3D프린터 기술 자세히 알아봐요!

3D프린터는 말 그대로 우리가 흔히 하는 종이에 글자를 인쇄하는 기존 프린터와 비슷한 방식인데요, 이때 뽑아내는 물체가 종이가 아니라 입체 모형을 만드는 기술이라고 하여 3D 프린팅이라고 합니다. 그래서 일반 프린터는 잉크를 사용하지만, 3D 프린팅은 플라스틱을 비롯한 경화성 소재를 주로 사용합니다. 3D프린팅은 3차원 모델링을 하여 출력에 활용한다는 점도 일반 프린터 인쇄와 다른 점이에요. 요즘 주목받고 있는 4차 산업혁명에서 3D프린팅 기술은 산업 현장에서 가장 주목받는 기술입니다. 

 

 

3D프린터 기술의 발전 과정

3D프린터 기술은 약 30년의 역사를 있습니다. 이 기술은 본래  ‘3D시스템스'라고 하는 3D프린터 기술 전문 업체의 공동 창업자 찰스 홀로부터 생겨났습니다. 찰스 헌 신제품 생산 단계에서 3D프린터 기술을 고안했으며, 제품을 완성하기 전에 시제품을 제작하는 시간을 단축을 위한 목적으로 3D프린터를 활용하였습니다.

이를 위해 처음으로 고안한 방식은 ‘스테레오 리소그래피’이며, 지금도 3D프린터 산업 현장에서 자주 쓰이는 기술이에요. 또한, SLA 방식은 CAD 등 3D 모델링 소프트웨어로 설계한 입체 모형을 여러 개의 얇은 층으로 나누는 기술을 말하는데요, 입체감 있는 물체를 완성하는 하기 위해 마치 지도의 등고선을 얇은 층으로 분리한 것 같은 평면을 쌓아 올려서 만든 방식의  3D프린터 기술의 기본 원리입니다.

3D프린터 기술은 실제 제품을 완성하기 전 디자인을 시뮬레이션해보기 위한 ‘목업(mock-up, 실물 크기 모형)’ 제작 단계에 있어 혁신적이었어요. 3D프린터를 활용하지 않는다면, 목업 제작에 걸리는 시간은 일반적으로 오래 걸렸을 것입니다. 이 길고 지루한 과정을 3D프린터 기술은 단 몇 시간 안에 끝낼 수 있게 해 주었는데요, 시제품 제작에 드는 비용절감 및 디자인 외부 유출 사고도 방지할 수 있습니다.

 

오늘날  3D프린터 기술은 SLS(Selective Laser Sintering, 선택적 레이저 소결) 방식과 FDM(Fused Deposition Modeling, 용융 적층 모델링) 방식의 3D프린터 기술이 대표적입니다.  SLS 방식은 분말을 도포해 굳히는 방식으로 물체를 만드는 것을 말하며, FDM은 플라스틱 소재의 필라멘트를 열로 녹여 압출한 후 상온에서 굳혀 물체를 쌓아 올리는 방식입니다.

 

 

3D프린터 시장의 대중화

30여 년 역사가 있는 3D 프린팅 기술에 오늘날 본격적인 대중화를 이룰 수 있었던 것은 3D 프린팅 기술을 구성하는 핵심 특허가 만료된 덕분입니다. 대형 3D 프린터 기술업체인 3D시스템스와 스트라타시스(Stratasys)가 보유한 많은 수의 3D 프린터 관련 특허가 만료되었어요. 덕분에 보통 사람들에게도 많이 알려진 3D프린터 개발 업체가 등장할 수 있었고, 국내에서도 FDM 기술을 활용해 3D 프린터를 생산하는 소규모 업체가 늘어나는 추세입니다.

또한, 3D프린터 기술 대중화의 중심에는 오픈소스 프로젝트를 큰 역할을 했습니다. 2005년 영국 배스대학교의 에이드리언 보이어 교수가 시작한 ‘렙랩(RepRap)’ 프로젝트가 그것이다. 개방형 디자인으로 누구나 3D 프린터를 개발할 수 있도록 했다는 점이 특징입니다. 또한 3D프린터에 쓰이는 부품도 3D프린터로 만들어 낼 수 있을 정도로 자가 복제를 통해 쉽게 개발할 수 있게 했습니다. 그래서 이를 활용해 새로운 3D프린터를 만드는 것도 가능하게 되었습니다. 3D프린터를 복제하는 오픈소스 3D프린터 프로젝트인 셈이다.

렙랩 프로젝트에서는 지난 2008년 오픈소스 3D프린터 ‘다윈(Darwin)’을 만든 이후 ‘멘델(Mendel)’과 ‘헉슬리(Huxley)’ 등 기능을 개선한 오픈소스 3D 프린터를 꾸준히 내놓고 있는데요, 3D프린터 기술의 각종 특허가 만료되고, 이를 중심으로 전 세계 각지에서 이른바 ‘메이커 운동’이 시작되면서 일부 대형 업체가 주도하는 형국이던 3D프린터 기술을 대중이 주도할 수 있게 되었습니다.

 

3D프린터는 의료 분야에서 보철 및 여러 의료 도구를 제작하는 분야에서 활발히 이용되고 있습니다. 특히 인공관절 등의 분양에서는 전통적인 방식보다 월등히 저렴해 환자들의 부담을 덜어주는데 활용되고 있습니다.

 

 

3D프린터 활용 분야 4가지

 

1. 헬스케어

 

3D프린터 기술을 활발히 이용하려는 업종에는 자동차 분야도 있는데요, 로컬 모터스는 3D프린터로 만든 전기 자동차 '스트라 티'(Strati)를 공개했습니다. 다이버전트(Divergent)라는 자동차 제조사는 3D 출력된 알루미늄 노드와 탄소 섬유를 조합하는 '노드'(Node)라는 이름의 접근법을 개발해 '블레이드'라는 이름의 슈퍼 커와 '단검'이라는 이름의 오토바이를 선보이기도 했습니다.

 

 

 

2. 패션과 의류

 

패션과 의류 분양에서도 3D프린터 기술이 활용되고 있습니다. 글로벌 신발 업체 아디다스는 3D 프린팅된 깔창을 탑재한 트레이너 신발을 출시하기도 했는데요, 아디다스뿐만 아니라, 나이키와 뉴발란스 등의 유명 신발 업체도 3D프린터 기술을 실험해 시제품을 개발하고 있습니다.  

 

 

 

3. 교육

 

영국의 학교에서는 교사들에게 3D프린터 교육에 대한 여러 자원과 수업 계획서를 제공하는  '크리에이트' 교육 프로젝트가 있는데요, 이를 통해 학생들은 이과 과목 교육과 관련해 3D프린터 교육을 받고 있습니다.

 

 

 

4. 자동차

3D프린터 기술을 활발히 적용하는 업종 중 하나가 자동차 분야인데요, 지난 2014년 로컬 모터스는 3D 프린터로 출력한 전기 자동차를 선보이며, 세계 최초의 3D 프린팅 전기 자동차라고 발표했었습니다. 또한, 자동차 제조업체 다이버전트는 3D프린터를 이용해 오토바이를 제작하기도 했습니다.

 

 

 

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