[3D Printing] 미래창조의 주역 3D_프린팅 차세대 3D 프린팅 응용사례
3D 모델링을 할 줄 모르는 사람도 3D 스캐너나 오픈소소를 활용하면 3D 프린팅을 다룰 수 있다. 프린팅 시 좋은 소재라도 레이저에 의해 불량품이 나올 수 있기 때문에 적정 레이저를 배분하는 것이 중요하다. 3D 프린팅의 조형 방식 및 원리에 대해 소개한다.
SLA 방식은 대체로 고가의 대형 장비 위주로 넓은 조형 플랫폼을 갖췄다. 레이저 사용으로 표면이 곱고 디지털 처리를 깨끗하게 할 수 있다. 반면 SLS 방식은 SLA와 달리 CO2 방식의 강한 레이저를 사용한다. 강한 레이저로 조사해 금속계의 분말 재료까지 소결 가능하다. 장비 가격이 조형 방식 중 가장 비싸고, 조형 속도가 가장 느리다.
LOM 방식은 종이, 플라스틱, 금속 라미네이트 등 다양한 재료를 연속적으로 접착한다. 고출력 레이저 빔을 이용해 재료를 커터하는 형식이며, 화학 반응이 필요하지 않아 친환경적이다. 단 재료의 소모가 많고, 조형이 단단하지 않다.
FDM 방식은 대부분의 3D 프린터들이 채택하는 방식으로, 저렴한 교육용 제품들을 다수 포함하고 있다. 플라스틱 계열 중 가장 재료강도가 높다. 고체 필라멘트 재료의 용융 시 고온이 발생하고 재료의 변동적 수축이 발생한다는 단점이 있다. PolyJet 방식은 FDM 방식처럼 부재료 소모비율이 높다. 특수 워터젯으로 부재료를 후처리하는 것이 좋다. 단, 매끄러운 표면의 출력이 가능하고 프린팅 시 소음이 적어 사무 환경에 적합하다.
DLP 방식은 유일한 면단위 조형 방식으로 작업 속도가 균일하다. 때문에 매끄럽고 정교한 조형이 가능하다. 별도의 부재료가 들어가지 않고 소음 발생이 가장 적다.
3D 프린팅의 응용 분야는 향후 소재 개발에 따라 무궁무진하다. 자동차, 건축, 의료, 교육, 항공우주, 군사 등 전 산업분야에 적용 가능할 것으로 기대되고 있다. 현재 응용되고 있는 분야는 교육이나 의류, 의료 분야 등이다.
3D 프린팅은 이공계 교육에 진화된 환경을 제공하고 있다. 3D 프린팅으로 수업 특성에 맞게 시제품이나 실험교재를 제작하고, 교육 보조재 비용을 줄여 교육 기회를 평등하게 제공하고 있다. 의류 산업에서는 디자인을 판매하는 구조로 재편된다. 3D 프린팅 의상 주문 사이트 ‘Constrvct’에서는 소비자가 디자인을 선택하면 업체가 프린팅하는 형식으로 제작과 판매가 이루어지고 있다.
3D 프린팅을 이용하면 설계나 개발주기를 단축할 수 있다는 점에서 트렌드를 적시성 있게 반영할 수 있다. 뿐만 아니라 단종되어 나오지 않는 자동차 부품을 언제든지 생산할 수 있다. 실제로 3D 프린팅을 활용한 전기자동차 ‘Areion’이 나오기도 했다.
수술이나 의료 진료 시 모형 장기를 출력해 활용할 수 있거나 인공혈관이나 신경, 장기를 배양할 수 있어 치료나 재활에도 도움을 준다. 개인 맞춤형 제품으로 덴탈 분야에서도 임플란트, 서지컬 가이드, 틀니 등에도 사용되고 있다. 이어폰이나 보청기에도 3D 프린팅이 적용되고 있다. 뿐만 아니라 2D 사진을 햇빛에 노출시키면 입체감 있는 사진으로 변하는 프린팅으로 시각 장애인들이 손으로 사진을 즐길 수 있다.
향후 3D 프린팅이 나아갈 길은 조형 속도를 개선하고 다양한 재료로 감성적 표현이 가능하며, 일반인도 설계나 디자인이 가능한 방향이 될 것이다.
<정리 : 양가희 인턴기자 (kahee-green@hellot.net)>
