3D프린터의 이동방식

 

 

 

안녕하세요 시제품 개발 전문기업 디자인웨일입니다.

 

오늘은 3D프린터의 이동 방식에 대해서 알아보겠습니다.

 

 

 

3d프린터는 헤드와 베드가 움직이면서 형상을 만들어냅니다.

이때 X,Y,Z 3개의 직선 축을 기준으로 움직이는 방식을 '카르테시안 봇'이라고 합니다.

그리고 이를 축의 움직임에 따라 XZ-Y방식, XY-Z 방식으로 다시 나눕니다.

 

축이 아닌 3개의 모터가 공간을 이동하며 움직이는 '델타 봇'도 있습니다.

 

그 외에 'H-BOT'방식과 H-BOT을 향상시킨 'coreXY'방식이 있습니다.

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카르테시안 방식

 

 

카르테시안 봇은 X,Y,Z 3개의 축으로 구성되어 있습니다.

좌표에 따라 움직이기 때문에 복잡한 형상을 출력하기에 유리합니다.

형상이 출력되는 베드와 필라멘트가 압출되는 헤드가 앞, 뒤(X,Y축) 또는 위, 아래(z축)으로 움직이는데요

각각 어떤 축으로 이동하는지에 따라 XZ-Y방식과 XY-Z방식으로 분류됩니다.

 

 

① XZ-Y 방식

'멘델 방식'이라고도 부릅니다.

베드가 Y축 또는 X축으로 움직이고

헤드가 X축 또는 Y, 그리고 Z축으로 움직이는 구조입니다.

이동속도가 빠르며 구조가 단순해 개인도 쉽게 사용할 수 있습니다.

교육용으로도 많이 활용됩니다.

 

하지만 레이어를 쌓을 때마다 베드가 X,Y축으로 수없이 움직이기 때문에 출력에 영향을 주기 쉽습니다.

그리고 베드가 움직일 수 있는 공간이 필요하기 때문에 출력물의 크기에 비해 프린터가 위치할 넓은 공간이 필요합니다.

 

 

 

② XY-Z 방식

XY-Z방식은 헤드가 X,Y축으로 움직이고, 베드가 Z축으로 움직이며 형상을 출력합니다.

XZ-Y방식은 각 축이 독립적으로 움직이지만 XY-Z방식은 X,Y축이 하나의 벨트로 연결 있다는 점이 특징입니다.

벨트와 연결된 두 개의 모터에 의해 헤드가 유기적으로 움직이게 됩니다.

 

모터를 2개 이용하기 떄문에 하나의 모터를 이용할 떄 보다 출력속도가 우수합니다.

또 베드가 아니라 헤드가 움직이므로 별도의 여유 면적이 필요없어 공간 효율성이 뛰어납니다.

 

하지만 X,Y축 두 개의 축으로 움직이다보니 제작과정이 복잡하고 높은 기술이 필요합니다.

두개의 모터가 정밀한 운동을 하기 위해서 벨트의 장력조절과 베드의 수평 조절도 필요하기 때문에

직접 개인이 프린터를 조립해서 만들기는 쉽지 않습니다

 

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델타방식

 

산업에서 이용되는 델타 로봇의 동작 방식을 적용한 방식입니다.

카르테시안과 멘델에 비해 3개의 축이 하나의 노즐을 고정하고 X,Y,Z축이 동시에 움직여 베드에 출력물을 적층해 나갑니다.

 

델타 프린터의 베드는 카르테시안과 달리 원형이며 움직이지 않습니다.

베드의 크기는 작지만 빌드 높이는 높아 키가 큰 원통처럼 보이는 인쇄 공간을 가지고 있습니다.

 

공간활용도가 높고 베드가 고정되어 있어 출력물 수축으로 인해 출력물이 쓰러지는 일이 적고, 출력 속도가 빠릅니다.

다만 X,Y,Z의 세 축이 헤드와 연결되어 있어 한 번에 움직이는데 이때 원점 제어가 어렵다는 것입니다.

 

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H-BOT 방식

 

H-BOT은 카르테시안방식에서 발생하는 토크를 줄이기 위해 고안된 방식으로

X축, Y축으로 이동하는 모터가 한 층에 2개의 모터가 동시에 움직여 X,Y축을 이동시키는 방식입니다.

 

카르테시안방식에서 조금 더 향상된 성능을 보이지만

이 또한 토크가 발생하여 축의 뒤틀림이 발생하고

벨트의 진동으로 인해 프린팅 속도를 올리지 못하는 단점이 있습니다.

 

 

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coreXY방식

 

H-BOT방식에서 발생하는 토크를 극복하고자 개발된 방식으로,

H-BOT과 같이 한 층에 두 개의 모터가 있지만

벨트를 서로 X자 형태로 횡단시켜 H-BOT의 문제점을 해결한 방식입니다.

 

H-BOT방식이나 카르테시안방식보다 더 빠른 가속이 가능해

고속으로 출력을 할 수 있습니다.

 

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오늘은 3D프린터의 이동방식에 대해서 알아봤는데요.

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