Ⅰ. 서론
2009년 ‘강호동의 스타킹’ 쇼 프로에서 ‘도깨비 프린터’란 이름으로 ‘3D 프린터’가 소개되어 시청한 적이있다. 종이에 잉크로 인쇄하는 프린터가 아닌 하얀 가루 분말 속에서 출연진의 얼굴 모형이 3차원으로 프린터 되어 나오는 마법 같은 장면이 기억이 되살아난다. 이때만 해도 상상할 수 없는 마법 같은 기술로 감탄하면서 일반적으로 사용하는 데에는 상당한 시간이 필요할 것이라고 필자는 인식하였다. 그러나 최근 들어 ICT 발전(PC, CAD프로그램, 마이크로프로세서, 인터넷), 소재산업의 발전, 주요 특허 만료(20년기간 만료), 오픈 소스(Open Source) 프로젝트, 패러다임의 변화, 제조업 구조 변화(대량 생산 산업에서 소량/다양 생산) 등으로 기술 검증을 거쳐 급속도로 대중화될 계기가 마련된 것이다(그림 1).
제조업분야에서는 소비자의 다양한 욕구를 만족시킬 수 있는 새로운 기능과 디자인을 갖춘 제품개발의 중요성이 증대되고 있으며, 이러한 소비자의 다양한 욕구에 따라 제품의 라이프 사이클도 점점 짧아지고 있다. 이와 같이 급변하는 제조환경에서 신제품의 개발기간을 단축하는 것은 제품의 시장 경쟁력에 있어서 결정적인 요소가 되며, 기업의 매출과 이윤에 직접적으로 영향을 끼치게 된다. 이러한 제품 디자인 및 개발기간을 단축시키는 가장 바람직한 방법이 바로 3D 프린터이다. 이처럼 3D 프린팅 기술의 도입은 단순히 생산 방식의 효율성과 단순성에만 머무는 것이 아니라 우리 인간 생활 및 문화 전반을 변화 시키는 커다란 전환점으로 문화 사회적 한 획을 긋는 계기로 부상하고 있다. 그 한 예로 미국 오바마 대통령이 3D프린터의 출현은 제 3의 산업혁명이다라고 말할 정도로 3D 프린터는 기존의 산업의 패러다임을 바꿀 수 있는 획기적인 기술로 평가 받으면서 가격 또한 낮아지면서 모든 분야에 급속하게 도입되고 있다(그림 2). 따라서 지난 호(Zero Vol.62)에서3D 프린터에 대해서 전반적으로 소개하였기 때문에 이번 Vol.63호부터는 세부적으로 알아보고자 한다.
Ⅱ. 본론
3D 프린터의 장점
첫째, 혁신 증대이다. 몇 시간 안에 모형을 출력하고, 피드백을 받아, 설계를 다듬고, 설계가 완벽해질 때까지 이 작업을 반복할 수 있다. 둘째, 전달력 향상이다. 컴퓨터 이미지보다 훨씬 더 많은 정보를 얻을 수 있어 실감 나는 풀 컬러 3D 모델을 구현할 수 있으며, 광범위하게 응용할 수 있는 실물 3D 모델을 빠르고 간편하게, 저렴한 비용으로 만들 수 있다.
셋째, 시장 출시 기간 단축이다. 필요로 하는 여러 모형의 3D 출력 작업을 바로 당신의 사무실에서 할 수 있기 때문에, 디자인 과정을 축소 시킬 수 있다. 넷째, 개발 비용 절감이다. 전통적인 모형 제작 및 개발 비용 절감, 설계 오류를 초기 단계에서 발견, 생산 시설을 직접 방문하는 수고를 줄일 수 있다. 다섯째, 계약체결이 용이하다. 예상 고객, 후원자 및 소비자 그룹에게 실감 나는 3D 모델을 보여줄 수 있다.
3D 프린팅의 원리
3D 프린터란 용어가 입에 오르내리기 전에는 신속 조형기(쾌속 조형기, Rapid Prototyping, RP)란 명칭으로 알려져 왔었다. 3D 프린터는 쉽게 일반 잉크젯 프린터의 원리를 이해하면 된다. 디지털화된 파일이 프린터기에 전송이 되면 잉크젯 프린터에서 잉크를 종이 표면에 분사하여 2D 이미지에 활자나 그림을 출력하는 원리와 동일하다(그림 3).
2D 프린터는 앞뒤를 나타내는 X축으로만 움직이지만 3D 프린터는 여기에 높이 또는 깊이를 나타내는 Z축을 생성하여 종이가 아닌 공간의 사물을 출력하는 방식이다(그림 4). 3D 프린터 방식3D 프린터는 입체 형식을 만드는 방식에 따라 아주 얇은 막을 한 층씩 쌓아 올리는 적층형과 커다란 덩어리를 둥근 날로 절단하여 물건을 출력하는 절삭형으로 나눌 수 있다. 3D 프린터의 적용기술은 3D 모델링인 3D 스캐닝 데이터를 기준으로 재료를 한 층씩적층하여 모든 형상이 가공 가능하다.
절삭형 방식은 컴퓨터 수치제어 조각방식으로 적층형 방식보다 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만 컵처럼 안쪽이 파인 모양은 제작하기가 어렵고 한 덩어리에서 물건 하나가 나오기 때문에 채색작업을 따로 하는 것이 단점이다. 절삭형은 큰 덩어리를 날로 깍아가면서 모양을 만드는 방식으로 비교적 표면이 매끄럽게 프린팅 할 수 있다. 그러나 컵같은 모양은 날이 들어가지 않아 만들기가 예매하고 깍아 가면서 제작되기 때문에 버려지는 재료들이 많아 재료비에 대한 부담이 있다(그림 5).
