LOM이란 특이한 방식의 3D 프린터에 대한 설명

안녕하세요?

이번 포스팅에서는 3D 프린터의 방식 중에서 가장 독특한 방식인 LOM방식에 대한 설명을 들어갈까 합니다.

본격적인 포스팅에 앞서서 우선 3D 프린터를 처음 접하시거나 전혀 모르시는 분들은 제 블로그에서 3D 프린터에 대해서 포괄적인 설명을 하는 글을 먼저 읽어 주셨으면 합니다.

링크 : 3D 프린터에 대한 포괄적인 설명

우선 테크노 공학 연구소에서 저술한 [재미있는 3D 프린터와 3D 스캐너의 세계]라는 책에 의하면 LOM방식은 1988년 미국 Helisys사에서 개발된 방식이라고 합니다.

이 LOM은 Laminating Object Manufacturing의 약자로서, 다른 3D 프린터가 필라멘트, 액상 수지, 분말 재료를 사용하는 것에 비해서 LOM방식은 얇은 박판을 사용하는 것이 특징이라고 할 수 있습니다.

대략적인 조형방법은 황갈색의 마분지 같은 얇은 두께의 박판, 얇은 두께의 종이나 PVC 라미네이트 시트, 심지어 4밀리미터 이하의 두께를 지닌 금속 박판을 소재로 합니다. 이 얇은 박판이 빌드 플랫폼 위에 올라오면, 접착제를 바르거나 가열된 롤러가 박판위를 지나가면서 압착합니다. 

레이저를 이용해서 필요한 부분을 잘라내고, 빌드 플랫폼을 아래로 내린 다음, 다른 박판을 그 위에 올려서 앞서 말한 대로 접착제를 바르거나 가열된 롤러를 이용해서 다시 압착하고 레이저로 잘라내는 과정을 반복해서 조형합니다.

이러한 조형원리 때문에 A4용지와 같은 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료를 이용하는 것이 가능하지만, 단점으로는 출력물의 내구성이 낮고, 습기나 수분에 약하다는 특징이 있습니다.

하지만 쉽게 얻을 수 있는 재료로 후처리 공정이 따로 필요없는 방식의 3D 프린터입니다.

다음은 그림을 곁들여서 LOM이 어떤 방식으로 조형물을 만드는지를 설명하겠습니다.

우선은 LOM방식의 3D 프린터가 어떤 구성으로 되어 있는지를 먼저 설명하겠습니다.

1번이 재료인 얇은 박판을 자르기 위한 레이저가 나오는 광원이며, 2번이 이 레이저를 반사하기 위한 반사경, 3번이 실질적으로 레이저를 빌드 플랫폼위에 투사해서 재료인 얇은 박판을 자르기 위한 프린터 헤드입니다.

4번은 사용하지 않은 재료인 얇은 박판이 말려있는 롤이여, 레이저에 절단이 되고 남은 박판은 5번의 롤에 말려 들어가게 됩니다.

6번이 실제로 한개의 층인 레이어가 조형되는 필드 플랫폼이며, 빌드 플랫폼 위에 있는 얇은 박판은 7번의 롤러에 의해서 가열 압착되게 됩니다.

첫 단계는 빌드 플랫폼 위에 있는 얇은 박판을 광원에서 나온 레이저가 절단을 합니다. 여기서 레이저가 실질적으로 나오는 프린터 헤드를 가로 세로로 움직여서, 조형물의 가로 절단면에 해당하는 모양으로 절단 할 수 있습니다. 여기서는 이해를 돕기 위해서 '출력물'이라는 글자를 출력하는 것으로 하였습니다.

레이저로 얇은 박판의 절단이 끝난다음, 여기서는 가열된 롤러가 한번 빌드 플랫폼 위를 지나가서 얇은 박판을 가열 압출하는 단계를 거치게 됩니다. 이 과정을 통해서 박판은 빌드 플랫폼에 눌러 붙게 됩니다.

다음 단계는 빌드 플랫폼이 아래로 내려가는 것인데, 위 그림에서는 빌드 플랫폼이 아내로 내려가면서 플랫폼에 붙었는 박판이, 원 재료 시트에서 떨어져 나가는 것을 묘사하고 있습니다.

다음 재료 시트가 말려있는 롤러와 사용하고 남은 시트가 말려 들어갈 롤러가 회전을 하여서 빌드 플랫폼에다가 새 박판을 제공합니다. 당연히 재료 시트(얇은 박판)가 있는 롤러에서는 말려 있던 시트가 빠져 나가고, 사용하고 남은 시트가 말려 들어갈 롤러에는 시트가 들어가서 돌돌 말리게 됩니다.

여기서 부터는 앞에서 설명한 과정의 사실상 반복이 됩니다. 빌드 플랫폼 위에 조형물의 가로 절단면 모양이 되도록 얇은 박판을 레이저로 절단하고, 가열된 롤러를 굴려서 가열 압출해서 이번에는 아랫층 레이어와 붙입니다. 그 다음 빌드 플랫폼을 아래로 내리고, 양측에 있는 롤을 회전시켜서 새로운 재료 시트를 공급하고, 절단하고 남은 재료 시트는 찌꺼기 시트가 들어가는 롤에 돌돌 말려 들어가게 됩니다.

위 그림은 출력이 마무리 된 상황을 묘사한 그림입니다. 보시다 시피 빌드 플랫폼 위에는 얇은 박판이 쌓여서 사각형의 형태를 이루고 있으며, 이러한 과정을 하기 위해서 원 재료가 되는 시트(얇은 박판)이 돌돌 말려 있는 롤은 매우 작아 졌으며, 절단되고 남은 찌꺼기 시트가 말러 들어가는 롤은 출력이 시작되기 전 보다 훨씬 커져 있는 것을 볼 수 있습니다.

여기서 빌드 플랫폼만 분리해서 따로 보자면.

빌드 플랫폼 위에 많은 숫자의 시트가 쌓이고, 가열 압출되어서 하나의 정육면체를 이루고 있는 것을 볼 수가 있습니다. 저기서 시트 한장 한장이 바로 출력물의 레이어 한층 한층이 되는 것이며, 겉의 필요가 없는 시트를 떼어내고 나면 원하는 출력물의 모양이 나오게 됩니다.

불 필요한 얇은 박판을 떼어내고, 출력물 이란 글씨를 입체적으로 만들어 낸 모습니다. 이런 식으로 특이하게도 LOM방식은 얇은 시트를 절단하는 방식으로 조형물을 만든는데, 이 때문에 다른 3D 프린터에서 사용할 수 없었던 종이를 사용한 3D 프린팅을 할 수 있습니다.