시트프레스 제작하기


시트프레스를 만들어보고싶나요? 시트프레스는 매일 상당한 양의 플라스틱을 재활용할 수 있는 재미있는 기계랍니다. 기계를 통해 시트가 생산되는 과정을 보는 건 늘 놀라워요. 자, 좋아요. 집중해봅시다. 일단 먼저 기계를 제작해야겠네요. 지금부터 각 부품과 전반적인 기계에 대해 조금 더 구체적으로 설명할테니 아래로 내려보세요! 위 영상에는 20분 안에 시트프레스를 제작하는 방법이 담겨있어요. 프로 팁: 제작하기 전에 모든 설명서를 읽어주세요. 자신이 어떤 단계를 진행하는 지 알고 있으면 작업이 조금 더 수월할 거에요.

🍯  꿀팁
제작하기 전에 모든 설명서를 읽어주세요. 자신이 어떤 단계를 진행하는 지 알고 있으면 작업이 조금 더 수월할 거에요.

🛠 필요한 기기 부품과 기술

시트프레스 제작
필요한 부품
필요한 기술
- 드릴 프레스
- 용접기계 (무엇이든 사용가능)
- 리프팅 시스템 (혹은 튼튼한 친구)
- 용접 (전문가 수준)
- 가공 (중급)
- 조립 (중급)
- 전자 (전문가 수준)

🔩 필요한 재료 및 부품


제작에 필요한 부품은 직접 만들거나 온라인을 통해 구입해야해요. 다운로드 키트를 열면 시트프레스 제작에 필요한 부품 목록이 정리되어있어요. 시트프레스 뿐만아니라 냉각프레스와 준비형 테이블에 대한 안내도 있답니다. 그 아래 부분에는 온라인을 통해 구입해야 할 상업용 부품에 대한 구체적인 안내가 있고, 주의해야할 점들도 정리되어 있어요.


잭(기어, 나사, 유압 등을 이용해서 무거운 것을 수직으로 들어올리는 기구) 선택하기


시트프레스, 냉각 프레스의 기계 하단부에는 원형(판형이 아니라)의 아이 커넥션으로 롱램 수압형 보틀잭이 장착되어있어요. 시트프레스에는 최소 8톤의 압력을, 냉각 프레스에는 최소 3톤의 압력을 줄 수 있는 잭을 사용하는 것이 좋아요. 프레셔스 플라스틱의 CAD 모델과 기술 도면은 일반적으로 가장 많이 쓰이는 지름 28mm 크기의 램(수압기나 유압기 따위의 실린더 안에서 왕복 운동을 하는 피스톤)에 맞추어 고안되었어요. 램의 끝부분(팁)이 부품의 다른 부분보다 작을 경우엔 팁의 지름을 표시해두어야 한다는 것을 유의해주세요.


슬라이더 및 스프링 장치에 필요한 튜브 사이즈


슬라이더 및 스프링 장치에 사용되는 튜브의 직경 크기는 잭의 램 크기에 따라 달라져요. 따라서 스프링 장치의 내부와 프레스용 플레이트에 쓰이는 레일은 이 램의 직경 크기 같아야해요. 스프링 장치의 바깥 부분과 레일은 부드럽게 작동되어 하기 때문에 두 부분의 내부 면적 또한 이 램의 직경 크기에 따라 달라집니다. 외부 면적은 힘을 견뎌낼 수 있을만큼 최대한 두꺼운 것이 가장 이상적이지만 스프링 장치와 제대로 맞는 지도 꼭 확인해야해요. 사출기에 사용되는 통과 플런저도 마찬가지에요. 사출기를 만들고 남은 부품이 사용하는 잭의 크기와 맞다면 사용해도 좋아요. 물론 구입해도 좋고요. 또 다른 방법으로는 루터를 이용해 잭 크기와 맞게 조정해 사용할 수도 있죠.


스프링 선택하기


프레셔스 플라스틱에서는 스프링 다이(A Die spring)를 사용했어요. 꼭 같은 종류의 스프링을 사용할 필요는 없어요. 레이싱 오토바이 스프링(A Racing motorbike spring)이나 다른 종류의 스프링이 기계 도면에 나와있는 스프링과 비슷한 치수라면 아무 문제 없이 작동해요. 사용하는 잭을 제대로 압축할 수 있다면 스프링은 강도가 높으면 높을수록 좋아요..


가열 장치 선택하기


프레셔스 플라스틱은 열원으로 300W 카트리지 가열기를 사용하고 있어요. 카트리지 가열기는 열을 복사하는 것이 아니라 전도를 이용해 열을 전달시키기 때문에 다른 것보다 에너지 효율성이 매우 높아요. 크기가 큰 열원을 사용하는 것보다 작은 열원을 여러 개 사용하면 가열 플레이트에 전체적으로 고르게 열을 전달할 수 있어요. 크기는 작지만 300W는 플라스틱 작업을 할 때 충분히 효율성이 좋아요.

한 개의 300W 가열 장치는 240 x 240 mm 10mm 두께의 알루미늄 플레이트를 충분히 가열할 수 있어요. 따라서 이 가열 장치의 개수를 적절히 조정한다면 사용하고 싶은 크기의 시트프레스로 바꿀수 있죠. 또한 균등한 열이 전달될 수 있도록 가열 장치를 아래 위로 잘 배치하는 것도 중요해요.


알루미늄 시트 선택하기


정밀하게 가공된 알루미늄을 사용하는 것은 두루마리 형태의 알루미늄을 사용하는 것보다 몇 가지 장점이 있어요. 일단 훨씬 단단하기 때문에 열을 받아도 잘 휘어지지 않으며 압력에 의해 구부러지는 정도도 덜하죠. 게다가 표면 저항력이 낮아 평평해요.


몰드 제작에 필요한 철판 종류 선택하기


2mm 두께의 스테인리스 철판 또는 같은 두께의 아연 철판을 사용하는 것이 좋아요. 이보다 얇은 철판은 압력 때문에 손상되기 쉽죠. 위에 추천한 두 종류의 철판은 잘 부식되지 않으며 표면의 광택을 유지하는 것이 어렵지 않아요. 연강 철판을 사용해도 괜찮지만 쉽게 부식되고 윤기가 잘 나지 않기 때문에 플라스틱이 쉽게 달라붙어요. 가능한한 오래 몰드를 사용하려면 아래 사항을 잘 기억해두세요. 


  • 압축이 진행될 때 잭에 과부하를 주지마세요.(스프링이 완전히 압축될 때까지만 누름) 
  • 알맞은 철판을 이용해 몰드를 만드세요. 
  • 분쇄된 플라스틱을 기계에 고르게 부었는 지 확인하세요.(특히 기계의 중앙 부분에 쌓이지 않도록!)

레이저 절단기, 사용할까 말까?


특히 기계의 압축 플레이트 부분을 위한 지지대를 만들 때 사용하는 모든 종류의 철판은 레이저 절단기로 자르는 것이 좋아요. 레이저 절단기는 정밀할 뿐만 아니라 작업 속도도 매우 빠르죠. 전자 회로 상자나 기계 하단부 지지물을 만드는 부품은 꽤 큰 철판이 필요하긴 하지만 레이저 절단기를 사용할 수 있는 상황이 아니라면 100x6mm의 가늘고 긴 강철로 직접 자를 수도 있어요.


레이저 절삭기에 필요한 철재 선택하기


프레셔스 플라스틱은 6mm 레이저 절삭기를 위한 부품으로 고온 압연 처리된 건설용 철재 HRS 75F7을 사용하고 있어요. 인장 강도도 높죠. 따라서 기계 제작 시 용접을 하거나 플라스틱을 가열할 때도 쉽게 휘어지지 않죠.

2mm 레이저 절삭기를 위한 부품으로는 2mm의 냉간 압연 처리된 CRS CR4를 사용하고 있어요.


몰드 해체하기


실리콘 오일은 가장 효과적인 몰드 고착방지제 랍니다. 이 외에도 다양한 대안책이 분명 있을거에요. 더 유용하고 나은 해결 방안을 발견한다면 온라인 커뮤니티를 통해 공유해주세요!


냉각 단열재 선택하기


프레셔스 플라스틱은 단열재로 광물면(Mineral Wool)을 사용해요. 광물면은 어디에서든 구할 수 있고 부드럽죠. 쉽게 잘리고 모양도 자유자재로 바꿀 수 있기 때문에 어떤 형태의 빈 구멍이나 공간을 채울 수 있죠. 온도 저항성이 충분히 높은 비슷한 종류의 부드러운 단열재라면 어떤 것이든 대체해 사용하면 됩니다. 유리솜(Glass wool)은 광물면과 가장 비슷한 성질을 가진 단열재로 부분적으로 재활용 재료를 이용해 만들어지죠. 하지만 조금 더 비싸고 구하기 어려울 뿐만 아니라 습기에 취약하기 때문에 광물면과 비교한다면 지속성이 떨어지죠.

⚡️ 전기 회로 상자

전자부품별 기능과 설명


시트프레스의 코어 시스템은 프레셔스 플라스틱의 모든 기계와 마찬가지로 PID-SSR-Thermocouple-Heatsync 으로 구성되어있어요.

특별히 다른 점이 있다면 SSRs에서 제동되는 기계식 계전기가 메인 전원선과 가열 장치 사이에 추가된다는 점이에요. 프레셔스 플라스틱에서는 정격 전류보다 낮은 전류를 흘려보내도 SSRs이 연소된다는 것을 실험을 통해 발견했고, 따라서 기계식 계전기를 추가 장착하여 가열 장치를 가동시키는 데에 필요한 전류가 SSRs를 통과하지 않을 수 있도록 만들었답니다.

이 기계식 계전기는 전류와 열이 합쳐지며 발생하는 현상이에요. 물리적 단절을 통해 기계를 제작하는 동안 계전기의 내부에 생길 수 있는 열을 방지하는 것이죠.

시트프레스에는 두 개의 PID 제어기가 있는데, 하나는 상단의 플레이트에 또 다른 하나는 하단 플레이트에 장착되어 있어요. 또한 프레셔스 플라스틱에서는 3m길이의 K형 열전대를 사용해요.

메인 전원선과 PID 사이에는 회전식 스위치와 비상 정지 스위치가 있어요.

각각의 가열 장치는 3상으로 균등하게 배전되어있어요. 각 플레이트는 1상 전체와 절반의 다른 플레이트 상의 절반을 가지고 있으며, 이는 나머지 2개의 플레이트에서도 공유돼요. 예를 들어 하단 플레이트에는 장치의 2/3이 1상에 있고, 나머지 1/3은 2상에 있으며, 상단 플레이트 장치의 1/3은 2상에, 나머지 2/3은 3상에 있는 것이죠. 컨트롤박스에서 공급되는 전력은 압축 플레이트를 통과해 세라믹 단자에 도달하고, 세라믹 단자는 고온을 견디는 수용체로 사용되고 있어요.

가열 장치는 45°의 각도로 지지대 배열에 아래 위로 배치되어 다른 플레이트의 중앙에 자리잡을 수 있도록 되어있어요.

가열 장치는 알루미늄 플레이트 아래에 있는 알루미늄 블록 안에 고정되어 열이 쉽게 전도될 수 있도록 하죠. 압축 플레이트 내부의 배선에는 세라믹 절연 케이블을 사용했어요. 케이블을 단자에 연결하고 부착할 때, PTFE 기반의 열수축기를 사용하는 이유는 높은 온도를 잘 견디기 때문이죠.

납땜을 할 경우에는 녹는점이 300℃ 이상인 땜납을 사용하세요.

두개의 압축 플레이트와 가열 플레이트, 전자 회로 상자, 전기 컨트롤 박스, 전기 컨트롤 박스의 전면부와 같은 모든 금속 부품들은 무조건 접지시켜야해요.

케이블 글랜드(누수 막이)는 케이블이 기계 내외로 지나갈 때마다 수분과 접촉하는 것을 방지하고 물리적 충격으로부터 보호하기 위해 사용해요. 글랜드에 물이 고이는 것을 방지하기 위해서 엔클로저 아래 방향으로 설치해요.

컨트롤 박스 배선 중에 각 와이어를 단자에 나사로 고정해야하는 경우, 와이어가 올바른 자리에 놓일 수 있도록 크림프를 사용하세요.

👌 제작 시 팁과 요령


병행 제작하기


시트프레스와 냉각프레스는 제작 방법이 거의 동일하기 때문에 동시에 두 기계를 제작해 효율성을 높여보세요.


지그 드릴링하기


지그 드릴링이 필요한 이유는 알루미늄 플레이트에 알루미늄 블록을 고정할 때 필요한 두 구멍의 위치를 정확하게 정렬하기 위해서에요. 그리고 안정적으로 구멍을 뚫는 데에도 도움이 되죠.


프레임 용접 순서


  1. 외부 프레임 용접이 끝난 후에 하단 프레임을 용접하세요.(잭 마운트 플레이트를 하단 프레임에 장착하고싶다면 중앙 플레이트를 먼저 용접해주세요. 외부 플레이트를 한 번 고정시켜버리면 손이 닿지 않기 때문이에요. 볼트를 이용하여 세 플레이트를 정렬하세요. 
  2. 전체를 뒤집은 상태에서 외부 프레임과 상단의 압축 플레이트를 볼트를 이용해 고정시켜주세요. (용접이 끝나면 뒤집어 주세요.) 
  3. 측면 프레임 사이에 하단 프레임을 배치하기 위해 막대 모양의 자투리 조각 사용해주세요. 하단 프레임을 용접할 때는 펠렛/펌프 트럭을 사용하기 때문에 지면으로부터 100mm 정도의 여유 공간을 띄워두어야 해요.

압축 플레이트 용접 순서


  1. 지지대를 둘러싼 사각 프레임을 가용접하세요. 사용할 부품이 모두 올바른 치수로 계산 되어있는지, 구멍이 뚫릴 위치가 정확한지, 케이블 글랜드(누수 막이)가 미리 부착되어 있는지 확인해주세요. 
  2. 상부 지지대와 하부 지지대를 해체하세요. 상부 지지대를 위한 부품에는 레이저 절단을 위한 작은 표시가 있을거에요. 
  3. 상세 설명 : 부품들을 한 번에 모아두고, 블록 위에 올려 아래에서부터 고정시키세요. 각각의 접합 부분을 조여주는데, 이때 표면들이 평평해야하기 때문에 가용접을 해두는 것이 좋아요. 지지대의 반대쪽 부분을 용접하는 것이 좋아요. 불균형한 장력 때문에 접혀버릴 수 있어요. 모든 접합 부분을 완전히 용접하기 전에 가용접해두면 작업하기 수월해요. 
  4. 잭 마운트 탭을 하단 부분에 용접해주세요. 
  5. 사각 프레임 내부에 지지대를 놓고, 알루미늄 플레이트를 사각 프레임의 표면으로부터 3mm 정도 띄워주세요. 
  6. 지지대와 프레임이 접합하는 모든 부분에 가용접을 해두세요. 그리고 본격적인 용접을 해주세요. 프레임의 모서리는 제일 마지막에 용접해주세요.
🍯  꿀팁
철재 구조물을 만들 때 가장 유의해야할 점은 레이저 절단기 부분과 지지대가 완전히 평행한 상태로 유지해야한다는 거에요. 따라서 각 부분에 깊은 구멍을 뚫어 서로 고정해두면 좋아요!

시트 프레스와 냉각 프레스 두 개를 한 번에 제작하고 있다면 알루미늄 플레이트를 시트프레스의 압축 플레이트에 설치하기 전에 냉각 프레스 지지대를 먼저 용접해야해요.

그 외 사항들


전체적으로 환기시키기


환기하지 않고 모든 과정을 진행해도 되지만 여러분과 주변 사람들의 안전을 위해 압출 후드가 장착되고 환기 장치가 켜져있을 때만 기계를 작동시켜주세요. 환기 후드를 사용하는 것뿐만 아니라 프레스기 주변도 제대로 환기해주는 것이 좋아요. 프레스기 사용에 가장 적합한 공간은 산업 스프레이 도장실이에요.


시트프레스 혹은 전체 시스템 구비하기


시트프레스만으로 시트를 제작할 수 있지만 속도는 느리죠. 시트 하나를 만들 때마 기계를 가열시키고 냉각시키는 과정을 반복해야하고 그럼 하루헤 한 두 장의 시트밖에 만들지 못해요. 어떤 사람들에게 이 속도는 아무런 문제가 되지 않을 수 있지만 또 어떤 사람들은 빠른 생산 속도를 원하기도 하죠.

편의성과 효율성을 개선하기 위해 프레셔스 플라스틱은 세 가지 도구를 만들었어요. 시트프레스와 이 도구를 함께 쓰면 풀 생산 시스템이 된답니다! 냉각 프레스, 준비용 테이블, 슬라이딩 도구를 같이 사용하면 시트 제작 준비, 가열, 냉각 이 모든 과정을 한번에 할 수 있어요. 게다가 이 도구들은 쉽고 안전하게 움직일 수 있죠. 생산율이 어마무시하게 높아질거에요! 만약 효율적인 작업이 하고싶다면 이 전체 시스템을 구비해보세요. 모든 기계를 놓아둘 공간이 없거나 소량의 시트 제작만 해도 괜찮다면 시트프레스 하나만 사용해도 충분해요!

도움이 필요하거나, 질문이 있거나, 혹은 외롭고 추운 작업실에서 대화할 누군가를 찾는 중이라면 디스코드의 #build 채널을 방문하세요! 이 곳에서 열정적으로 기계에 대해 이야기해봅시다!

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