가전제품용 교체 손잡이를 디자인하고 인쇄하는 방법

이것이 최고의 기능성 프린트 중 하나인 이유

제조사에서 판매하는 교체용 가스레인지 손잡이는 15~30달러 정도 합니다. 냉난방 공조기(HVAC) 손잡이는 어떨까요? 아예 단종된 경우가 많습니다. 세탁기 손잡이가 금이 갔는데 모델 번호로 검색해 보면 "더 이상 구할 수 없음"이라는 부품 페이지가 나옵니다.

3D 프린터로 교체하는 데 드는 필라멘트 비용은 50센트 정도이고, 출력하는 데 한 시간도 채 걸리지 않습니다. 더 중요한 것은 원하는 어떤 모양으로든 만들 수 있다는 점입니다. 잡기 편하게, 관절염이 있는 손을 위해 더 크게, 다른 색상으로, 눈금에 정확히 맞춰지는 포인터를 달 수도 있습니다. 저는 가스레인지, 세탁기 두 대, 제습기, 그리고 오래된 스테레오 수신기용 손잡이를 3D 프린터로 만들어 봤는데, 모두 아직도 잘 작동합니다.

과정은 매번 동일합니다. 축을 측정하고, 그 주변을 모델링하고, 출력하고, 가조립해보고, 필요하면 조정합니다. 한 번만 해보면, 고장 난 손잡이를 부품을 찾아 헤매는 골칫거리에서 30분 만에 수리할 수 있게 됩니다.

샤프트 측정

축이 모든 것입니다. 축을 잘못 다루면 다른 모든 것이 무의미해집니다. 캘리퍼(디지털이든 다이얼식이든 상관없습니다)가 필요합니다. 자로는 정밀한 측정이 불가능합니다.

일반적인 샤프트 유형

무엇을 측정해야 할까요?

D형 샤프트(가장 일반적인 유형)의 경우:

1. 샤프트 직경(전체 원형 치수, 일반적으로 스토브의 경우 6mm)
2. 평면 폭(평면의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝까지의 거리)
3. 샤프트 길이 (손잡이 구멍의 깊이)
4. 기존 조절 손잡이가 있는 경우: 외경, 높이, 포인터 또는 표시기 위치 정보

이 수치들을 적어 두세요. 그런 다음 다시 측정해 보세요. 축 직경의 0.2mm 오차는 손잡이가 단단히 딸깍 소리를 내며 잠기는 것과 흔들리거나 아예 잠기지 않는 것의 차이를 만듭니다.

손잡이 모델링

노브를 만드는 데 Fusion 360 전문 지식이 필요한 것은 아닙니다. OpenSCAD에서 몇 줄만 입력하면 생성할 수 있습니다., 또는 Printables의 매개변수 생성기를 사용하세요.

빠른 방법: 파라메트릭 생성기

"parametric knob"을 검색하세요. 인쇄 가능 자료. 샤프트 직경, 평면 너비, 손잡이 외경 및 높이를 입력하면 수십 가지 디자인 중에서 선택할 수 있습니다. 생성기가 STL 파일을 생성해 줍니다. CAD 기술은 필요하지 않습니다. Thingiverse의 파라메트릭 D-샤프트 노브 이것도 좋은 출발점입니다.

수동 방식: Fusion 360 또는 TinkerCAD

Fusion 360에서 D형 샤프트 노브를 사용하려면:

1. 축의 직경과 일치하는 원통을 만드십시오.
2. 원기둥보다 넓은 직사각형을 만들고, 그 위치를 조정하여 평면을 자릅니다.
3. 원기둥에서 직사각형을 빼는 불리언 연산을 수행하면 D자 모양의 구멍이 남습니다.
4. 이 구멍 주변으로 손잡이 본체를 돌출시켜 만드세요 (더 큰 원기둥 모양이든 원하는 모양이든 상관없습니다).
5. 외부 표면에 포인터 능선, 널링 또는 그립 질감을 추가하십시오.

TinkerCAD도 형상 빼기 도구를 사용하여 비슷한 방식으로 작동합니다. 초보자에게는 더 간단하지만 정밀한 공차가 필요한 작업에는 정확도가 떨어집니다. 축의 맞춤이 정확해야 하는 손잡이의 경우, Fusion 360의 파라메트릭 치수 기능을 사용하면 0 단위로 조정할 수 있습니다.딱 맞을 때까지 0.5mm씩 조정하세요.

영감을 얻기 위해, 이 글에서는 가변저항기 노브 설계에 대해 자세히 설명합니다. D축 맞춤에 대한 특정 치수 로직을 포함하여 Fusion 360 워크플로 전체를 다룹니다.

적절한 재료를 선택하는 것

재질은 손잡이가 있는 위치에 따라 다릅니다.

서랍 손잡이, 캐비닛 손잡이, 화장대 손잡이: 인민해방군. 실온에서, 스트레스나 열을 가하지 않고 출력하세요. PLA 소재의 강성 덕분에 샤프트에 단단하게 고정됩니다. 원하는 색상으로 출력할 수 있으며, 마무리를 원한다면 사포질 후 도색하세요.

세탁기, 제습기, 오디오 장비 등 가전제품의 조절 손잡이는 열원에서 멀리 두세요: PLA 또는 PETG 소재를 사용하세요. PLA는 가전제품이 직사광선이나 열원 근처에 있지 않은 경우에 적합합니다. PETG는 열에 대한 내성을 더욱 높여줍니다.

가스레인지 및 오븐 손잡이: 재질이 중요한 부분입니다. 가스레인지 손잡이는 조리대 표면 가까이에 위치하며, 버너 바로 위에 있지는 않지만 인접한 버너에서 발생하는 복사열로 인해 표면 온도가 50~70°C까지 올라갈 수 있습니다. PLA는 55°C에서 연화됩니다. ABS(약 98°C에서 열 변형) 또는 ASA(약 100°C)가 더 안전한 선택입니다. 두 소재 모두 변형 없이 출력하려면 가열 챔버가 필요합니다. 밀폐형 인클로저가 있는 프린터는 이러한 조건을 충족합니다. 2분기 챔버 온도가 65°C일 때 ABS와 ASA 소재를 안정적으로 처리할 수 있습니다.

가스레인지 손잡이에 대한 주의 사항: 손잡이 자체는 버너 불꽃에 직접 닿지 않지만, 불이 붙은 버너 바로 옆에 있는 가스레인지의 경우, 손잡이 표면 온도를 적외선 온도계로 측정해보고 재질을 선택하는 것이 좋습니다. 저는 화끈한 요리 중에 손잡이 온도를 48°C까지 측정했습니다. PLA는 이 온도에서 간신히 버틸 수 있을 것 같습니다. ABS는 충분한 여유가 있습니다. ABS와 ASA의 열 비교, 해당 가이드에서는 열적 특성을 자세히 다루고 있습니다.

인쇄 및 장착

인쇄 설정

허용 오차

대부분의 첫 시도가 실패하는 지점이 바로 여기입니다. 3D Chimera의 허용 오차 가이드 설계 여유 공간과 기능적 적합성 간의 관계를 분석합니다.

D자형 손잡이의 경우, 샤프트 양쪽에 0.1~0.15mm의 여유 공간을 두고 시작하세요 (예를 들어 샤프트 직경이 6.0mm라면 구멍은 6.2~6.3mm로 모델링하세요). 이렇게 하면 꽉 맞는 마찰력을 얻을 수 있습니다. 더 단단한 압착식 고정을 원한다면 0.05mm의 여유 공간을 두되, 손잡이를 샤프트에 사포질하거나 열 프레스로 고정해야 할 수도 있습니다.

손잡이에 고정 나사가 사용되는 경우, 축 구멍을 0.3~0.4mm 더 크게 설계하고 축에 수직으로 M3 고정 나사용 구멍을 추가하십시오. 이 나사가 손잡이를 축에 고정합니다. 이렇게 하면 공차 오차에 대한 허용 범위가 넓어지고 나중에 손잡이를 쉽게 분리할 수 있습니다.

전체 손잡이를 출력하기 전에 샤프트 구멍만 있는 테스트 실린더(높이 5mm, 구멍 크기 동일)를 출력해 보세요. 3분이면 충분하고, 맞지 않는 손잡이 때문에 한 시간을 허비하는 것을 방지할 수 있습니다. 테스트 실린더가 너무 빡빡하면 구멍 크기를 0.1mm 늘리고, 너무 헐거우면 0.1mm 줄이세요. 테스트 실린더가 잘 맞으면 실제 손잡이를 출력하세요. 더 넓은 범위의 출력이 필요한 경우 기능적인 인쇄 아이디어, 손잡이는 가정용 수리 인쇄의 시작일 뿐입니다.