06. 3D 프린터의 종류 3 - 기술에 따른 분류

짜내는 압출방식

  쭈욱 짜낼 수 있는 소재들을 이용한 방식입니다. 짜낼 수 있는 소재에는 점토, 초콜릿, 쿠키반죽, 시멘트 등이 있습니다. 이러한 ‘반죽(Paste)’ 유형의 소재를 압출하는 것을 ‘Paste Extrusion’ 이라고 합니다.
  압출은 반죽 외에도 ‘열가소성(열을 가하면 녹고, 식으면 형태가 굳어지는 성질)’ 소재에 녹을 수 있는 열을 가해 녹여(용융, Fuse) 압출하는 방법도 있습니다. 열가소성을 가진 대표적인 소재가 바로 ‘플라스틱’입니다. 이러한 방식을 ‘Fused Extrusion’이라고 합니다.
  Fused Extrusion의 대표적인 기술명들은 FDM(Fused Deposition Modeling), FFF(Fused Filament Fabrication) 등이 해당됩니다.
  그리고 개인용 장비에서 주로 활용되는 플라스틱 소재를 사용하는데, 이 플라스틱 소재는 녹이기 쉽고 사용의 편의를 위해 가는 실과 같은 형태로 감겨져있으며, 이 소재를 '필라멘트(Filament)'라고 부릅니다.

 

점토 소재를 압출 시키는 3D 프린터와 초코릿을 압출시키는 3D 프린터

 

 

 

 

빛으로 굳히는 방식

  플라스틱 소재들 중에는 열을 받으면 녹는 것 뿐만 아니라, 빛을 받으면 빛에 노출 된 부위가 굳어지는 성질을 가진 소재도 있습니다. 합성수지의 이러한 성질을 ‘광경화성(Photocurable)’ 이라고 합니다. 이러한 소재는 일반적인 상태에서는 액체상태 이기 때문에, 소재를 수조(Vat)에 필요한 만큼 부어 사용합니다.
  광경화성 기술을 이용한 3D프린터의 분류는 광경화성 수지를 굳히는 빛에 종류에 따라 분류 되고 있습니다. 회사나 가정에서 사용하는 ‘빔프로젝터’를 이용해 빛을 조사하는 방식을 ‘DLP(Digital Light Processing)’라고 합니다. 이 외에도 레이저 빔을 이용한 것도 있는데, 이를 ‘SLA(StereoLithography Apparatus or SL)’라고 부릅니다.
  최초의 3D프린팅 기술이 바로 이 방식을 사용한 방식 입니다.

DLP 방식의 3D 프린터와 DLP 방식의 출력 모습

가루를 붙이는 방식

  가루를 붙이는 방식은 주로 금속형 3D프린터에 사용되어지는 방식입니다. 금속 소재는 앞에 소개된 압출이나 빛으로 경화 시킬 수 없는 소재입니다. 그래서 금속형 3D프린터에서는 금속이 열에 잘 녹을 수 있도록 작은 가루(Powder)형태의 소재로 만들어 사용합니다. 그리고 파우더 형태로 만든 소재에 높은 열를 가합니다. 그러면 녹은 금속가루들끼리는 서로 엉겨 붙어 모양이 만들어 집니다. 이러한 것을 ‘소결(Sintering)’이라고 합니다. 이러한 방식의 대표적인 3D프린터에는 ‘SLS(Selective Laser Sintering)’방식이 있습니다.
  가루에 열을 가해 녹여 붙이는 방식 이외에도 ‘접착제(Binder)’를 사용하기도 합니다. 접착제를 사용하는 방식은 주로 석고(Plaster) 분말 소재에 효과적이며 이러한 방식을 ‘Binder Jetting’이라고 합니다.
  석고 분말에 접착제를 사용하면서 조형과 동시에 ‘잉크젯(Ink Jetting)’기술로 조형물에 색상을 입혀주기도  합니다. 이러한 방식에는 ‘CJP(Color Jet Printing)’방식이 있습니다.

                           SLS 방식 프린터의 출력물                                                          CJP 방식 프린터의 출력물

자르고 붙이는 방식

  3D프린팅의 기본 개념은 적층 방식을 가장 쉽게 적용한 방식입니다. 예를 들면 얇은 소재의 판(Laminate)을 조형하고자 하는 모양의 단면 형태로 자르고, 잘려진 단면 모양 안에 접착제를 바른 후, 다시 그 위에 다음 장의 판을 쌓고, 쌓은 판을 자르고 붙이는 과정을 반복하며 조형하는 방식입니다. 이 방식을 ‘LOM(Laminated Object Manufacturing)’이라고 합니다.
  이 방식은 금속판을 이용하기 위해 개발된 기술이지만, 효율이 떨어져 많이 활용되지 않다가 최근 흔히 사용되는 A4용지를 이용한 기술이 개발되었고, 디즈니에서 천을 사용한 방식으로 개발되어 지고 있습니다. 소재가 종이이기 때문에, 잉크젯 기술을 적용해 다양한 색상 구현이 가능합니다.

 

LOM 방식으로 출력한 사람의 얼굴과 LOM 방식으로 출력한 오렌지