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2024년 12월 4일 (수) 06:16 판

Portable Compact FDM 3D Printer
과즙미애

학교	서울시립대학교
학과	기계정보공학과
학번 및 성명	20194300**	고**^[1]
	20194300**	유**
	20194300**	이**
	20194300**	정 *

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 휴대용 소형 FDM 3D 프린터

영문 : Portable Compact FDM 3D Printer

과제 팀명

과즙미애

지도교수

윤민호 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학부·과 20194300** 고**(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학부·과 20194300** 유**

서울시립대학교 기계정보공학부·과 20194300** 이**

서울시립대학교 기계정보공학부·과 20194300** 정*

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

이 개발 과제의 목표는 휴대용 FDM 방식 3D 프린터를 설계하고 제작하는 것이다. 기존 3D 프린터의 3축 직선 운동 중 1축 또는 2축을 회전운동으로 변경하여 기구부를 단순화하고 소형화한다. 이를 통해 가방에 넣을 수 있을 정도로 크기를 줄인다. 기구 설계와 함께 G-code를 펌웨어에서 변환 및 최적화하여 새로운 좌표계에서도 적층 품질을 유지하면서 출력 시간을 단축한다. Flutter 프레임워크로 모바일 애플리케이션을 개발하고, 블루투스 통신을 통해 스마트폰으로 3D 프린터를 원격 제어 및 실시간 모니터링할 수 있게 한다. 이러한 하드웨어와 소프트웨어의 통합을 통해 전쟁, 재난 상황, 우주와 같은 특수한 환경에서도 필요한 부품을 신속하게 제작할 수 있는 휴대성 높은 3D 프린터를 개발한다.

개발 과제의 배경 및 효과

개발 배경

다품종 소량생산이 시장에 보편화됨에 따라 CNC가공, 레이저컷팅, 3D프린팅을 활용한 가공방식이 널리 활용되고 있다. 그 중에서도 3D프린팅은 복잡한 형상을 제작할 수 있으며 제작 단가가 저렴해 다양한 산업에서 급부상 중이다. 현재 로보틱스 연구실에서 출전하는 ‘자율주행 로봇레이스’에서 사용하는 ERP-42 플랫폼에도 3D프린팅으로 가공한 부품들이 사용되고 있다. 이 부품들은 하중을 많이 받지 않는 구조물로 쓰이고 있으나, 사고 등으로 인해 파손될 위험이 존재한다. PLA와 같은 플라스틱 소재는 금속과 달리 재가공이 어렵다. 따라서 3D프린팅으로 가공한 부품이 파손되거나 변형될 시 다시 출력하는 것 외에는 해결 방안이 없다. 하지만 3D프린터가 현장에 없다면 부품을 출력하고 운송하기 위해 오랜 시간과 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.

기대 효과

본 팀은 휴대가 가능한 FDM방식의 3D프린터를 제작함으로써 개발 배경에 상기된 문제를 해결하고자 한다. 시중에도 휴대용 3D 프린터가 존재하지만, 그 크기가 커서 큰 수트 케이스에 담아 운반해야 할 정도로 휴대성이 떨어진다(그림 1). 이는 3D 프린터의 3축이 모두 직선 운동을 하는 액추에이터를 사용해야 하는 구조적 한계에서 비롯된다. 따라서 3축 중의 1축 혹은 2축을 직선운동에서 회전운동으로 바꾼다면 그 구조가 단순해져 더욱 소형화할 수 있다. 이를 통해 3D프린터를 가방에 넣을 수 있을 만큼 소형화한다면 어디든 가지고 다닐 수 있을 만큼 휴대성이 높아질 것이다. 이러한 목표를 달성한 제품이 개발된다면 일반적인 환경뿐만 아니라 우주, 재난 상황, 전쟁과 같은 짐을 많이 챙길 수 없는 상황에서도 활용될 수 있다. 3D프린팅의 시장이 커지고 활용도가 높아지는 현재, 휴대성을 높인 3D프린터는 충분한 경쟁력을 가질 수 있을 것이다.

개발 과제의 목표 및 내용

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

이동 ↑ 팀장

[team_leader-1] 이동 ↑ 팀장

[1]

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 이 개발 과제의 목표는 휴대용 FDM 방식 3D 프린터를 설계하고 제작하는 것이다. 기존 3D 프린터의 3축 직선 운동 중 1축 또는 2축을 회전운동으로 변경하여 기구부를 단순화하고 소형화한다. 이를 통해 가방에 넣을 수 있을 정도로 크기를 줄인다. 기구 설계와 함께 G-code를 펌웨어에서 변환 및 최적화하여 새로운 좌표계에서도 적층 품질을 유지하면서 출력 시간을 단축한다. Flutter 프레임워크로 모바일 애플리케이션을 개발하고, 블루투스 통신을 통해 스마트폰으로 3D 프린터를 원격 제어 및 실시간 모니터링할 수 있게 한다. 이러한 하드웨어와 소프트웨어의 통합을 통해 전쟁, 재난 상황, 우주와 같은 특수한 환경에서도 필요한 부품을 신속하게 제작할 수 있는 휴대성 높은 3D 프린터를 개발한다.
-====개발 과제의 배경====
+====개발 과제의 배경 및 효과====
-내용
+*'''개발 배경'''
+:다품종 소량생산이 시장에 보편화됨에 따라 CNC가공, 레이저컷팅, 3D프린팅을 활용한 가공방식이 널리 활용되고 있다. 그 중에서도 3D프린팅은 복잡한 형상을 제작할 수 있으며 제작 단가가 저렴해 다양한 산업에서 급부상 중이다. 현재 로보틱스 연구실에서 출전하는 ‘자율주행 로봇레이스’에서 사용하는 ERP-42 플랫폼에도 3D프린팅으로 가공한 부품들이 사용되고 있다. 이 부품들은 하중을 많이 받지 않는 구조물로 쓰이고 있으나, 사고 등으로 인해 파손될 위험이 존재한다. PLA와 같은 플라스틱 소재는 금속과 달리 재가공이 어렵다. 따라서 3D프린팅으로 가공한 부품이 파손되거나 변형될 시 다시 출력하는 것 외에는 해결 방안이 없다. 하지만 3D프린터가 현장에 없다면 부품을 출력하고 운송하기 위해 오랜 시간과 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.
+*'''기대 효과'''
+:본 팀은 휴대가 가능한 FDM방식의 3D프린터를 제작함으로써 개발 배경에 상기된 문제를 해결하고자 한다. 시중에도 휴대용 3D 프린터가 존재하지만, 그 크기가 커서 큰 수트 케이스에 담아 운반해야 할 정도로 휴대성이 떨어진다(그림 1). 이는 3D 프린터의 3축이 모두 직선 운동을 하는 액추에이터를 사용해야 하는 구조적 한계에서 비롯된다. 따라서 3축 중의 1축 혹은 2축을 직선운동에서 회전운동으로 바꾼다면 그 구조가 단순해져 더욱 소형화할 수 있다. 이를 통해 3D프린터를 가방에 넣을 수 있을 만큼 소형화한다면 어디든 가지고 다닐 수 있을 만큼 휴대성이 높아질 것이다. 이러한 목표를 달성한 제품이 개발된다면 일반적인 환경뿐만 아니라 우주, 재난 상황, 전쟁과 같은 짐을 많이 챙길 수 없는 상황에서도 활용될 수 있다. 3D프린팅의 시장이 커지고 활용도가 높아지는 현재, 휴대성을 높인 3D프린터는 충분한 경쟁력을 가질 수 있을 것이다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
 내용