성큼 다가온 초 여름 날씨에 가까운 공원이나 한강으로 자전거 타기를 즐기시는 분들이 많을 텐데요. 코로나19가 가져온 긍정적 변화라면 당연하게만 생각했던 건강한 하루 하루를 감사하게 여길 수 있다는 것이겠지요. 집콕 생활에 지친 많은 이들이 야외에서 즐길 수 있는 자전거, 배드민턴, 테니스, 골프 등 다양한 스포츠를 섭렵하고 있다고 합니다.

 

특히 자전거는 건강한 교통 수단으로 바쁜 현대인들에게 출 퇴근 이동과 운동을 겸할 수 있는 장점도 있는데요. 최근 자전거에 대한 인기가 많아져 새 자전거를 사고 싶어도 재고가 없어서 바로 살 수 없을 정도라고 하네요.

 

신도리코는 지난 3D 스퀘어 시간에 이어 두번째 자전거 부품 제작기를 소개 드리려 합니다! 오늘은 자전거를 탈 때 모두의 안전을 지켜주고 교통 사고를 미연에 방지하는데 도움을 주는 후미등을 자전거 안장 뒤쪽 레일에 설치할 수 있는 브라켓을 3D 프린터로 제작하는 방법을 소개합니다.

 

지난 시간의 3D 프린터를 활용한 자전거 부품 제작기 1탄이 궁금하신 분들은 아래 글을 참고하시기 바랍니다.

 
3D 프린터를 활용한 자전거 부품 제작기 1탄

[3D 스퀘어] 3D 프린터로 자전거 페달 어댑터 제작해보기!
▶ https://www.sindohblog.com/2197

 

전조증과 후미등의 역할

 

자전거를 탈 때에는 늘 안전에 주의해야합니다. 이를 위해 꼭 필요한 자전거 부품이 전조등과 후미등인데요. 전조등과 후미등은 자동차와 마찬가지로 자전거가 주행 중임을 알릴 수 있어 보행자 보호 및 자전거 운전자를 보호하고 교통 사고를 미연에 방지할 수 있습니다.

 

특히 후미등은 뒤에서 다가오는 차량 또는 자전거에게 자신의 위치를 알리는 중요한 아이템인데요, 보통 USB 충전 또는 시계 전지로 작동됩니다. 후미등은 대개 자전거의 시트포스트에 플라스틱 링 타입의 밴드 또는 고무줄 등으로 설치하게 됩니다. 하지만 자전거 시트포스트의 단면이 원통이 아니고, 공기역학적 구조인 타원형일 경우에는 고무줄만으로는 설치가 어렵거나 불가능할 수가 있습니다. 그리고 자전거 시트포스트의 길이가 짧을 경우, 적당한 설치 위치를 잡기가 어려운 경우도 있습니다.

 

이를 위해 시중에 판매되고 있는 여러 가지 모양의 밴드 또는 고무링을 사용해 볼 수 있지만, 이 또한 완전한 해결책이 되지 않거나 구매가 여의치 않는 경우도 있을 수 있습니다. 그 대안이 직접 만들어 사용해 보는 것인데요.

 

한 사용자 분의 의뢰를 받아 자전거 후미등 브라켓을 3D 프린터로 설계 및 제작해 드린 적이 있어 오늘은 그 사례를 통해 제작 및 설치 과정까지 설명 드리겠습니다.

 

그 중에서도 오늘은 자전거의 시트포스트 단면이 타원형이고, 길이가 짧아 후미등을 안장 뒤쪽 레일에 설치할 수 있는 브라켓 제작기를 소개 드리겠습니다.

 

 

▲자전거-시트포스트

 

▲시트포스트에 설치된 후미등

 

3D 프린터로 후미등 브라켓 제작하기

 

① 브라켓 설계

 

먼저 해당 자전거 안장을 분리하고 후미등을 설치할 안장 뒤쪽의 레일 부분을 3D 스캔을 통하여 위치와 모양을 취득합니다. 이것을 바탕으로 후미등을 설치할 수 있는 브라켓을 3D로 설계해야 합니다. 사용하는 자전거 안장에 따라 레일의 모양과 크기가 천차만별이고, 후미등을 단단히 고정시키기 위해서는 정확한 레일 형상을 만들어야 하는데요. 브라켓은 안장 레일에서 필요에 따라 쉽게 탈 부착이 가능하도록 2개의 나사로 결합/해제가 되는 구조로 설계했습니다.

 

자전거 주행에 따라 상하 방향의 진동 역시 상당하게 발생할 수 있으므로 각 단의 접합부에는 적당한 R을 주어 보다 진동에 강하도록 하였고 후미등이 실제 설치되는 상단부에는 자전거 소유자의 취향에 따라 별도의 로고를 넣어 주기도 했습니다.

 

▲브라켓 설계 장면1

 

▲브라켓 설계 장면 2

 

② 출력

 

브라켓의 끝단 원통부분에는 후미등이 설치되고, 자전거의 주행에 따라 위 아래로 흔들려 많은 부하가 발생되므로 이를 충분히 고려해 설계했습니다. 또 출력시에도 슬라이싱 파라미터를 변경해 상하 진동 및 충격에 견딜 수 있도록 했습니다.

 

사용한 PLA 재질 역시 카본 나일론을 사용하였으며, 충분한 강도를 위해 채우기 밀도 30%, 외벽 두께는 1.2mm로 변경했습니다. 출력 방향 역시 상하 방향 진동에 대한 균열이 가지 않도록 배치했습니다. 출력에는 대략 5시간이 소요되었으며 20g 정도의 재료가 사용되었습니다.

 

▲슬라이싱 파라미터

 

▲슬라이싱

 

③ 설치 및 사용

 

자전거 안장 레일 부분에 제작한 브라켓을 고정 설치한 후, 후미등을 브라켓에 설치하고 주행 테스트를 진행해 봤습니다. 의뢰자 분께서 총 1000km 정도 주행한 결과 이상없이 잘 매달려 있었다고 합니다. 표면도 점검해 본 결과 미세한 균열도 보이지 않을 정도로 내구성이 좋았습니다. 평탄한 자전거 도로는 물론 요철이 있는 비포장 도로 등을 주행한 결과 내구성은 충분하다고 생각됩니다.

 

▲후미등 설치 예제

▲후미등을 장착한 모습1

 

▲후미등을 장착한 모습 2

 

오늘은 3D 프린터로 자전거의 맞춤 후미등과 브라켓을 제작하는 과정을 알아보았는데요. 3D 스캔과 모델링 그리고 3D 프린터를 이용하면 이 세상에 둘도 없는 유일한 아이템을 내가 직접 만들어 사용할 수 있다는 것이 가장 큰 장점인 것 같습니다. 더 나아가 어느 정도 내구성이 우수한 재료를 사용한다면 단종되어 더 이상 구매할 수 없는 부품들 역시 스스로 제작해 사용할 수 있다는 것도 큰 매력이라고 생각합니다. 그럼 다음에도 신도리코는 더욱 유익한 3D 스퀘어로 찾아 뵙겠습니다.

 

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