3D 프린팅을 이용한 전자 실험실 정리

3D 프린팅 기술은 전자 디자이너들에게 개발 과정을 개선하고, 제품 모형을 제작하며, 심지어 생산 장치용 맞춤 부품을 만드는 놀라운 기회를 제공합니다. 그러나 3D 프린터의 이점은 여기서 끝나지 않습니다. 디자인 과정에서 또 다른 중요한 목적을 가질 수 있는데, 바로 전자 실험실 공간을 정리하여 더욱 똑똑하게 작업할 수 있도록 돕는 것입니다.

실험실 공간 문제

전형적인 전자 실험실 공간은 도구, 반 완성된 프로젝트, 여분의 부품, 무작위 구성 요소, 그리고 많은 케이블과 전선으로 가득 차 있습니다. 모든 것이 필수적이며 그곳에 있어야 하지만, 다음에 필요할 때 다시 찾을 수 있도록 모든 것을 둘 장소를 찾는 것이 종종 어렵습니다. 일반적인 관찰자에게는 정돈되지 않은 혼란으로 보일 수 있는 것이, 점차 진화해 온 과학의 엔트로피 원리를 따르는 고도로 조직된 혼돈입니다.

혼돈에서 질서를 창조하는 열쇠는 모든 것을 둘 곳을 갖는 것, 특정 요구에 맞고 실험실의 변화에 따라 발전할 수 있는 저장 솔루션이 있어야 합니다. 새로운 프로젝트를 시작할 때마다 필연적으로 새로운 구성 요소와 가끔 새로운 도구가 동반됩니다. 더 많은 프로젝트를 시작하면 저장 및 조직 요구 사항이 더 빠르게 증가할 것입니다. 해답은 필요할 때마다 추가 요소를 추가할 수 있는 맞춤형 저장 솔루션입니다. 해답은 3D 프린터의 힘을 활용하는 것입니다; 조직 문제를 해결할 수 있는 능력이 이미 있으므로 왜 이를 최대한 활용하지 않겠습니까? 이 글은 시작하는 데 도움이 될 몇 가지 팁과 자료를 공유할 것입니다.

저장 솔루션을 위한 3D 프린터 사용하기

3D 프린터는 이제 그들의 다재다능함, 실용성, 그리고 최근 몇 년간의 저렴한 가격 덕분에 전자 개발에 사용되는 일반적인 자원이 되었습니다. 3D 프린터는 이제 상대적으로 저렴한 가격에 구입할 수 있으며, 마찬가지로 중요한 것은 그들이 소비하는 원료가 쉽게 구할 수 있고 합리적인 가격에 제공된다는 것입니다. 이러한 장점은 취미로 하는 사람들부터 소규모 기업 및 제조업체에 이르기까지 모든 사람이 사용할 수 있게 합니다.

아직 첫 3D 프린터를 구매하지 않았다면, 전자 실험실에 이상적인 몇 가지 인기 있는 유형이 있습니다. 가장 일반적인 유형은 필라멘트 프린터로, 본질적으로 컴퓨터로 제어되는 핫 글루 건입니다. 이 프린터들은 연속적인 플라스틱 필라멘트 스풀을 받아들여 프린트 헤드에서 녹여, 층을 쌓아 올리면서 굳어지는 재료의 정밀한 배치를 가능하게 합니다. 층은 아래에서 위로 쌓여 3D 객체를 형성합니다. 필라멘트 프린터의 주요 이점은 사용자에게 다양한 기계적 특성과 색상을 제공하는 다양한 재료 범위입니다. 이를 통해 작업 간에 또는 인쇄 중간에 재료를 교체하여 색상을 변경하거나 다양한 특성을 가진 객체를 생산할 수 있습니다.

두 번째로 흔한 프린터 유형은 자외선(UV) 빛을 사용하여 액체 수지를 경화시켜 인쇄 재료를 굳히는 것입니다. 이러한 프린터 유형은 UV 레이저 빔을 사용하여 수지를 정밀한 지점에서 선택적으로 경화시키거나, 광역 UV 빛에 수지 탱크의 선택된 영역만 노출시키는 포토 마스크를 사용할 수 있습니다. 

파우더 기반 3D 프린터

다양한 분말 기반 프린터는 별도의 프린트 헤드를 사용하여 결합제를 적용하거나 레이저 소스의 열을 사용하여 필요한 영역의 분말을 고화시킵니다. 이러한 프린터 유형은 기계적 및 표면 마감 특성을 최적화하기 위한 재료 유형에서 가장 큰 유연성을 가지고 있지만, 비용 범위가 높은 편이며, 취미로 하는 사람들이나 소규모 기업의 작은 실험실 환경에서는 일반적으로 찾아보기 어렵습니다.

필라멘트 3D 프린터

지난 12년 동안의 개인적 경험에 따르면, 필라멘트 프린터는 작은 실험실 환경에서 최고의 성능을 제공합니다. 수지 프린터의 사용은 인쇄된 객체가 후경화 과정 중에 약간 휘어지는 문제와 최종 제품이 너무 취약한 문제로 어려움을 겪었습니다. 필라멘트 프린터는 장치 제어와 여기에서 논의된 맞춤형 저장 장비와 같은 구성 요소에 적합한 더 나은 기계적 특성을 가진 더 높은 품질의 제품을 생산합니다. 그러나 최근 재료의 발전으로 수지 프린터가 더 매력적으로 보이고 있습니다. 그들은 가까운 미래에 실험실 작업에 대한 적용 가능성에서 필라멘트 프린터를 비슷하게 하거나 심지어 능가할 수도 있습니다. 3D 프린터 기술의 최신 개발에 대한 업데이트를 위해 이 공간을 지켜보세요.

실험실 작업에 필라멘트 프린터를 사용하는 경우, 추천하는 인쇄 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜-수정체, 줄여서 PETG입니다. PET는 폴리에스터 계열의 흔히 사용되는 열가소성 폴리머 수지로, 의류부터 식품 용기, 물병에 이르기까지 제조에 널리 사용됩니다. PETG 변형체는 더 낮은 녹는점을 가지고 있어, 사출 성형 및 시트 압출에 이상적입니다. 이러한 특성은 또한 3D 프린터에서 사용하기 위한 필라멘트 압출에도 적합하게 합니다.

PETG 필라멘트는 프린터 헤드로 공급되는 작은 롤로 제공됩니다.

이 재료가 실험실 인쇄에 탁월한 이유는 매우 낮은 열팽창 계수를 가지고 있어, 냉각 과정 중에 인쇄된 부품의 치수가 안정적으로 유지되어 올바른 크기를 유지하기 때문입니다. 추가적인 이점으로는 재료가 상대적으로 저렴하며, 굳어지면서 기계적 유연성을 유지하여, 부품이 강하게 경직될 필요가 없는 응용 분야에서 매우 내구성이 뛰어납니다. 이러한 내구성은 도구와 부품을 꺼내고, 마친 후에 다시 넣어야 하는 일상적인 처리를 견딜 수 있는 실험실 공간 조직에 완벽합니다.

3D 프린트된 저장 부품 아이디어

3D 프린터는 필요한 모든 저장 부품을 제작할 수 있습니다; 단지 필요한 것을 상상하고 이러한 아이디어를 프린터가 이해할 수 있는 디자인 파일로 전환할 애플리케이션만 있으면 됩니다. 저는 제가 제안하는 저장 솔루션에서 다음 부품들을 사용하며, 실험실 공간의 조직을 개선하기 위한 제안으로 제공합니다. 3D 프린트 요소의 모든 디자인 파일은 Thingiverse와 Printables 자원에 모두 있으므로, 이를 그대로 사용하거나 자신의 필요에 맞게 조정할 수 있습니다. 디자인 파일을 사용한다면, 어떻게 진행되었는지 그리고 디자인을 어떻게 개선할 수 있을지에 대한 제안을 저에게 알려주시기 바랍니다.

저장용 서랍

첫 번째 제안은 프로토타이핑 프로젝트를 진행할 때 정기적으로 사용하는 부품을 보관하기에 이상적인 구성요소 서랍을 개선하는 것입니다. 전자 디자이너로서, 사용 가능한 서랍보다 더 많은 구성요소가 항상 있을 것임을 알고 있습니다. 따라서, 작은 부품을 분리하고 저장 공간을 최대화하기 위해 유용한 라벨이 있는 3D 프린트된 서랍 분리대를 추가하는 간단한 해결책입니다.

3D 프린트된 서랍 분리대와 도구 상자 분리대는 온라인으로 구할 수 있거나, 직접 만들 수도 있습니다.

케이블 및 기기 조직화

다음 제안은 정기적으로 사용하는 전원 공급 케이블을 위한 벌집 모양 영감의 케이블 정리함으로, 필요할 때 쉽게 접근할 수 있게 해줍니다. 이 쌓을 수 있는 케이블 정리함은 서랍이나 선반 옆에 잘 맞으며, 케이블을 쉽게 잡고, 마찬가지로 중요하게, 방해가 되지 않게 다시 놓을 수 있게 해줍니다.

다음 제안은 벤치탑 멀티미터와 오실로스코프를 포함한 각 채널의 테스트 기기를 위한 전용 마운트입니다. 저는 이 마운트를 설계하여 프로브가 우발적인 손상으로부터 안전하게 보호되고, 사용하지 않을 때 케이블과 테스트 리드를 정리하여 작업 공간에 놓여 있지 않게 함으로써 쉽게 접근할 수 있게 했습니다. 이 디자인은 아직 진행 중이며 완벽해지기 전에 개선이 필요하므로, 이를 개선하기 위한 여러분의 피드백을 기다리고 있겠습니다.

배터리 정리함

다음 제안은 충전식 배터리를 위한 저장 공간으로, 모듈식 배터리 홀더 랙을 사용하여 충전된 배터리를 쉽게 접근할 수 있게 하고, 사용할 준비가 된 배터리와 방전된 배터리가 섞이는 것을 방지하는 데 도움을 줍니다. 프로젝트를 계속 진행하기 전에 모든 배터리를 재충전해야 한다는 것을 알게 되는 것보다 더 나쁜 것은 없습니다. 왜냐하면 어떤 배터리가 사용 준비가 되었고 어떤 배터리가 방전되었는지 추적을 잃어버렸기 때문입니다. 배터리를 세워서 보관하면 AAA와 AA를 쉽게 구분할 수 있어 효율적인 작업에 훌륭합니다.

테이프 랙

다음 제안은 가장 자주 사용하는 테이프 롤을 길게 걸어두어 필요할 때 쉽게 꺼낼 수 있게 하면서도, 서랍이나 선반에 테이프 롤이 쌓이거나, 필요할 때 없어서 새 테이프를 주문했는데 서랍 뒤쪽이나 다른 물건 아래에 숨어있는 테이프를 발견하는 일이 없도록 합니다. 이는 작업 공간이 지저분해지는 것을 방지합니다.

이 3D 프린트된 테이프 홀더의 디자인은 Printables

에서 찾을 수 있습니다. 다음은 훌륭한 기능입니다: 자주 사용하는 도구들, 예를 들어 드라이버, 와이어 스트리퍼, 커터 등을 손쉽게 닿을 수 있는 곳에 보관할 수 있는 편리한 도구 홀더입니다. 또한, 필요한 경우 실험실 작업 영역에서 벗어나 작업할 때 들고 다닐 수 있는 Torx 및 Hex 드라이버용 스윙 아웃 랙도 포함되어 있습니다. 이 디자인은 계층적 랙을 사용하여 각 도구 조각의 크기와 유형을 쉽게 볼 수 있어 적합한 도구를 찾을 때 더욱 용이하게 합니다.

마지막 제안은 필요할 때 특정 색상이나 굵기의 전선을 쉽게 찾을 수 있도록 다양한 색상과 굵기를 분리하여 보관하는 전선 보관 방법입니다. 이 3D 프린트된 전선 스풀 랙 옵션은 저렴한 온라인 마켓플레이스 스풀 팩보다 사용하기 쉽고 귀중한 작업대나 선반 공간을 차지하지 않습니다. 실험실에서 전선과 케이블을 정리하는 것은 깔끔한 작업 공간을 유지하는 데 절반의 성공이며, 모든 것을 쉽게 찾을 수 있고 사용하기 전에 5분 동안 엉킴을 풀 필요가 없습니다; 게다가, 이 디자인은 각 전선의 끝을 잡기 쉽게 해줍니다. 

3D 프린트된 보관 부품 설치하기

이 3D 프린트된 보관 구성 요소를 설치하는 핵심은 제가 설계한 20mm 알루미늄 압출을 사용하여 모든 부품에 장착하는 것입니다. 이 범용 장착은 모든 것을 쉽게 설치할 수 있게 합니다. 작업 공간을 재정리하거나 이동해야 할 경우, 알루미늄 압출이 제자리에 있으면 모든 요소를 한 번에 이동할 수 있습니다. 특별히 설계된 압출 드릴링 가이드는 이 설치를 간단하게 만들고 모든 것이 매끄럽게 맞물리도록 보장합니다. 경험에 따르면, 압출을 볼트로 결합하는 것은 코너 플레이트나 브래킷보다 훨씬 견고합니다.

결론

이 기사는 3D 프린팅을 사용하여 맞춤형 저장 솔루션을 만들어 실험실 공간을 정리하고 모든 것이 적절한 위치에 있어 필요한 것을 빠르게 찾을 수 있도록 도와주는 방법을 보여줍니다. 이는 더 이상 사용하지 않는 작업 공간 구석에 쌓인 부품 더미 속에서 이미 가지고 있는 예비 부품을 잊고 새 부품을 주문하는 시간과 비용을 절약할 수도 있습니다. 전반적으로, 정리의 이점은 평소의 혼란스러운 작업 습관을 계속 유지하려는 욕구보다 분명히 우위에 있습니다.

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