여행하다가 신기한 팽이 발견
회전의 중심이 위 아래가 바뀐다.
프린팅 해보았다.
관찰 > 측량(수학적 추측 및 가설) > 모델링 > 프린팅의 순서로 진행할 것이다.
1. 관찰을 토대로 세운 가설
1) 구형의 중심까지 원기둥1 구멍이 있고, 원기둥2 기둥이 있어야한다.
2) 구의 반지름, 원기둥 1, 원기둥2의 반지름은 1:3:5로 가정하였다.
3) 원기둥 2의 높이는 적당히 구의 반지름보다 조금 높게, 원기둥 1의 반지름과 비교했을때 6정도의 높이 정도로 정하였다. 원기둥 1은 손잡이이고, 이것이 너무 높으면 회전이 잘 안될거라 생각하여, 적당히 너무 높지 않게 길이를 잡았다.
2.
위 가설을 토대로 팅커캐드 이용하여 모델링하였다.
3.
프린팅시 인필을 100%로 하였다.
팽이이므로, 무게가 있어야 할 것 같았다.
4. 프린팅 결과 : 제 1 팽이
상하반전 안된다.
이유는
너무 무거워서일 것으로 추정하였다.
회전을 너무 조금한다. 구면이 울퉁불퉁하기 때문일 것이고, 원인은 구면이 프린팅 과정에 써포트랑 엉키는 운명을 피하지 못하기 때문...
여튼...
너무 무거워서 상하 반전이 안되는 것 같다.
>> 팽이 1 : 지름 4cm, infill 100%, no-fuzzy skin, bottom supported.
개선해야 할 점
인필을 50%만 해도 될것 같다.
회전 중심이 안바뀌는데,
또 다른 이유는 회전하면서 중심이 바뀔만큼 원기둥 핸들의 높이가 확보되지 않기 때문이 아닐까?
직각삼각형을 떠올렸다.
구의 반지름 5를 두변으로 하는 직각 이등변 삼각형에서 빗변의 길이는 약 7이다.
왠지 7cm는 넘어야 할 것 같다.
구면을 매끄럽게 프린팅하기 위해, 프린팅시 원기둥 1(핸들용 원기둥)이 바닥에 닿도록하여 슬라이싱 하기로 했다.
이제 새로 모델링을 하고, 인필을 줄여서 다시 실험을 해 보겠다.
5. 프린팅 결과 : 제2 팽이
>> 팽이 2 : 지름 2.5cm, infill 80%, fuzzy skin, bottom supported, longer handle.
핸들의 길이를 높였고, 지름은 줄였다. 인필은 80%로 설정했다. 핸들, 지름, 인필 신경 쓰느라... 실수로 fuzzy skin이 선택됐다. 또, 실수로 bottom supported 설정 유지했다.
상하 반전이 될랑 말랑 한다.
개선해야 할 점
인필 더 줄여도 될 것 같다. 퍼지 스킨 때문에 마찰력 더 생겼다. 이건 이전 프린팅 세팅을 변경 안하는 바람에 생긴 실수였음. 계획 아니었음.
6. 프린팅 결과 : 제3 팽이
>> 팽이 3 : 지름 2.5cm, infill 50%, no fuzzy skin, side supported, longer handle.
가볍게 만들기 위해서 인필 더 줄이고, 퍼지스킨 해제하여 다시 인쇄하였다.
눕혀서 슬라이싱 했는데, 인필이 내부에 대칭적으로 깔리는 것 같지 않다. 이것도 변수가 될 것 같다.
원하는 결과가 안나왔다.
회전축이 바뀌려다 말았다.
더 가볍게 해보자.
7. 프린팅 결과 : 제4 팽이
>> 팽이 4 : 지름 2.5cm, infill 20%, no fuzzy skin, side supported, longer handle.
더 가벼워져야 할 것 같아서, 인필 더 줄이고 인쇄하였다.
옆으로 눕혀서 Gcode 생성했는데, 그러지 말걸 그랬나 싶다. 인필이 대칭성에 영향을 많이 미칠지 덜 미칠지는 모르겠다.
팽이 3이랑 차이를 못 느끼겠다.
팽이 1,2,3,4실험결과 종합
세워서 슬라이싱 한 것, 인필이 80% 이상이었던 것은 움직이지 않을때도 오뚝이처럼 중심을 잡고 똑바로 서있다.
인필이 적은 것은 확실히 오뚝이 효과가 덜 발생한다.
인필의 크기가 여기에 영향을 줬을 것 같다. 세우거나 눕혀서 슬라이싱 하는 경우 인필 디자인층이 바뀌는 것이기 때문에 영향을 많이 미치지 않을 것으로 보인다.
그러나,
확실히 해 두기 위해서 앞으로는 모든 팽이를 세워서 프린트하기로 하겠다.
인필 말고도 원기둥 홈이 구의 무게를 줄이를 효과도 낼 것 같다. 그리고 회전 축이 바뀐 다음 이 홈으로 공기가 채워지면서 이 공기가 팽이를 떠 받치지 않을까? 이를 확인하기 위하여, 홈의 깊이를 깊게 한 것과 얕게 한 것을 비교해 보겠다.
8. 프린팅 결과 : 제5 팽이
회전시 회전력이 떨어지면서 팽이가 눕게 되는데, 이때 공기가 내부 공간으로 유입되면서 또 다른 회전력을 받는 것으로 보인다.
이 가설이 맞다면, 홈의 깊이 여부에 따라 팽이의 회전과 축의 변화에 영향을 미칠 것이다.
>> 팽이 5 : 홈의 깊이를 깊게 한 것.
실패
오뚝이 현상도 없고 중심축이 바뀔뻔하지도 않음
깊이가 깊어지면서 오뚝이 현상이 없어진 것 같음.
인필조차 약하니 밑바닥 무게 중심이 생기지 않은것 같다.
적당한 무게가 확보되도록 인필을 많이 줬어야했나 싶어서 인필 다르게 했던 팽이 돌려봄.
인필은 영향을 덜 미치는 것으로 보임.
일단 이 팽이는 인필이 50%였음.
플라스틱이라 인필 50도 무게에 많은 변화를 주지 않는것 같다.
잠정적 결론은 깊이와 인필 중에서는 깊이 변수가, 그리고 원이 잘린 부분의 위치가 팽이의 회전과 회전축 이동에 영향을 미친 것 같다.
9. 프린팅 결과 6팽이
>> 팽이 6 : 홈의 깊이를 얕게 한 것.
채이를 잘 모르겠음,
인필 50이 문제인듯
10. 프린팅 결과: 7팽이
>> 팽이 7: 원기둥 홈을 넓고 얕게 한 것.
잘 도는 데, 회전축 상하반전 안됨.
완전 너무 잘 돈다.
잘 도는 팽이를 만드는게 목적이 아니었는데
회전중심 상하 반전이 안되네...
의미 있는 수치와 숫자를 알아내야 하는데...
인필 65%에, 홈이 넓고 깊으니 핸들이 흔들려도 회전 중심에 영향을 많이 주지 않는다.
왜 그럴까 생각해 봤다.
1변수는 기둥의 길이, 2변수는 옆면의 두께
옆면의 두께가 얇아지기 때문에
회전의 중심이 옆면으로 전환되지 않는다.
기둥이 자신의 무게 때문에 옆면으로 회전의 중심을 이동 시키고
기둥이 급기야 바닥에 닿았을때,
회전력에 의해서 기둥 꼭지점으로 회전의 중심이 이동되고
이게 성공하면 팽이는 바로 서서 돌게 된다.
홈으로 바람이 유입되면서 이 힘이 균형을 잡아준다.
10. 프린팅 결과: 8팽이
이번에는 이런 설정으로 하겠다.
인필 70~ 80%
핸들:원기둥 반지름: 구 반지름의 비율 = 1:3:5
구 윗 부분 살짝 커팅하기: (옆면으로 무게를 더 주기 위해서)
원기둥 홈은
구 커팅 1만큼 들여서,
구의 중심 깊이로
슬라이싱은 기둥 손잡이가 바닥에 오도록 세워서 하고 프린트 하자.
이대 기둥 없이 몸체만 따로 인쇄해 보자.
무게 중심을 따로 관착하기 위함이다.
핸들 길이 찾는게 문제인데,
핸들 길이는 너무 짧으면 팽이가 안정적으로 돌기 때문에 안되고,
너무 길어도 상하 반전 후 돌지 못하니 적당하게 잡아야 한다.
30~37도 정도 각도가 되도록 핸들의 길이를 정하자.
11. 무게 중심 조사하기
물리 선생님 도와 주세요.
'알음다운 > 3D printing Objects' 카테고리의 다른 글
| Should we use glue for 3D printing? (0) | 2024.05.19 |
|---|---|
| Dissection puzzle printing. the better one is?(Geogebra or Tinkercad) (0) | 2024.05.17 |
| 핸펀 거치대 디자인 및 프린팅 [세가지 각도] (0) | 2024.05.10 |
| Should I check 'filled solid' from Geogebra to download 'stl' file? (0) | 2024.05.10 |
| 원뿔곡선 프린팅 (0) | 2024.04.25 |