01. 3D 프린터의 정의

3D 프린터란 무엇인가?
  인간은 아주 오래전 부터 무언가를 프린트 하기 시작 해 왔습니다. 똑같은 그림, 똑같은 글씨 등을 여러 사람들이 보기 위해서 인쇄술은 필수였습니다. 3D 프린터는 그림은 아니지만 3차원의 물건을 인쇄 할 때 쓰여지고 있습니다.
  또한 기존의 인쇄술은 2차원적인 결과물을 만들어 내는 서적이나 의류, 기타의 인쇄등에 한정적으로 발달 해 왔지만, 3D 프린터는 다른 제조업 분야에 커다란 잠재력이 있는 것으로 알려져있습니다.

3D프린터를 이용해 사람 얼굴모양을 인쇄하고 있는 모습 (출처 : makerbot)

 

3D프린터의 기본원리부터 알아 보겠습니다. 3D프린터는 미분과 적분의 원리가 적용되어 있는 제조 방법 입니다. 전통적인 제조방식은 "Made by hand" 사람이 직접 가공하는 방식에서 점차 컴퓨터, 로봇을 이용한 자동화 과정을 거쳐 복잡하게 변해 가고 있습니다. 하지만, 이러한 제조방식들은 최종 제품을 생산하기 위해 주조 또는 성형을 하기 위한 금형을 제작하기도 하고, 복잡한 제품은 생산하기 어려운 등의 많은 제약이 있습니다. 또한, 금형비가 비싸다거나, 제조 과정에서 필수적으로 발생 할 수 있는 자재 낭비까지 많은 문제 점들이 있습니다.
  대조적으로 3D프린터 기술은 다양한 방법에 따라 재료 층을 적층 함으로써 직접 제품을 완성해 내는 기술입니다. 간단히 말해 아주 미세한 레고 블럭들을 쌓아 모형을 만들어 블럭을 쌓는 것과 같은 원리 입니다. 결과물에 필요한 양만큼의 블럭만 있으면 낭비되는 자원이 생기지 않겠지요. 3D프린터의 장점은 이 뿐만이 아닙니다. 제품 디자인에서 자유와 혁신을 가져올 수 있으며, 제품을 생산하는데 들어가는 비용을 감소시키고, 리드타임(제품의 생산 시작부터 완성까지 걸리는 시간)을 줄여 작업 효율 또한 향상 시킬 수 있습니다. 특히 제품을 강하고 가볍게 디자인이 가능해 원래 제품을 만들때 사용되는 물질의 90% 만으로도 제품을 생산이 가능해 환경적 효율성 면에서도 탁월한 기술로 부상 하고 있습니다.
  최근 몇년동안 급속히 발전되는 3D프린트 기술로 인해 이제는 제조공장에서 가정용으로 보급되는 시점 까지 다가 왔습니다. 몇천만원을 호가하던 프린터가 이제는 100만원대 로도 장만할 수 있는 시대가 된 것 이지요. 현재는 3D프린터의 재료를 다양하게 개발하여 상상도 못했던 분야에 적용 가능하도록 연구중인 상태 입니다. 인간의 장기, 부러진 뼈등도 3D프린터로 출력하려는 시도가 진행되고 있습니다. 

 

3D 프린터의 원리

  3D 프린터의 기본이 되는 것은 3차원 모델링 데이터입니다. 이 데이터는 3차원 스캐너를 사용하거나, 123D 또는 솔리드웍스 등의 모델링 프로그램을 사용해서 직접 작업하는 방법이 있습니다.

3D 스캐너를 사용해 부품을 3차원 모델링 하는 작업

3D CAD 프로그램를 사용해 3차원 모델링 데이터 생성

 

3차원 스캐너와 모델링 프로그램으로 만들어진 3D 데이터들은 미적분의 원리를 통한 슬라이싱 프로그램에 의해 얇게 잘려집니다. 잘라진 얇은 면을 다양한 방식과 다양한 재료로 한 층 한 층 쌓아가며 물체를 만들어 냅니다.

3D프린터는 3D 데이터를 한 층 한 층 출력하는 원리

 

컴퓨터로 만든 3D 데이터를 바탕으로 입체적인 형상을 만드는 장치인 3D 프린터는 산업분야에서 혁명을 일으킬 기술로써 전세계적인 주목 받고 있습니다.
  3D프린터가 혁명을 일으키는 이유는, 이전까지는 물건을 생산하기 위해서는 많은 비용, 그리고 금형 장비와 같은 고가의 장비가 필요했지만, 3D 프린터가 세상에 알려지게 되면서 부터는 3D 프린터만으로도 물건을 생산 할 수 있게 되었기 때문입니다.
  3D프린터만 있으면 자금력이 부족한 중소기업이나 개인이라 하더라도 원하는 형태의 물건을 손쉽게 만들 수 있게 되었습니다. 또한 컴퓨터의 데이터를 바꾸는 것만으로, 여러 가지 패턴으로 변형하여 제조 할 수 있게 되었습니다.