CNC 절단석 및 타일: 카탄 보드의 맞춤 정착민

저는 어렸을 때부터 Settlers of Catan을 플레이해 왔으며 보드의 디자인이 게임의 다양한 리소스와 어떻게 일치하는지 항상 좋아했습니다. 최근에 DIY Catan 세트 예제를 많이 발견했는데, WAZER를 사용하여 하나 만들어 보면 재미있겠다는 생각이 들었습니다. 이 Catan 세트를 완전히 독특하게 만들기 위해 저는 전체 보드를 돌로 만들기로 결정했습니다. 이것은 WAZER에서만 달성할 수 있는 일이었습니다. 이 아이디어를 염두에 두고 우리는 프로젝트에 대한 몇 가지 목표를 세웠습니다. 첫 번째는 석재 절단에서 WAZER의 능력을 보여주는 것이었습니다. 돌을 자르는 능력뿐만 아니라 만들어질 조각의 가장자리 품질과 정확성도 보여드리겠습니다. 두 번째 목표는 금속에 WAZER를 사용할 때 기대할 수 있는 가장자리 품질을 보여주는 것이었습니다. 

보드 조각 디자인

이 프로젝트는 돌과 금속 조각을 모두 통합하여 완전한 카탄 정착민 보드를 만들었습니다. 내 개인 세트를 온라인 가이드와 자료로 사용하여 Solidworks에서 정확한 치수를 사용하여 보드와 게임 조각의 각 타일을 디자인할 수 있었습니다. 나는 완성된 보드의 어셈블리를 사용하여 테두리 조각의 크기를 더 잘 결정하여 올바르게 맞물리고 그 안에 포함된 타일을 위한 충분한 공간을 제공할 수 있었습니다.

각 카탄 자원에 대한 석재 유형 선택

이 프로젝트의 자재 조달에는 원래 보드와 일치하는 다양한 석재 경도, 일관성 및 색상이 필요했습니다. 이를 달성하기 위해 저는 보드 자체에 7개의 서로 다른 돌을, 보드 조각에 4개의 서로 다른 돌을 공급했습니다. 이 7개의 서로 다른 돌은 각각 3/8인치 두께, 12인치 x 12인치 광택 타일로 공급되었습니다.

돌에서 플레이어 조각 4세트도 잘라냈습니다. 이 석재는 1/2인치 두께, 18인치 x 18인치 광택 타일로 공급되었습니다. 이러한 재료의 다양성을 통해 나는 두 개의 서로 다른 두께에서 전체 범위의 석재 일관성에 대해 다양한 절단 기술을 실험할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 동급의 석재(예:서로 다른 대리석 샘픔)와 석재 내에서 재료 경도의 차이를 관찰할 수 있었습니다. 

워터젯으로 대리석 절단하기

3/8인치와 1/2인치 두께의 대리석은 사용된 네가지 유형의 석재 중에서 절단하기 가장 쉬운 것으로 입증되었습니다. 대리석의 가벼운 재질 차이와 중간 정도의 경도 덕분에 날카로운 모서리를 매우 잘 고정하는 일관되고 부드러운 절단면이 가능합니다. 이것은 WAZER on Stone의 기능을 소개하는 환상적인 석재이며 완제품을 얻기 위해 사전 또는 사후 처리가 거의 필요하지 않습니다. 기계의 이송 속도에 대해 나는 0.5인치/분(12.5mm/분)이 3/8인치 두께의 재료에 가장 적합한 지점이라는 것을 알았습니다. 기계를 더 느리게 실행할 수는 있지만 절단 시간이 느려지는 것을 정당화할 만큼 가장자리 품질이 크게 향상되는 것을 느끼지 못했습니다. 1/2인치 두께의 재료의 경우 0.3인치/분(7.5mm/분)으로 가장자리 품질이 뛰어나고 절단 각도가 감소하는 것으로 나타났습니다. 제품의 허용 오차에 따라 이 속도보다 약간 더 빠르거나 느리게 실행될 수 있습니다.

대리석 절단이 비교적 용이함에도 불구하고 절단 전에 수행해야 하는 중요한 단계가 하나 있는데, 이는 리드 인을 0.2인치 이상으로 늘리는 것입니다. 이렇게 하면 재료의 피어싱 지점이 원하는 절삭날에서 멀어지게 이동하여 침식 포켓이 최종 제품에 영향을 미치는 것을 방지합니다. 대리석의 경도에 다라 납의 양을 더 늘리거나 줄여야 할 수도 있습니다. 테스트 중에 침식 주머니의 가장 큰 반경은 가장 부드러운 대리석의 경우 0.35인치이지만 가장 단단한 대리석의 경우 반경은 0.05인치에 불과하다는 것을 발견했습니다.

내가 대리석에 대해 수행한 유일한 후처리는 두 개의 1/2인치 대리석 타일에서 잘라낸 도시 및 정착지 조각에 대한 것이었습니다. 180방 사포 위에 가볍게 젖은 모래를 바르고 투명 바니시를 한 번 코팅하면 작품을 돋보이게 만드는 데 충분했습니다. 이 정보를 염두에 두고 발견한 모든 대리석을 자신있게 자르고 자신만의 복잡한 대리석 디자인을 만들 수 있습니다.

워터젯으로 슬레이트 절단

슬레이트는 두 번째로 작업하기 쉬운 재료였습니다. 대리석과 동일한 이송 속도를 사용하면 믿을 수 없을 만큼 부드러운 모서리 품질과 뛰어난 모서리 유지력을 얻을 수 있습니다. 리드는 슬레이트마다 조금씩 다르기 때문에 적절하다고 생각되는 대로 슬레이트에서 조정할 수 있습니다. 하지만 저는 0.2인치 리드를 사용했고 문제가 전혀 없었습니다. 놀랍게도 슬레이트의 층상 재료 구성은 절단에 영향을 미치지 않았으며, 이 재료 고유의 비균질성으로 인해 바생하는 실제 문제는 발견되지 않았습니다. 슬레이트에 대해 마지막으로 주의해야 할 점은 모서리가 섬세하고 일반 돌보다 더 많이 부서지거나 갈라질 수 있다는 것입니다. 

워터젯으로 오닉스 절단

오닉스는 매우 미세한 입자의 석영이므로 이 재료는 거의 완전히 균일한 구성을 갖는 돌의 예시입니다. 대리석의 공급 속도와 리드인은 이 재료가 훨씬 더 단단하더라도 오닉스에도 적용됩니다. 이 프로젝트에서 절단된 두 가지 오닉스 변형 모두 뛰어난 가장자리 품질과 정확성을 보여 주었지만 정확하고 날카로운 모서리를 얻으려면 두 가지 모두 사전 처리가 필요합니다. 오직스의 경도로 인해 WAZER는 때때로 날카로운 모서리에 작은 '꼬리'를 남길 수 있습니다. 워터 제트가 빠져나가는 곳에서 재료가 방향을 바꾸기 전에 노즐을 따라잡을 충분한 시간이 없기 때문입니다. 이를 방지하기위해 웹사이트https://ncviewer.com를 사용하여 각 타일 모서리 주변의 공급 속도를 수동으로 변경했습니다. WAM에서 Gcode 파일을 생성한 후 노트북을 사용하여 파일을 연 다음 Gcode 파일의 실제 텍스트를 복사하여 NC 뷰어의 왼쪽 열에 있는 텍스트 위에 붙여넣습니다. 이 작업이 완료되면 'PLOT(플롯)'을 클릭하여 WAZER가 보는 대로 프로젝트를 봅니다. 코드 라인을 스크롤하여 부품을 절단할 때 노즐이 공작물에서 어디에 위치하는지 확인할 수 있습니다. 각 모서리 오른쪽에는 코드 줄 끝에 'F' 명령이 있어야 합니다. (예:F7.50) 이는 해당 명령을 따르는 모든 항목에 대한 노즐 속도를 결정합니다. 'F' 뒤에 있는 숫자를 변경하여 수동으로 노즐 속도를 늦추고 더 날카로운 모서리를 얻을 수 있습니다. Onyx 타일의 코너 속도를 F8.75에서 F6.75로 줄였는데, 이는 코너의 '꼬리'를 제거하는 데 충분했습니다. 코너 속도를 줄이는 것 외에도 오닉스로 작업할 때 재료에 남아 있는 탭을 제거하는 것도 중요합니다. 아래 그림과 같이 아주 작은 탭이라도 제거 중에 부품이 부서질 수 있습니다. 어떤 이유로든 절단이 중단되면 절단을 계속해도 탭이 생성되지 않거나 절단이 완전히 다시 시작되지 않는지 확인하는 것이 좋습니다. 이 모든 것을 염두에 둔다면 정말 우아한 소재로 눈에 띄는 작품을 쉽게 만들 수 있을 것입니다.

워터젯으로 화강암 절단

화강암은 자르기가 가장 어려웠습니다. 화강암은 매우 단단한 재료이며 '두꺼운' 일관성을 갖고 있어서 재료 내에서 매우 단단한 입자와 덜 단단한 입자가 많이 발견됩니다. 이는 더 단단한 재료가 부드러운 주변보다 더 천천히 절단되어 제트 자체가 덩어리 주위를 휘게 하므로 워터 제트에 큰 문제를 야기합니다. 이로 인해 가장자리 품질과 정확성이 떨어지고 코너 '테일링'이 심해질 수 있습니다. 이를 완화하기 위해 내 해결책은 화강암의 가장 단단한 부분을 절단할 수 있는 최대 속도와 일치하도록 이송 속도를 조정하는 것이었습니다. 본질적으로 부드러운 부분을 무시하고 화강암을 가장 단단한 부분만큼 단단한 균일한 슬래브로 취급합니다. 화강암에 사용한 공급 속도는 3/8인치 두께 타일의 경우 0.3인치/분(7.5mm/분)이었고 1/2인치 두께 타일의 경우 0.2인치/분(5mm/분)이었습니다. 이송속도를 줄이는 것과 더불어 코너에서도 NC 뷰어를 이용하여 속도를 줄이는 작업이 필요했습니다. 모든 화강암 절단에 대해 워터 제트의 코너 속도를 F5.00에서 F2.00으로 줄입니다. 피어싱 포인트 관련 결함으로 인한 부품 손실 가능성을 없애기 위해 화강암용 리드인도 권장됩니다. 저는 0.2인치 리드인을 사용했습니다. 이 미세 조정을 통해 3/8인치 두께의 타일을 후처리할 필요가 없다는 것을 알았지만 1/2인치 두께의 도시 및 정착지 조각에는 상당한 양의 샌딩이 필요했습니다. 나는 가능한 한 최선을 다해 절단 표면의 줄무늬를 제거하기 위해 120방 사포로 각 조각을 습식 샌딩했습니다. 그런 다음 각 조각을 투명 코팅하여 광택 마감 처리를 했습니다. 화강암은 사전 및 사후 처리가 많이 필요하며 WAZER를 사용하여 절단하는 속도가 매우 느립니다. 하지만 이 정보를 통해 저는 두 분이 상상할 수 있는 모든 것에 대한 놀라운 화강암 조각을 만들 수 있다는 것을 알고 있습니다.

워터젯을 이용한 판금 절단

숫자와 포트 토큰은 표준 WAZER 공급 속도, 리드인 및 탭 너비를 사용하여 1.5mm 6061 알루미늄 시트에서 잘라냈습니다. 이에 대한 한 가지 예외는 절단 경로의 오프셋 가격이었습니다. 숫자 자체에서 원하는 세부 사항을 보다 정확하게 달성하기 위해 오프셋을 0.005"로 줄였습니다. 알루미늄은 WAZER로 절단할 수 있는 가장 간단한 재료 중 하나이므로 전체 토큰 세트가 알루미늄으로 제작되었습니다. 그러나 다양한 경도와 연성을 지닌 금속에 대한 WAZER의 평균 절단 가장자리 품질을 보여주기 위해 아래와 같은 샘플 세트를 만들었습니다. 

워터젯 컷팅 판금의 마감 기술

알루미늄은 완제품으로 가공하기가 매우 쉽습니다. 토큰 표면에서 모든 버(burr)와 녹청을 제거하기 위해 120방 사포로 토큰을 습식 샌딩했습니다. 그 결과 석재 타일 사이에 잘 어울리는 깔끔한 브러시 모양이 탄생했습니다. 실제 카탄 세트의 경우 각 토큰 뒷변에 문자를 레이저로 새겼습니다.

스테인레스 스틸은 더 단단한 소재이며 알루미늄보다 절단하는 데 훨씬 더 오랜 시간이 걸립니다. 그러나 이 경도는 버의 크기를 줄입니다. 스테인레스 스틸의 외부 버를 제거하는 가장 쉬운 방법은 디버링 도구를 사용하는 것입니다. 더 복잡한 내부 곡석의 버를 위해 120방 사포를 사용하여 다시 습식 샌딩했습니다. 샌딩 작업은 시간이 조금 더 걸릴 수 있지만 결과는 알루미늄 토큰만큼 좋습니다.

구리는 이 세 가지 금속 중 가장 무른 금속이므로 버링(burring)의 양이 가장 많습니다. 다행스럽게도 구리는 매우 부드러워서 손톱만으로 많은 버를 제거할 수 있습니다. 하지만 너무 많은 재료를 제거하지 않도록 주의하는 한 디버링 도구도 잘 작동합니다. 구리에 대한 습식 샌딩은 빠르고 쉬우며 120방의 입자로 이 토큰에 환상적인 브러시 마감을 남겼습니다.

아름다운 카탄 정착민 보드

최종 결과는 100% 플레이 가능한 카탄 정착민 세트였습니다. 필요한 것은 자원 및 개발 카트 한 벌과 주사위 세트뿐입니다. 그러면 준비가 완료됩니다. 나는 최종 제품에 매우 만족하며 모든 것이 하나로 합쳐진 것에 감사드립니다. 테두리 조각은 완벽하게 맞물려 보드를 잘 둘러쌉니다. 플레이어 피스도 놀랍도록 잘 나왔습니다. 가장 자리는 매우 깨끗하고 원본 조각과 거의 정확하게 일치합니다. 최종 보드에서 제가 가장 좋아하는 부분은 각 타일의 자연스러운 색상이 해당 타일이 나타내는 리소스와 어떻게 일치하는지 입니다. 이는 숲 타일과 바다 경계에서 가장 두드러집니다. 열대 우림 대리석은 이 둘이 열대 우림을 조감도로 보는 것과 정확히 같이 때문에 이름이 매우 잘 지정되었습니다. 바다 경계에는 황후 녹색 대리석의 흰색 정맥과 짙은 녹청색 배경이 폭풍우가 치는 바다처럼 보입니다. 이것은 정말 독특한 카탄 세트이며 아마도 돌로 만들어진 최초의 세트일 것입니다.