안녕하십니까?
3D 프린터라는 말을 많이 들어는 보셨을 것인데, 구글에서 대충 이미지를 검색하면 다음과 같은 이미지가 뜹니다.
무언가 물체를 만들어 주는 기계인것 같기도 하지만, 정확하게 무엇인지 모르실 분들을 위해서 간략하게 정리를 하자면, 우선 테크노 공학 기술 연구소에서 저술한 [재미있는 3D 프린터와 3D 스캐너의 세계]라는 책에서 15페이지의 내용을 말하면
[일반적으로 말하는 3D 프린터는 컴퓨터로 모델링한 데이터를 사용하는 프린터의 종류에 따라 파일을 변환하여 제품을 제작하는 방식 중의 하나로 조형 기술 방식에 따라 차이가 있는데, 어느 방식이나 기본적인 개념은 3D 모델링 데이터를 변환하여 층층히 쌓아올리는 제작 방식으로 일반적으로 적층가공 (Additive Manufacturing)이라고도 합니다.]
여기서 적층가공 (Additive Manufacturing)이라고 조금은 생소한 용어가 나오기 시작합니다.
말만 들어서는 블럭 같은 것을 쌓아 올리는 것인가 하는 생각이 들수도 있는데, 비슷하기는 합니다.
위의 그림에서 보는 것과 같이 좌측에 있는 A라고 뒤집어 놓은 사발처럼 둥근 언덕 형태의 물체를 만들고자 하면, 3D 프린터는 실제로는 우측의 B처럼 하나하나의 얇은 층(layer)을 가로 방향으로 펼치고, 그 위에 새로운 층(layer)를 세로 방향으로 올려서 물체의 형태를 만드는 방식입니다.
말 그대로 재료를 한 층 한 층씩 쌓아 올려서 형태를 만드는 장치인데, 여기서 이 층으로 일컫어 지는 Layer의 두께는 정밀도가 낮은 것은 0.4mm에서 높은 것은 15마이크로 미터까지 있다고 합니다.
이러한 적층조형 방식은 기존의 방식에서 형태를 만드는 것이 힘든 복잡한 형태의 물체를 만들 수 있다는 장점이 있지만, 한 층씩 쌓아 올리기 때문에 단면적이 크거나 높이가 높은 형태의 물체를 만드는 데 시간이 많이 걸린다는 단점이 있습니다.
이렇게 본다면 시간이 많이 걸리면서 어떠한 물건이든 만들어 내기만 하면 3D 프린터로 볼수 있을 것 같지만, 문제는 너무 포괄적이고 범위가 넓다는 문제가 있습니다.
프린터라는 이름이 붙었다고 해서 이렇게 뭐든지 만들어 주는 기계는 아닙니다.
이에 대해서 다소 책을 쓴 저자 한명의 주관적인 관점이기는 하지만, 그래도 요즘 3D 프린터라고 뜨는 이유이기도 하고 실제로도 이런 이유로 인해서 4차 산업혁명이라고도 불리고 있기도 합니다.
하라 유지가 쓴 [3D 프린터의 도입과 제작] 이라는 책에서는 적층 조형을 한다고 해서 무조건 다 3D 프린터라고 말하지 않고 대체적으로 다음과 같은 조건을 충족해야 하는 것으로 말하고 있습니다.
1번 : 가정용 전원에서도 작동해야 한다.
2번 : 전담 오퍼레이터나 특별한 자격증은 필요없다.
3번 : 일반 사무실이나 가정에서도 사용할 수 있어야 한다.
위와 같은 3가지 조건을 종합하면, 누구나 손쉽게 다룰수 있고, 특별한 설비나 조건이 아닌 곳에서도 쓸수가 있어야 한다는 것을 알 수가 있습니다.
MIT의 닐 거센필드 교수의 말에 의하면 3D 프린터는 전자레인에 비유할 수 있다고 합니다. 전자레인지가 요리 전체를 다 해낼 수 있는 것은 아니지만, 요리를 하는데 많은 도움을 주는 것 처럼 3D 프린터만 가지고서 모든 것을 다 만들 수는 없지만 만드는데 많은 도움이 되는 도구인 것은 사실입니다.
그리고 보면 둘다 사용하는데 간편하다는 특징도 있습니다.
여기까지만 보면 3D 프린터가 좋은 점만 있는 것 같지만, 사실 몇 가지 단점도 있는 것도 사실입니다. 크리스토퍼 버넷이 쓴 [3D 프린팅 넥스트 레볼루션]이란 책을 보면 크게 다음과 같은 문제점이 있는 것으로 나옵니다.
우선 안전성에 관한 문제라고 할 수 있습니다.
책에서 예시로 든 경우는 3D 프린터로 자동차 핸들을 디자인 파일을 인터넷상에서 다운받아 3D 프린터로 만들어서 사용하다가 핸들 디자인에 결함이 있어서 운전중에 핸들이 부서져서 자동차 사고가 나는 경우를 언급합니다.
이 예시처럼 누구나 디자인 파일을 인터넷을 통해서 다운받고 그걸 3D 프린터로 만들어서 사용할 수 있는 것은 좋지만, 이 만들어낸 물건이 디자인 단게에서 부터 문제가 있고, 그로 인해서 발생하는 안전사고가 날 수 있다는 문제점이 있습니다.
그 다음으로는 3D 프린터를 이용해서 총을 만들 수 있다는 문제점도 있습니다. 물론 한국내에서야 총을 만들수 있다고 쳐도, 총알이 없어서 큰 문제가 되지는 않지만, 총기 소지가 가능한 국가에서는 이는 문제가 될 수도 있습니다. 실제로 최초로 3D 프린터를 가지고서 총을 만든 사람은 문제가 되자 디자인 파일을 올렸던 사이트에서 스스로 파일을 삭제하는 것으로 해결이 되었다고 합니다. 총만이 문제가 아니라 언제든지 위험한 물건을 만들 수 있다는 것이 문제입니다.
기존의 프레스 기기를 이용한 사출 성형 방식의 경우에는 제작할 수 있는 제품의 종류는 적지만, 그 수량이 많은 경우 대량생산에 유리한 면이 있었던 반면, 3D 프린터의 경우에는 반대로 다양한 종류의 물건을 소량 생산하는데 적합니다. 이 말 그대로 3D 프린터를 가지고서 한 종류의 물건을 대량으로 만드는 것에 적합하지 않은 단점이 있습니다.
3D 프린터의 경우 소재가 한정적으로 제한되어 있다는 점이 단점입니다. CNC와 같은 절삭가공의 경우 석재나 목재, 금속등 제한없이 가공이 가능하나, 3D 프린터의 경우 대다수의 경우 플라스틱 수지를 사용하며, 몇몇 특수한 방식의 3D 프린터의 경우에는 분말 상태로 되어 있는 금속 분말을 이용해서 금속으로 된 형태의 물체를 만들 수 있기는 하지만 여전히 다른 가공방식에 비해서 다룰 수 있는 소재의 종류가 한정되어 있다는 점이 단점입니다.
마지막으로 적층가공의 특성 때문에 표면이 매끄럽지 않고 요철이 있어서 거친 상태로 마무리가 되는데, 이를 따로 처리해 주어야 하는 과정이 있다는 것도 3D 프린터의 단점입니다.
위와 같은 단점들이 있음에도 불구하고, 누구나 사용이 가능하고 특히 시제품과 같이 다양한 형태의 디자인이 된 물체를 만들어 낼 수 있다는 점 때문에 3D 프린터는 주목받는 기술이라고 할 수가 있습니다.
링크
5. SLS방식에 대한 설명
6. LOM이란 특이한 방식의 3D 프린터에 대한 설명
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