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3D 프린팅이란 

3D 프린팅은 프린터로 평면으로 된 문자나 그림을 인쇄하는 것이 아니라 입체도형을 찍어내는 것을 말합니다.

종이를 인쇄하듯 3차원 공간 안에 실제 사물을 인쇄하는 3D 기술은 의료, 생활 용품, 자동차 부품 등 많은 물건을 만들어낼 수 있습니다.

축구화에 쓰일 천을 인쇄하거나 무인 항공기·자전거 뼈대·인공 뼈를 만드는 등,

제품을 제작하는 대부분의 분야에서 3D 프린팅의 예시를 들 수 있을 만큼 그 쓰임새는 무궁무진합니다.

3D 프린팅의 종류

3D 프린팅은 다양한 종류와 출력 방식들이 있습니다. 

각각의 3D프린팅 출력 방식이 갖는 특징에 대해서 알아보겠습니다.

1. FDM or FFF (필라멘트 압출 방식)

플라스틱 사출 소재에 주로 활용되는 ABS 등의 원료 (ex 펠릿)를 압출 공정을 통해 보빈에 감아 롤형태로 가공된 FDM방식의 3D프린터 전용 소재를 필라멘트(filament)라고 합니다. FFF(Fused Filament Fabrication)은 전세계적으로 보편화 되어 있는 적층가공 기술로 압출부 끝에 장착된 노즐(Nozzle)을 통해서 새어나오는 실처럼 가는 소재를 얇은 두께로 한층씩 적층하여 제품을 제작합니다.

2. SLA (광경화 수지 조형 방식)  

SLA(Stereolithography)방식은 레전과 같은 액체 상태의 광경화성 수지, 포토폴리머를 경화하는 방식으로 제품을 제작합니다. 포토폴리머란, 일정 파장 이상의 빛(ex 자외선)을 받으면 성질이 변하는 (ex 액상>경화) 레진과 같은 수지에 레어저 또는 프로젝터에 사용되는 빔을 조사하여 미세 레이어(Layer)를 적층하는 방식을 말하며 3D프린터의 출력 방식 중에서 비교적 우수한 품질과 정밀도, 저렴한 가격으로 다양한 산업분야에서 활용되고 있습니다.

3. SLS (선택적 소결 방식)

3D프린터 종류 중에서 분만 형태의 소재를 사용하여 적층하는 방식의 3D프린터를  SLS(Selective Laser Sintering) 방식이라 말하며 SLA 방식도 마찬가지로 레이저를 사용하여 소재를 적층하며 이러한 매커니즘을 활용하며 잉크 분사 방식, 특수 프린팅에 많이 사용디고 있습니다. 각종 엔지니어링 플라스틱에서부터 금속 소재까지 소결 공정 및 다양한 재료들에 적용 할 수 있는 다양한 재료들에 적용 할 수 있는 3D프린팅 기술이지만 정밀도 및 품질 부분은 다소 아쉬운 부분이 있습니다.

4. Polyjet (잉크젯 방식)

우리가 사무용으로 자주 사용하는 잉크젯 방식의 2D 인쇄기기와 유사한 매커니즘을 사용하여 빌드 트레이에 액상 형태의 포토폴리머를 분사, UV 램프를 조사하여 수지를 고체화 시키는 방법을 통해서 3차원의 입체 형상을 구현할 수 있습니다. 해당 방식은 현재 3D프린터 출력 방식중에서 가장 고급 기술로 취급되고 있으며 2D프린터와 같이 CMYK 가지 컬러를 사용하여 복합적인 색상 구현이 가능합니다.

3D 프린팅의 활용사례

3D프린팅이 대중화가 됨에 따라 주변에서도 쉽게 볼 수 있는 기술로 자리잡게 되었습니다.

3D프린팅의 활용사례를 몇가지 간단하게 알아보겠습니다.

'우주분야' 에서의 활용 사례

- 미국항공우주국(NASA)에서는 미국 메이드인 스페이스가 만든 무중력 3D 프린터로 우주정거장에서 비행사들이 필요로 하는 소형 부품을 스스로 행산 할 수 있도록 하며, 우주에 필요한 장비와 생활용품, 건물 건축 실험(달, 화성에서 현지 재료로 집을 짓기) 등을 진행하고 있음

- 인공위성 발사체 비용절감의 핵심 기술인 러더퍼드 엔진은 복잡한 구조로인해 대부분 3D프린팅 기술로 제작되고 있음

- Forser&Partners(영국 건축회사)에서는 달표면 재료를 활용하여 벙커 외부를 제작함

‘항공분야’에서의 활용 사례

 

- 미국 Boeing, GE Abiation 등 완제기 미 핵심 부품 제작기업을 중심으로 중량 절감을 위한 3D프린팅 제작기술을 활용한 구성품 연구개발을 진행하고있음

- Boeing社는 300여개 부품(보잉787에 30여점) 및 소형 배관 등 복잡한 모형의 부품을 3D 프린터로 제작하였음

- EAD사(에어버스 모회사)에서는 소형부품과 날개 제작에 3D 프린터를 활용함

- GE Abiation은 항공기 제트엔진 70%를 점유하고 있으며, 1997년 부터 3D 프린터를 이용하여 엔진부품을 생산하기 시작하였으며, 연료노즐 22개 부속품 조립품을 단일 부품으로 제작, 엔진에 장착하여 '18 3만개 생산 적용

 

 

'자동차/제조산업'에서의 활용 사례

- 미 로컬 모터스(Local Motors) 社에서는 3D 프린팅 기술을 활용해 자동차 생산-개발의 전 과정을 공개하는 오픈소스 방식으로 운영함

- 선 주문후 생산 방식으로 제작시간이 약 40시간 소요됨

- 2014년 최초 모델 스트라티를시작으로 2015년에는 전작을 보완한 스웜을 출시하였고, 2016년에는 IBM의 인공지능을 탑재한 12인승 전기차버스 올리를 출시하였음

- 이 외에도 자전거, 모터사이클등 다양한 제조산업 분야에서 활용되고 있음

3D프린터로 FDM방식을 활용해 인체에 무해한 필라멘트인 PLA를 넣고 호루라기를 만들어보겠습니다.

디자인 및 설계관련 지식이 있다면 원하는 모양으로 만들어도 좋지만 오늘은 유명 모델링 사이트인 싱기버스에서 마음에 드는 모델링을 무료로 다운받아 호루라기를 만들어 볼께요~
(싱기버스는 라이센싱까지 제공되는 프리모델링 사이트입니다.)

먼저, CAD설계도면을 CURA에 불러오기!
싱기버스에서 제가 선택한 호루라기 파일을 다운로드받아 큐라프로그램으로 Load시킵니다. 
3D프린터 베드사이즈에 맞게 위치를 잡아주었어요

왼쪽상단을 보시면 작업시간 1시간 18분...ㅎㄷㄷ 크기가 너무 크게 설정되었네요

설계도면에서 제품의 크기가 커질수록 출력시간이 오래 걸리게되는데요

이대로 뽑으면 입에 물 수도 없겠죠??ㅎㅎㅎ 

이렇게 스케일을 0.5로 맞추고 줄이게 되면 제가 만들고 싶은 사이즈로 설정이 됩니다. 시간도 17분으로 줄어든게 보이시죠.

장비를 설정해주고 현재 사이즈 조정한 모델링(stl)파일을 3D프린터가 출력할 수 있게 G-code로 새로 저장해줍니다.

3D프린터는 SD카드와 USB로 인식할 수 있는데요. 

오늘은 SD카드로 출력해볼게요. 지금 제가 가지고 있는 SD카드에 이 G-CODE를 저장하고 3D프린터에 이렇게 꽃아줍니다.

꽂자마자 인식이 바로 되네요! 참 쉽죠?

출력하기 전에 3D프린터에서 필라멘트가 잘나올 수 있게 노즐의 온도를 높여줄 필요가 있는데요. 뜨~뜻하게 210도로 맞춰줍니다. 조작은 저 동그란 파란 버튼을 이용합니다. 

그리고 이렇게 파일을 선택해주기만하면...

바로 작동이 됩니다.
처음 밑바탕을 그리고 있는 3D프린터
한층 한층 빈틈없이 쌓고 있네요
생각보다 빠르고 정교하게 움직입니다. 위잉 치키 위잉 치킨??

잠깐 화장실 다녀온 사이에도 열일중인 3D프린터
벌써 반 정도 완성이 되었어요
호루라기 내부를 볼일은 없었는데 차곡차곡 완성되어가는 모습을 보니 신기방기
호루라기의 입으로 부는 부분이 보이기 시작합니다.

호루라기 입부분은 다 만들어졌고 이제 윗부분(둥근)만 남았습니다. 둥근 부분은 모터가 더 격렬(?)하게 움직이네요. 돌리고~ 돌리고~

17분 만에 소리나는 호루라기 완성!~~~

배드면에서 똑! 하고 바로 떼서 살펴봅시다. 
(밑 부분이 잘 떨어지지 않을 때는 끌 같은 도구로 천천히 분리 시켜줍니다. 강하게 떼어낼 시 제품이 손상될 수가 있어요ㅠㅠ)
외관은 시제품처럼 매끄럽지는 않지만 상당히 가볍고 내구성도 뛰어난 호루라기가 완성되었습니다.
`이게 소리가 날까?` 걱정과는 다르게 아주 우렁차게 소리가나네요~!!! 만족!

지금까지 3D프린터를 이용한 호루라기 출력을 알아봤는데요
제가 필요한 다른 제품도 얼른 만들어 보고싶네요~

본 출력물은 마크봇 3D프린터로 출력되었습니다.

안녕하세요. 지난 4월 6일~8일에 2018 국제 3D프린팅 드론 코리아엑스포가  전주 월드컵경기장에 있는 특별전시장에서 개최되었습니다.

2018 국제3D프린팅 드론코리아 엑스포는 세미나 및 컨퍼런스 행사와 함께 3D프린팅 산업제품과 드론,탄소,ICT등 미래 신산업 관련된 약100여개의 전시부스가 설치되어 관련 제품을 관람할 수 있습니다.

컨퍼런스에서는 국내외 관련분야 전문가 및 관련 단체의 세미나가 마련되었으며, 전국드론축구대회와 IOT Connected Car 체험이벤트등 다채로운 행사가 개최되었습니다.

3D프린터를 만들고 있는 제조기업이기 때문에, 참관이 아니라 기업자격으로 전시참가를 하였으며, 드론존/메이커스페이스존/3D프린팅존/탄소산업존 중에서 3D프린팅존에 참가하였습니다.

주말을 낀 행사라서 그런지, 생각보다 많은 참관객이 방문하였으며, 각계각층의 유명인사가 환영사를 관람하기 위해서 나와있습니다.

참관객을 맞기 위해서 홍보물을 부착하고 제품 디스플레이와 3D프린터로 만든 출력물을 세팅하였습니다.

저희가 출품한 제품은 FDM방식의 3D프린터 마크봇 TS-001과 마크봇 에듀키트입니다. 

제품성능의 구현을 통해가성비를 직접 비교할 수 있도록 전시하였으며, 피규어 종류를 현장에서 제작하여, 관람객이 직접 출력질을 느낄 수 있도록 디스플레이하였습니다. 

마크봇 에듀키트는 DIY형태로 부품으로 제공되어 소비자 스스로 메뉴얼을 통해서 3D프린터를 제작할 수 있습니다. 

제작에 어려움을 느끼는 경우 별도의 3D프린터 조립교육도 무료로제공해 드리고 있습니다.

홍보차원에서 참가한 전시행사이지만, 생각보다 많은 분들의 관심을 가지고 있다는 것을 알 수 있었습니다. 

3D프린터가 아직 실생활에서는 많이 사용되고 있지는 않지만, 이러한 체험과정을 통해서 점차 3D프린터의 대중화가 다가오는 것을 느낄 수 있는 기회였습니다.