안정적 지지)의 구조로 설계 / 제작했다. 이 구조은 방진 효과는 증명이 되어서 이런 구조로 ver. 2.0 스탠드를 설계했다.
위에서 부터 프린터 – 합판 1(수평, 단단, 진동 흡수/분산) – PAD 1(쿠션, 진동 흡수/감쇠) – 합판 2(수평, 단단, 진동 흡수/분산) – PAD 2(쿠션, 진동 흡수/감쇠) – 알루미늄 프로파일 스탠드(안정적 지지)의 구조로 제작할 예정이다.
가로 세로 높이를 500mm로 하고, 수평을 맞출 수 있도록 프로파일 아래쪽에 Level Footer를 추가했다. 프로파일은 중량과 경량이 있는데, 4040기준으로 중량이 경량 보다 15% 정도 더 무겁다. 질량이 클수록 더 많은 진동 에너지를 흡수하고 분산할 수 있고, 강성이 증가할 수록 진동 전달을 방지하고 구조적 변형을 최소화하는데 도움이된다
상판의 목재는 멀바우와 미송으로 할 계획이다. 이렇게 서로 다른 재질의 목재를 사용하는 이유는 진동 소음이 특정 주파수대에만 있지 않기 때문에 단단한 멀바우와 비교적 소프트한 미송을 사용해서 서로 다른 주파수대 진동을 흡수하기 위해서다. 멀바우와 미송사이, 미송과 알루미늄 프로파일 프레임 사이에 쿠션 재질의 PAD를 삽입해서 진동 흡수/ 감쇠가 잘 되도록 했다.
알루미늄 프레임 아래 부분은 구조적으로 안정을 위해서 측면과 뒷면에 알루미늄 바를 추가했다. 앞 부분은 필라멘트 보관 박스를 넣을 수 있도록 오픈 상태로 두기로 했다.
필요 자재와 가격
필요 자재와 가격을 아래 표로 정리했다. 정리를 해보니 예산 초과다. 10만원 이내로 만들고 싶었다. 지금 사용 중인 3D프린터 가격과비슷하다
| 부품 | 단가 | 수량 | 가격 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 프로파일 4040(중량), 440mm | 8,500 | 11 | 93,500 |
| 브라켓 | 500 | 18 | 9,000 |
| 멀바우 500 x 500 x12 mm | 12,000 | 1 | 12,000 |
| 미송 500 x 500 x12 mm | 7,000 | 1 | 7,000 |
| 패드 | 25,000 | 1 | 25,000 |
| 레벨 풋 조절좌 | 1,600 | 4 | 6,400 |
| 기타 (볼트, 너트, 부자재) | 10,000 | 1 | 10,000 |
| 합계 | 140,900 |
아래는 지금 사용 중인 Creality Ender-3 V3 SE 이다.
가격을 낮추기 위해서 알루미늄 프로파일을 경량 3030으로 변경하고, 상판을 1개만 사용할 경우 가격이다. 목표로 한 10만원대에 맞출 수 있다.
| 부품 | 단가 | 수량 | 가격 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 프로파일 3030(경량), 440mm | 4,000 | 11 | 44,000 |
| 브라켓 | 500 | 22 | 9,000 |
| 미송 500 x 500 x18 mm | 9,000 | 1 | 7,000 |
| 패드 | 25,000 | 1 | 20,000 |
| 레벨 풋 조절좌 | 1,600 | 4 | 6,400 |
| 기타 (볼트, 너트, 부자재) | 10,000 | 1 | 10,000 |
| 합계 | 97,000 |
알루미늄 프로파일과 목재로 구성할 수 있는 가격대는 10~15만원 수준이다. 프린터 가격이 워낙 싸서 비싸게 보이는 것이다. 최종적으로 어떤 것을 선택할지 좀더 생각해보고 진행하도록 하겠다. 층간소음 해결 3D 프린터 스탠드 제작기를 따로 올리도록 하겠다.
결론
알루미늄 프로파일로 층간소음 해결 3D 프린터 스탠드를 제작할 경우 원하는 디자인과 방진 설계를 적용할 수 있는 장점이 있다
진동 감쇄를 위해 중량 프로파일을 선택했고, 서로 다른 재질의 목재판을 이용해 서로 다른 주파수대 진동을 흡수 / 분산할 수 있도록 설계했다. 목재판 사이에 진동을 흡수할 수 있는 쿠션 재질의 패드를 삽입했다. 수평 조절을 위해 스탠드 다리 아래 부분에 높이 조절좌를 추가했다.
예상 견적이 대략 10~15만원이었다.