이 페이지는 A1 Mini 3D 프린터의 주요 구성 요소를 소개하여 프린터를 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
A1 mini의 작동 원리는 무엇인가요?
A1 mini 3D 프린터는 플라스틱 필라멘트를 사용하여 3D 개체를 생성하는 기계입니다. 디지털 모델을 물리적인 개체로 변환할 수 있습니다. A1 mini의 작동 원리는 일반적으로 다음 단계를 포함합니다.
디지털 모델의 생성 또는 획득:
먼저, 3D 모델을 만들거나 기존의 디지털 모델을 획득해야 합니다. 이는 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어, 온라인 자원 또는 기타 소스를 통해 수행할 수 있습니다.
슬라이싱:
다음으로, Bambu Studio는 디지털 모델을 여러 개의 얇은 층으로 잘라냅니다. 각 층에 대한 정보는 프린터가 이해할 수 있는 언어로 자동으로 변환됩니다. 이를 "G-code"라고 합니다. 이 코드는 프린팅 프로세스 중에 다양한 축의 이동 경로와 속도에 대한 프린터의 지침을 제공합니다.
프린터 준비:
인쇄 프로세스를 시작하기 전에 프린터를 준비해야 합니다. 이는 프린팅 필라멘트를 로딩하고, 빌드 플레이트를 배치하고, 프린터의 매개변수를 조정하여 인쇄 품질을 보장하는 것을 포함합니다.
인쇄:
모든 준비가 끝나면 A1 mini가 순차적으로 인쇄를 시작하여 프린트 플랫폼 위에 층층이 쌓여 개체를 만듭니다.
A1 mini의 동작 시스템
A1 mini는 다음 구성 요소로 구성된 카테시안 좌표 동작 시스템을 사용합니다.
X축 이동
X축 이동은 수평 가이드 레일과 크로스빔으로 구성됩니다. 프린트 헤드는 수평 가이드 레일을 따라 자유롭게 슬라이딩할 수 있는 슬라이딩 블록에 고정됩니다. 슬라이딩 블록의 좌우 이동을 제어함으로써 프린트 헤드를 X축 방향으로 정확하게 위치시킬 수 있습니다.
Y축 이동
Y축 이동은 수평 가이드 레일과 프린트 플랫폼으로 구성됩니다. 프린트 플랫폼은 가이드 레일 위에 있으며 Y축을 따라 전후로 이동할 수 있습니다. 프린트 플랫폼의 전후 이동을 제어함으로써 Y축 방향으로의 인쇄 제어가 가능합니다.
Z축 이동
Z축 이동은 프린트 헤드의 수직 위치를 프린트 플랫폼에 상대적으로 제어하는 데 사용됩니다. 이는 리드 스크류, 너트, 커플링 및 스테퍼 모터로 구성됩니다. 스테퍼 모터는 커플링을 통해 리드 스크류를 회전시켜 프린트 헤드의 Z축 이동을 제어합니다.
A1 mini는 X축, Y축 및 Z축 이동을 제어함으로써 프린트 헤드를 모든 방향으로 정확하게 위치시킬 수 있습니다. 일반적으로 이러한 이동은 모터와 해당 드라이버 회로에 의해 제어됩니다. 프린트 헤드의 이동 경로와 속도는 프린트 파일을 기계 컨트롤러를 통해 읽고 명령을 보내어 제어될 수 있습니다.
도구 헤드 모듈
도구 헤드 유닛은 A1 mini의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 도구 헤드 모듈은 주로 다음 구성 요소로 구성됩니다:
핫엔드 어셈블리, 익스트루더 유닛, 커터 유닛, 필라멘트 허브 및 필라멘트 센서
핫엔드 어셈블리
핫엔드 어셈블리는 도구 헤드 모듈의 핵심 구성 요소로, 핫엔드 가열 어셈블리, 핫엔드(노즐 및 히트 싱크가 통합된), 핫엔드 팬 및 핫엔드 실리콘 양말로 구성됩니다. 핫엔드 어셈블리는 필라멘트를 특정 온도로 가열하여 녹이고, 얇은 층으로 적층하여 개체를 생성하는 역할을 담당합니다.
다양한 필라멘트는 서로 다른 가열 온도를 요구합니다. 예를 들어, PLA 소재는 약 210-220°C 정도의 낮은 온도에서 인쇄되고, 반면에 PETG 소재는 약 250-260°C 정도의 높은 온도가 필요합니다. 뱀부 랩 A1 mini 프린터는 클래식 X1 시리즈와 마찬가지로 노즐과 히트 싱크가 통합된 핫엔드 디자인을 갖추고 있어 일반적인 핫엔드보다 더 빠른 가열 효과를 얻을 수 있습니다.
또한, 커넥터를 뽑거나 드라이버를 사용하지 않고도 빠르게 핫엔드를 교체할 수 있습니다.
익스트루더 유닛
익스트루더 모터와 익스트루더 기어는 익스트루더 유닛의 필수적인 구성 요소입니다. 익스트루더 모터는 필라멘트를 스풀에서 끌어내어 핫엔드로 공급합니다. 가열되고 녹은 후에, 필라멘트는 노즐을 통해 압출되어 인쇄된 모델을 생성합니다. 익스트루더 모터는 핫엔드를 통해 압출되는 필라멘트의 길이를 정확하게 제어하는 데 중요하며, 3D 프린터의 핵심 구성 요소입니다.
익스트루더 유닛에서는 익스트루더 기어의 필라멘트 막힘 상황을 확인하기 위해 이 작은 커버를 제거할 수 있습니다.
또한 커터 레버를 해제하여 측면에서 익스트루더 기어를 관찰할 수 있습니다. 필라멘트 가루가 익스트루더 기어에 축적될 때, 이 위치를 사용하여 잔여물을 청소할 수 있습니다.
필라멘트 허브는 조심스럽게 상단에서 제거할 수 있으며(필라멘트 센서 케이블을 끌 때 주의하십시오), 이를 통해 익스트루더 기어가 막혀 있는지 확인하기 위해 상단에서 관찰할 수 있습니다.
커터
커터 레버는 커터 블레이드와 위치 감지용 자석을 고정하기 위해 도구 헤드에 설치됩니다. 레버를 눌러 커터 블레이드를 통해 필라멘트를 자르게 됩니다. 자른 후에 손을 놓으면 레버는 제자리로 돌아온다.
레버에는 자석이 있으며, 해당 위치에는 자석과 동일한 수평 위치에 Hall 센서가 내장되어 있습니다. 따라서 프린터는 Hall 센서를 통해 커터 레버의 위치를 감지할 수 있습니다.
필라멘트 허브 및 필라멘트 센서
도구 헤드에는 PTFE 튜브가 필라멘트 허브에 연결됩니다. 이를 통해 도구 헤드가 4가지 다른 재료를 수용하고, 다중 색상 인쇄 모듈과 결합하여 다중 색상 인쇄를 가능하게 합니다. 게다가, 필라멘트 허브에는 필라멘트 얽힘을 확인하기 위한 필라멘트 얽힘 Hall 센서와 함께 작동하는 자석이 내장되어 있습니다. 필라멘트 공급 시 과도한 저항이 발생하면 필라멘트 허브가 아래로 당겨져 자석이 Hall 센서에 더 가까워지고, 필라멘트 얽힘 경고(filament entanglement alert)를 발생시킵니다.
필라멘트 센서 보드에는 필라멘트 공급 감지, 필라멘트 절단 감지 및 필라멘트 얽힘 감지에 대한 회로가 포함되어 있습니다. 필라멘트 공급 감지는 익스트루더에 필라멘트가 있는지 확인하는 데 사용되며, 필라멘트 절단 감지는 절단 작업을 제어하고, 필라멘트 얽힘 감지는 필라멘트 얽힘을 확인하는 데 사용됩니다.
냉각 시스템
빠른 인쇄를 위해서는 인쇄된 모델의 효율적인 냉각이 중요합니다. A1 mini에는 두 개의 상반된 공기 출구를 갖춘 맞춤형 5015 원심식 팬이 장착되어 있습니다. 이 디자인은 냉각 공기를 노즐 근처로 정확하게 유도하여 인쇄된 부품의 신속한 냉각을 보장합니다.
히트베드 유닛
히트베드의 주요 기능은 인쇄 표면을 가열하여 인쇄된 층이 빌드 플레이트에 더 잘 부착되도록 돕는 것입니다. 인쇄 표면을 가열하지 않으면 히트베드에 인쇄된 첫 번째 층이 충분히 잘 부착되지 않을 수 있으며, 이는 이후의 인쇄 과정 중에 인쇄물의 굽어짐 또는 분리로 이어질 수 있습니다. A1 mini 프린터의 작동 중에는 사용된 프린팅 필라멘트의 종류에 따라 베드의 가열 온도가 제어되며, 최대 80°C까지 도달할 수 있습니다.
또한, 히트베드는 프린터의 Y축 이동 요소로 작용합니다. Y축 모터는 타이밍 벨트를 통해 히트베드에 연결되어 Y축을 따라 이동하도록 구동되며, Y방향으로 인쇄하기 위해 히트베드를 이동시킵니다. X축 이동은 X축 모터가 타이밍 벨트를 통해 툴 헤드를 구동하여 달성됩니다. 두 축이 협력하여 프린터 노즐이 히트베드 표면에서 XY 방향으로 이동할 수 있습니다.
히트베드 노즐 와이퍼와 퍼지 와이퍼
퍼지 와이퍼
퍼지 와이퍼는 노즐에서 배출된 불필요한 필라멘트를 효율적으로 처리하기 위해 특별히 설계되었습니다. 이 기능은 불필요한 필라멘트를 수집하고 운반하며, 지속적이고 부드러운 인쇄 작업을 유지하기 위해 적절한 처리를 보장합니다. 이 장치는 프린터 설정, 일시 중단 및 재개 인쇄, 필라멘트 로딩 및 언로딩, 그리고 다중 색상 인쇄 중 필라멘트 교환 및 퍼징을 포함한 인쇄 프로세스의 다양한 단계에서 중요한 역할을 합니다.
히트베드 노즐 와이퍼
히트베드 노즐 와이퍼는 인쇄 작업을 시작하기 전에 노즐을 청소하기 위해 설계되었습니다. 각 인쇄 작업이 시작될 때마다 수동 개입 없이 자동으로 청소가 수행됩니다. 청소 작업에는 거친(coarse) 닦기와 세밀한(fine) 닦기가 포함됩니다. 거친 닦기는 주로 뜨거운 노즐에 남아 있는 잔여 폐기물을 청소하는 데 사용되며, 세밀한 닦기는 매끄럽고 깨끗한 노즐 표면을 보장합니다. A1 mini 프린터에는 히트베드에 히트베드 노즐 와이퍼가 사전 설치되어 있습니다. 노즐 와이퍼 교체는 필요시 유지보수를 위해 절차입니다. 노즐 와이퍼가 손상되면 공식 상점에서 교체 부품을 구매할 수 있습니다. (추가될 예정입니다)
빌드 플레이트
A1 mini는 히트베드에 자석으로 부착할 수 있는 두 개의 유연한 빌드 플레이트를 지원합니다.
뱀부 질감 PEI 플레이트 (Bambu Textured PEI Plate)
패키지 목록에 포함된 질감 PEI 플레이트는 스테인레스 스틸 플레이트에 PEI 소재를 코팅한 것입니다. PLA, PETG 및 TPU와 같은 다양한 필라멘트를 인쇄할 수 있으며 접착제가 필요하지 않습니다. 인쇄 후에는 히트베드가 식을 때까지 기다렸다가 인쇄된 모델을 제거하는 것이 좋습니다. 최적의 부착력을 유지하기 위해 정기적으로 프린트 표면을 청소하는 것이 좋습니다. 또한, 스킨 오일은 부착력에 영향을 미칠 수 있으니 손가락을 직접으로 접촉하는 것을 최소화하는 것이 좋습니다.
뱀부 매끄러운 PEI 플레이트 (Bambu Smoth PEI Plate)
별도로 판매되는 매끄러운 PEI 플레이트(상점에서 구매 가능)는 3M 고온 접착제를 사용하여 PEI 필름을 스프링 스틸 플레이트에 부착하여 제작됩니다. 이 인쇄 표면은 접착제 없이 PLA를 인쇄하기에 이상적이지만, 다른 필라멘트를 인쇄할 때는 PEI 필름을 손상시킬 위험을 줄이기 위해 고체 또는 액체 접착제를 사용하는 것이 좋습니다.
벨트 텐셔너
A1 mini에는 X 및 Y 축용 벨트 텐셔너가 있습니다.
X축 벨트 텐셔너
X축 벨트 텐셔너는 툴 헤드에 위치하며, 툴 헤드에 장착된 가속도계 센서가 X축 벨트의 텐션 힘을 모니터링합니다. X축 벨트의 텐션 힘에 이상이 있을 경우 시스템에서 텐션 조절을 요구합니다. X축 벨트의 텐션 조절 방법에 대한 지침은 A1 mini의 정기 유지보수 가이드를 참조하십시오. (추가될 예정입니다)
Y축 벨트 텐셔너
Y축 벨트 텐셔너는 기기 후면에 위치하며, 가속도계를 장착하여 Y축 벨트의 텐션 힘을 모니터링합니다. 이를 통해 Y축 벨트의 텐션을 지속적으로 모니터링하고 조절할 수 있습니다.
Y축 벨트의 텐션 힘이 이상할 경우 시스템에서 Y축 벨트 텐션 문제가 있음을 알립니다. Y축 벨트의 텐션 조절 방법에 대한 지침은 A1 mini의 정기 유지보수 가이드를 참조하십시오. (추가될 예정입니다)
전기 부품
A1 mini에는 다양한 전자 부품이 통합되어 있으며, 여기에는 가장 중요한 몇 가지 부품과 그 기능에 대한 간략한 개요가 있습니다.
회로 기판
메인보드에는 저전력 SoC(System-on-Chip)가 듀얼 코어 프로세서, Wi-Fi 베이스밴드, 블루투스 베이스밴드, RF 모듈 및 기타 주변 장치를 포함하고 있습니다. 또한 듀얼 코어 MCU와 싱글 코어 MCU가 포함되어 있습니다. 또한 프린터에 다양한 전자 장치를 연결하기 위한 스테퍼 모터 드라이버와 커넥터도 포함되어 있습니다. SoC는 사용자 상호작용 및 슬라이싱 소프트웨어/모바일 애플리케이션과 프린터 간의 통신을 처리합니다. MCU는 CPU에서 G-code 명령을 수신한 후 실제 프린터의 가열 및 이동을 제어합니다.
카메라
프린터는 스파게티 탐지(향후 펌웨어 업데이트에서 지원 예정) 및 Bambu Slicer 또는 Bambu Handy 애플리케이션을 사용한 인쇄의 실시간 모니터링에 사용되는 카메라를 통합하고 있습니다. 모니터링 기능 외에도 카메라는 인쇄물을 마이크로 SD 카드에 비디오로 기록하고 타임 랩스 비디오를 생성할 수 있습니다. 이 기계는 야간 모드로는 구비되어 있지 않지만, 카메라 모듈에는 인쇄물을 밝히기 위한 보조 빛이 있습니다.
제어 모듈 기능
A1 mini 오토 베드 레벨링
A1 mini의 오토 베드 레벨링은 다음 단계를 포함합니다:
1. 터치 프로브 감지
A1 mini에는 핫엔드에 가해지는 힘을 측정하는 기능이 있으며, 이를 사용하여 툴 헤드와 히트베드 간의 접촉을 감지할 수 있습니다. 이를 Z축의 상하 이동과 결합하여 A1 mini는 가열된 베드의 특정 지점의 높이를 베드의 중심을 기준으로 직접 측정할 수 있습니다.
2. 높이 매핑
익스트루더 헤드로 히트베드에 접촉함으로써, A1 mini는 베드의 36개 지점(6x6 그리드)에서 높이 측정을 수행하여 베드의 높이 맵을 생성 합니다. 이 높이 맵은 베드의 6x6 그리드에서 각 지점의 높이를 기록합니다.
3. 보상 조정
인쇄 중에 프린터는 높이 맵을 기반으로 다른 XY 좌표에서 Z축의 높이를 자동으로 조정합니다. 이를 통해 익스트루더 헤드와 베드 사이의 일관된 거리를 유지하여 인쇄물이 프린트 베드에 균일하게 부착되도록 합니다.
오토 베드 레벨링 기능을 통해 A1 mini는 인쇄 전과 인쇄 중에 프린트 베드의 높이를 자동으로 감지하고 조정할 수 있습니다. 이는 인쇄 베드 표면의 불규칙한 부분으로 인한 문제를 해결함으로써 인쇄 품질과 정확도를 향상시키며, 인쇄 성공률과 일관성을 향상시킵니다.
A1 mini 공진 보상
공진 보상은 인쇄 중에 발생하는 기계적 진동이나 공진으로 인한 불안정성 및 품질 문제를 완화하거나 제거하는 것을 목표로 합니다.
3D 프린터의 작동 중에 모든 가속 및 감속은 프린터 자체의 공진 모드를 자극하여 미묘한 진동을 일으킵니다. 이러한 진동은 인쇄물 표면에 주름, 진동 패턴 또는 왜곡과 같은 인쇄 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
이러한 공진 효과를 제거하기 위해 A1 mini는 다음 단계를 포함하는 공진 보상 기술을 구현합니다:
1. 진동 분석
가속도계(X축용) 또는 유도전류 센서(Y축용)를 사용하여 프린터는 모터에서 서로 다른 주파수의 진동을 유도하고 XY 축의 실제 진동 곡선을 캡처할 수 있습니다. 이러한 곡선은 XY 축의 공진 모드를 식별하기 위해 분석됩니다.
2. 보상 매개변수 계산
공진 모드 진동 분석 결과를 기반으로, 프린터 시스템은 특정 보상 알고리즘을 사용하여 보상 매개변수를 계산합니다.
3. 동적 조정
인쇄 중에 공진 보상 기능은 실시간 모션 컨트롤 명령에 기반하여 모션 컨트롤러에 보상을 동적으로 적용할 수 있습니다. 이는 공진 모드를 상쇄시키고, 익스트루더 노즐의 움직임이 예상된 G 코드와 일치하도록 보장합니다.
A1 mini는 공진 보상 기술을 통해 인쇄 과정 중에 기계적 진동과 공진의 영향을 최소화하여 인쇄 품질과 정확도를 향상시킵니다. 이를 통해 인쇄물 표면에 주름, 진동 패턴 또는 왜곡을 최소화하여 보다 부드럽고 정밀한 인쇄 결과를 얻을 수 있습니다. 이는 고정밀 및 안정성이 필요한 응용 분야에서 특히 중요합니다.
유동 역학 캘리브레이션
3D 프린팅 과정에서 소재 유동을 정확하게 제어하는 것은 인쇄 품질에 있어서 중요합니다. 잘못된 유동 설정은 부품 치수의 부정확함, 층간 접착력의 저하, 표면 품질 문제 등과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다. 동적 유동 캘리브레이션의 목적은 다양한 유동 속도에서 소재의 동적 반응 특성을 측정하고, 압출 과정 중의 소재 히스테리시스를 계산하며, 인쇄 중에 실시간 히스테리시스 보상을 수행하는 것입니다. 이를 통해 프린터는 고속 및 가속도에서도 균일한 압출을 달성하여 더 정확하고 일관된 인쇄 결과를 제공할 수 있습니다.
동적 유동 캘리브레이션을 구현하는 일반적인 단계는 다음과 같습니다:
1. 동적 히스테리시스 측정
A1 mini는 캘리브레이션 과정 중 소재의 유동 속도 변동을 측정하기 위해 센서를 활용합니다.
2. 동적 유동 캘리브레이션
프린터는 유동 속도 변동 데이터를 사용하여 "Klipper"의 "압력 선행"이나 "Marlin"의 "선형 선행"과 유사한 방식으로 보상 매개변수를 자동으로 계산합니다.
3.실시간 조정
인쇄 과정에서 프린터는 실시간 유동 속도 요청에 따라 압출량을 보상하여, 익스트루더에서 소재 유동이 XY 축의 고속 이동과 동기화되도록 합니다. 이를 통해 다양한 인쇄 영역 및 층에서 일관된 유동 속도를 보장합니다.
동적 유동 캘리브레이션을 통해 A1 mini는 인쇄 중에 소재 유동을 동적으로 조정하여 다양한 인쇄 조건과 요구 사항에 적응할 수 있습니다.
이는 인쇄 품질, 정확성 및 일관성을 향상시켜주며, 부정확한 소재 유동으로 인한 문제를 줄입니다.
액티브 모터 소음 취소
모터 소음은 일반적으로 3D 프린터에서의 기계적 진동, 모터 구동, 팬 작동 또는 익스트루더 이동으로 인해 발생합니다. 이러한 소음은 운영자에게 방해가 되는 것뿐만 아니라 주변 환경의 편안함에도 영향을 미칠 수 있습니다. 모터 소음 억제 기능은 프린팅 과정 중 모터가 생성하는 소음을 억제함으로써 전체 인쇄 소음을 감소시키는 것을 목표로 합니다.
모터 소음 감소는 모터 내의 원치 않는 특성을 측정하고, 프린트 중에 모터의 현재 작동 상태를 기반으로 실시간으로 보상량을 계산하는 것으로 이루어집니다. 이 보상은 모터에 적용되어, 모터 내의 반대 진동을 생성하여 모터의 불완전한 진동을 상쇄시킵니다. 모터 소음 캘리브레이션은 캘리브레이션 메뉴에서 사용자가 필요에 따라 모터 소음을 재조정할 수 있습니다.