3D프린터로 욕실용품 부속품 제작 및 교체 - 솔리드웍스 활용

2013년(?), 2014년(?) 관련한 정보와 메스컴을 통한 3D프린터가 전국적으로 대대적인 이슈가 되었고, 그로 인해 일반인들에게 급속도로 알려지기 시작하고, 2015년 그 정점을 찍었다고 생각한다.

그리고, 2016년들어와 그 추세가 주춤해지고, 2016년 후반에 들어서는 3D프린터에 관련한 일반적인 관심도가 초반에 그 느낌과는 사뭇다르게 많이 주춤해졌다는 것은 조금만 관심을 두고 있었던 사람들이라면 분명히 체감할 것이라고 생각한다.

뭐. 그렇다고 3D프린터라는 시장이 그 옛날 RP장비나 나왔을 때, 지금처럼 관심도가 급 상승했다가, 어느날 갑자기 사라져버린 것과는 많은 다른 양상을 보이고 있는 것도 사실이다.


일반인들에게는 그 관심도가 많이 없어졌지만, 그 3D프린터의 시장은 이제 개인이 아닌 기업체로 스며들어가 우리가 잘 알지 못하는 곳에서 더 많이 3D프린터의 가치를 충분히 활용하고 있다는 사실이다.

3D프린터가 대중적으로 보급되지 못한 이유는 여러가지가 있겠지만, 그중에서 3D프린터라는 특수성때문이지 않을까 생각한다. 일반 종이 프린터처럼 손쉽게 콘텐츠를 생성하고 손쉽게 출력할 수 있는 분야는 아니라는 것이다.

배우기도 어렵고, 활용하기는 더더욱 어려운 3D프로그램을 익혀야 하고, 아직까지는 소음이 심한 3D프린터 장비로 몇십시간식 가동해야 하는 문제점, 그리고 가장 중요한것이 출력된 결과물을 어디에 딱히 활용할 곳이 없다는 것인것 같다.

이런저런 문제점과 활용의 한계, 접근성의 한계등으로 대중에게서는 점점 멀어지는 3D프린터 분야이지 않을까 생각한다.

뭐. 이런 머리아픈 이야기는 각설하고, 그냥 개인적으로 또는 집에서 간단하게 사용할 수 있는 내용을 가지고 3D프린터를 이용한 형상을 만들어 활용할 수 있는 내용을 담아 보겠다.

내 블로그를 자주 찾으신 분들은 아시겠지만, 몇개 되지 않는 3D프린터 관련한 포스팅 대부분이 그냥 단순히 3D프린터를 소개하고, 인터넷상에 흘러다니는 콘텐츠를 가지고 출력했다라는 식의 내용은 이곳에서 찾아볼 수 없다는 것이다. 그렇다고 머리아프게 복잡한(?) 형상을 설계하거나 하는 내용도 없이 3D설계프로그램을 조금이라도 사용할 수 있는 사람이라면, 충분히 활용할 수 있는 내용과 개인적으로 활용하기 위한 내용(?)을 담고 있다는 것은 다 아실 것이다.ㅋ(나만의 생각일 수 도 있음.ㅋㅋ)


솔리드웍스와 3D프린터의 합작품

자... 소소하지만, 약간의 분위기를 바꿀 수 있는 소품만들기를 해보자.

2016년 11월에 지금까지 20여년간 살았던 집에서 새로운 곳으로 새 보금자리를 마련했다. 새로운 아파트였다면, 이런 생각을 하지 못했겠지만, 이사한 집도 꽤(?)연식이 있는 빌라주택이라, 전반적으로는 깨끗한데 몇몇군데 눈에 거슬리는 부분이 있었다.

우리집 욕실 한켠에 있는 코너 선반의 가이드 지지대, 보통 플라스틱 사출품에 크롬으로 도금하여 반짠반짝 스테인레스처럼 고광택 제품이지만, 물때, 녹 등과 잦은 청소로 손쉽게 본래의 반짝거리는 빛을 잃어버리고 위 사진과 같이 도금도 벗겨지고 녹등으로 얼눅얼눅 보기 흉한 모습을 자주 목격하였을 것이다.

무관심하게 지나칠 수 있는 부분이지만, 한번 신경쓰기 시작하면 무진장 신경이 쓰이는 참 사소한 부분일 것이다. 꼴랑 부속품 몇개 때문에 전체를 교체하지나 비용이 너무 많이(?)들고, 부품만 교체하자니 딱히 부품만 딸로 판매하는 곳을 찾을 수 었는 그런 애매한 요소이다.
솔직히 이 부속품을 구하기 위해서 몇번 발품을 팔아봤지만, 부속만은 별도로 판매하지 않는 다는 답변만 돌아왔기에, 왔다갔다 기름값에 시간투자하는 것 보다, 내가 가지고 있는 능력과 장비를 활용하는 것이 백배 저렴하고 빠르다는 판단으로 시작하게 되었다.


내가 하는 모든 설계는 솔리드웍스나 인벤터와 같은 전문 3D캐드프로그램을 이용하여 작업한다.(이 이유는 마무리 쯤에 이야기하겠다.ㅋ)

디자인의 기본 형상을 사각기둥이다. 본품은 원기둥 형식이지만, FDM방식의 3D프린터 특성상, 그리고 역설계이지만 쪼금 다른 디자인컨셉으로 진행하기 위해서다.ㅋ 그렇다고 거창하지도 않음... 기본 형상 디자인 개념, 설계, 모델링까지 딱 10분 정도 걸렸으니..ㅋ

좌측 솔리드웍스로 만들어진 최초 디자인 형상이고, 다음날 출근해서 3D프린터로 출력한 출력 결과물이다.

단순한 3D캐드 프로그램에서는 꽤 괜찮은 느낌을 가지고 있지만, 실제 제품화 시켜놓고 봤을 때는 정말 가로세로높이에 대한 비율도 맞지않고 뚱뚱하게 보기가 싫다.
실제 우리는 3D프린터가 왜(?) 기업체에서 사용하지는 이렇게 확인할 수 있다.  하나의 제품을 출시하기 위해서 수 많은 변경, 그리고 목업, 시제품들을 통해서 만들어지기 때문이다.

최초 작업 내역
1. 디자인 및 형상 모델링 (대략 10분 - 치수측정(역설계) 포함)
2. 슬라이싱 프로그램을 이용한 G코드 생성 (레이어 1.5mm, 채움 60%, 쉘두께 1.2mm, 속도 40mm/s)
3. 3D프린팅 (하이비전 - 큐비콘싱글, 소재 - ABS 화이트, 출력시간 4시간 정도(사이드, 중간 총 3개 동시출력)

두번째 작업 내역
1. 디자인 및 모델링 수정 (대략 20분 - 디자인 상상하는 시간 포함)
2. 슬라이싱 프로그램을 이용한 G코드 생성 (레이어 1.5mm, 채움 60%, 쉘두께 1.2mm, 속도 40mm/s)
3. 3D프린팅 (하이비전 - 큐비콘싱글, 소재 - ABS 화이트, 출력시간 3시간 30분정도 (사이드, 중간 총 3개 동시출력)


최초 디자인 및 출력물을 토대로 전반적인 디자인 변경이 적실하게 느껴졌다.
기본적인 사각형 기둥의 베이스는 그대로 두고, 가로세로 폭을 줄이고, 줄어든 폭 만큼 실제 체결했을 때, 쪼개짐등을 최소화 하게 위해서 하단부분에 보스를 추가하는 형식으로 디자인 조금 수정했다.

디자인 변경시 특별하게 변경한 것은 없다. 단순히 가로세로 폭값을 조금 줄이고, 하단에 원래 크기보다 1mm씩 간격띄운 후, 보스를 추가한 것 이외에 특별한 추가사항 없이 그대로 작업종료.ㅋ

초반 출력과 동일하게 사이드, 중간 연결부를 포함하여 총 3개의 기둥을 동시에 출력 후, 원래 본품과 비교해 봤다. 실제 직경보다는 조금더 큰 폭을 가지고 있지만, FDM 방식의 3D프린터라는 약점을 최소화하기 위해서는 어쩔 수 없는 판단이라고 생각한다.ㅋ

※ FDM방식의 3D프린터는 열가소성소재를 이용하여 적층방식으로 PLA와 ABS가 대표적으로 많이 사용되는데, 내가 사용하는 ABS 필라멘트는 PLA보다 강도가 약하기 때문에 실용적인 형상을 출력하기 위해서는 조금더 두껍게 출력해야 한다. 그냥 감상용 조형물이라면 크게 상관없음.

※ 또한 ABS는 특성상 아세톤을 이용하여 포면을 살짝 녹여 고광택 제품으로도 만들수 있고, 도금업체를 통해서 도금도 가능한 재질이기 때문에 적절하게 활용하는 것도 완성도 있는 제품을 만들 수 있다.


제일 우측에 거무틱틱한 넘이 원래 제품 도금이 다 훼손되고, 녹도 발생한 형상을 제일 왼쪽에 있는 형태로 최초 디자인 후 출력한 결과이고, 중간의 형상이 두번의 수정을 거친 최종 출력형상이다. 3D프린터 특성상 출력되는 레이어 높이에 따른 결은 어쩔 수 없이 생기는 현상이고, 최소화 하기 위해서 1.5mm 정도로 낮췄지만, 결의 형태가 그대로 보여지는 단점이 있다.


교체하기 전, 모습


우리집 욕실에 기존의 지저분한 지지대를 새롭게 만든 지지대로 교체한 모습이다.ㅋㅋ

전체 디자인 및 모델링 시간 30여분 출력 및 표면 다듬는 시간 대략 8시간 전체 9시간 정도 시간을 투자하고, 만들어낸 결과물이다. 심각하게 생각하지 않고, 즉흥적으로 작업하였지만, 결과적으로는 상당히 만족스러운 결과물이 나왔다.

이렇게 3D프린터에 관심이 있거나, 3D프린터를 활용하시고자 하는 분들이 상당히 많이 있겠지만, 단순히 3D프린터만을 목적으로 생각하고 접근한다면, 정말 특별하게 없는 어떻게 보면 종이 프린터보다 더 활용의 폭이 없는 단순한 기계에 불과할 것이다.

직접 디자인하거나 3D프로그램을 사용할 수 있는 어느정도의 능력을 갖추고 있다면, 충분히 톡톡튀는 상상력을 동원해서 재미있고 쓸만한 나만의 제품들을 많이 생성할 수 있는 기회를 가져다 줄 수 있는 기계이기도 하다.


도면 공개

위 PDF도면의 저작권에 대해서는 두말하면 잔소리인줄 아실것이고, 이번 포스팅에서는 STL파일은 별도로 제공하지 않을 것이다.
도면을 도대로 제작하는 능력을 한번 높여보는 것도 좋은 경험이 될 것이다.

하단 지름 5mm에 대한 구멍은 이 도면을 활용해서 출력할 계획이라면 실제 체결되는 나사의 크기를 알아두고 그 크기에 맞게 수정해서 사용해야 한다. 그리고, 일반 가는 나사를 사용하기 때문에 별도의 나사산을 모델링하지 않아도 되지만, 지름값은 실제 나사의 지름값과 같도록 하는 것이 출력후 조립이 쉽다.


전문 3D캐드를 공부해야 하는 이유

내가 전문적(?)으로 3D캐드와 3D프린팅 관련해서 교육하고 활용해서 그러는 것이 아니라, 우리가 3D프린터를 가지고 제대로 활용하고 싶다면, 그리고 앞으로 취업이나, 3D프린터를 이용해 창업을 염두해두고 있는 분이라면, 시간과 돈을 투자해서라도 꼭 전문적인 3D캐드 프로그램은 배워두라는 말을 해주고 싶다.

3D프린터는 꼭 비싼 프로그램이 아니더라도 무료로 또는 저렴하게 판매되는 3D프로그램을 이용하여 아이디어를 현실화 하고, 3D프린터로 충분히 결과물을 뽑을 수 있다.
그런데, 왜 비싼 프로그램을 사용해야하는 가? 라고 반문할 수 도 있을 것이고, 배우는데 시간도 많이 걸리고, 교육비도 비싼데 굳이 배울 필요도 사용할 필요도 없다라고 생각하시는 분들도 많이 있을 것이다.

그렇다. 단순히 아이디어를 형상화 시키고자 할 때는 미들앤드, 하이앤드급 전문 3D캐드는 필요없을 수 있다. 오토캐드 3D, 3D맥스, 스케치업, 라이노 등과 같은 저렴한(?) 3D프로그램도 있고, 123Design과 같은 무료로 사용할 수 있는 프로그램을 이용하여 충분히 아이디어를 형상화 시킬 수 있다.

하지만, 그 아이디어가 실제 사용할 수 있는 구체적인 내용을 가지고 있고, 단 한번의 작업으로 작업이 끝난다면 두말할 것 없겠지만, 거의 모든 아이디어가 그렇듯 아이디어가 실제 사용가능한 형상으로 나오기까지는 정말 많은 시행착오, 변경, 수정을 반복하고 난 이후에 어느정도 형식을 갖춘 결과물이 나온다.
위에 언급한 툴들은 장난감 또는 단품형상의 조형물같은 아이디어를 바로 형상화 하기에는 좋겠지만, 그 폭을 넘어선 제품의 형상들은 전문적인 3D캐드를 이용하지 않으면, 더 많은 시간과 더 많은 비용이 들어간다는 사실을 알아야 한다.

이번 포스팅의 주제인 지지대를 한번 생각해보자.
별거 없는 단순한 형상의 모델이라는 것은 누가 봐도 알수 있다. 전체 작업시간은 30분 내외에서 최종 디자인이 완성됐다.
이것을 솔리드웍스나, 인벤터, 카티아, UG-nx, Pro-E같은 전문 3D캐드 프로그램이 아니였다면, 어떻게 됐을까?
초기 최초 모델링할 때는 시간이 10~20분 정도 걸릴 수 있다. 하지만, 변경 사항이 발생했을 때는 전문 3D캐드 프로그램은 몇몇가지 치수값과 작업의 순서만 변경하면 바로 변경된 형상을 볼 수 있지만, 아닌 경우에는 수정/변경이 아닌 다시 처음부터 새롭게 다시 모델링 시도해야 한다.
이렇게 두번의 수정 작업의 시간이 40~60분까지 늘어나는 상황이 바로 발생하는 것을 알 수 있다.

국내외 수많은 기업체들이 비싸지만, 하이앤드, 미들앤드 3D캐드 프로그램을 이용하는 이유가 무엇일까? 그것은 바로, 시간이다. 시간이 돈인 현대사회에서 기획부터 최종 제품이 나오기까지 수 많은 공정에서의  시간만 줄여도 엄청난 비용이 절감되기 때문이다.


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Comments 8

  • 비밀댓글입니다

    • Favicon of http://esajin.kr BlogIcon 서관덕 서관덕의 시간이 머문 작은공간™

      안녕하세요.
      방문해 주셔서 감사합니다.

      님의 정확한 상태를 모르기 때문에 그냥 둥글몽실하게 몇가지 말씀드릴께요.

      우선, 학원까지 알아보시는 것 같은데, 취업을 목적으로 두시는 것 같은데, 3D프린터가 목적인 회사는 3D프린터 제조업체이외에는 대부분 교육업체들입니다.

      대부분의 회사들은 3D프린터를 사용은 하되 목적은 아니지요. 그냥 업무상 과정에 포함되어져 있습니다.

      여기서, 본인이 무엇을 하고 싶은가를 먼저 생각해보셔야 될 것 같습니다.
      맥스, 마야, 캐드등 3D프린터를 이용할 수 있는 프로그램들은 정말 많습니다.

      취업이나 일의 목적에 따라 3D프로그램도 달라지는 것이지요.

      앞에서도 언급했지만, 무엇을 할 것인가를 먼저 생각하시고 결정하시는 것이 좋을 것 같습니다.

  • 배움이

    저는 그래서 지금 폴리텍 남인천 가서 직장인 과정으로 NX11을 배우고 있습니다.
    인벤터도 좋지만 하이엔드에서 하나 배우고 싶었는데 NX로 선택했고 앞으로 인벤터랑 NX 설계 전문으로 하고 싶네요 ㅋㅋ
    근데 질문이 있습니다. 제가 인벤터로 벌류트 펌프 케이싱을 설계했었는데 이걸 STL로 변환해서 저장하니깐 기존에 높이가 292로 설계 된게 굉장히 수축을 하던데 이거 모델링 크기를 그대로 유지하면서 STL로 저장이 안되는 건가요?

    • Favicon of http://esajin.kr BlogIcon 서관덕 서관덕의 시간이 머문 작은공간™

      안녕하세요.
      방문해주셔서 감사합니다.

      인벤터에서 STL파일로 저장할 때 저장 옵션에서 단위를 cm를 mm로 변경해서 저장하시면 똑같은 사이즈로 저장이 됩니다.

      다른프로그램은 기본 단위가 mm로 셋팅되어 있어 큰 문제가 없는데 인벤터만 최초 설정값이 cm로 되어져 있습니다.

      한번만 mm로 설정하시면 됩니다.

      감사합니다.

  • 김한웅

    안녕하세요. 혹시 프린팅도 가능한가요?
    제가 만드려고 하는건 100x100x100 mm 크기의 케이스인데, 내부에 전자회로가 들어가게되어 전면/후면/하단부로 나눠 조립하도록 하고 있습니다. 컨셉디자인 할때는 내부를 고려치 않았기에 이쁘게 곡면처리를했는데, 케이스의 두께를 2mm 로 하려니 라운드가 안되네요.(스케치업으로 작업했습니다) 솔리드웍스로 하면 그부분이 해결될지 모르겠는데 혹시 약간의 설계와 더불어 ABS프린팅까지 가능하신지 여쭤봅니다. 가능하시면 비용도 알려주세요.

  • BlogIcon 박기호

    저는 올해 나이로 60세된 회사원입니다
    다름이 아니라 인벤트를 학원에서 배워 기본적인 부품은 작성을 하는데요 문제가 있어 글 올립니다
    인벤트 작업후 부품을 조립한 조립품을 3각법 2d 도면을 뽑을려고 하는데요 자꾸 조립품이 뒤집혀서 나와요
    정면도을 클릭해서 끌어오면 180도 뒤집혀 있는 거예요
    전문가님의 조언 부탁 드립니다

    • Favicon of http://esajin.kr BlogIcon 서관덕 서관덕의 시간이 머문 작은공간™

      안녕하세요.
      방문해 주셔서 감사합니다.

      기본적으로 인벤터 도면은 1각법에 설정되어져 있습니다.

      변경하는 방법은

      우선, 인벤터 도면 상단 메뉴 -> 관리 -> 스타일 편집기 에서 좌측 검색기에서 표준 하위에 있는 기본 표준(ISO)를 선택합니다.

      그러면, 우측 큰화면상에 내용이 나타나며, 우측에 있는 세부 탭에서 뷰 기본 설정에 들어가시면, 중앙 하단 쪽에 투영 유형에서 삼각법으로 변경하시고, 저장 및 닫기 하시면 됩니다.

      ============

      그냥 단순하게 위와 같은 방법으로 설정하시면 다음에 또 새로운 도면을 생성할 때 매번 변경해야 하는 불편함이 있습니다.
      이를 해결하기 위해서는 프로젝트 설정부터 스타일 편집까지 다양하고 꽤많은 내용을 설명해야 하니 차후에 강좌로 알려드리도록 하겠습니다.

      자주 찾아주세요.

  • 현주

    저런 생각까지 하시다니 아이디어가 대단한데요!