[첨단 헬로티]
3D 프린터의 의미와 관련 산업의 국내외 동향 및 전망, 가능성에 대해 알아본다. 이와 아울러 3차 산업혁명이라 일컬어지는 3D 프린팅 시대를 대비하는 정부의 정책 방향 및 가까운 미래의 산업별 3D 프린팅 활용 사례에 대해 살펴보고, 이를 실현하기 위한 3D 프린터의 핵심 기술에 대해 알아본다.
② 다양한 결과물
마. CJP(Color Jet 3D Printing, 분말 접합 및 컬러 잉크 투사 조형)
이 기술은 ‘PBP(Powder Bed and inkjet head 3d Printing)’라는 명칭으로 미국 메사추세츠 공대에서 처음 개발되었고, 1995년에 Z Corporation에서 ‘3DP’라는 명칭으로 특허 출원했습니다. 현재 이 회사는 3D Systems 사에 인수 합병되었습니다.
이후 3D Systems 사는 해당 기술 명칭을 좀 더 직관적인 ‘CJP’로 변경하였습니다. 잉크젯 프린터 원리를 이용한 이 기술은 프린터 헤드의 노즐에서 액체 상태의 컬러 잉크와 경화 물질(바인더)을 분말 원료에 분사하여 조형하는 방식입니다.
출력 과정이 완료되면 분말을 제거하고 표면 처리를 합니다. 이 작업은 세부 기술에 따라 자동과 수동으로 나누어 진행됩니다.
2D 인쇄에 사용되던 CMYK 컬러 잉크를 그대로 사용하여 조형하고자 하는 컬러를 거의 그대로 출력할 수 있기 때문에 최상의 디테일을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 다만, 조형 과정이 완료된 후 분말을 제거하고 표면 처리를 해야 하는 번거로움이 있습니다.
① 기술 원리
② 다양한 결과물
바. LOM(Laminated Object Manufacturing, 개체 접합 조형)
이 기술은 Helisys 사에서 개발한 것으로, 칼이나 레이저로 절단된 종이, 플라스틱, 금속 라미네이트층 등을 접착제로 접합하여 조형하는 방식입니다. 종이를 이용할 경우, 내구성이 약하다는 단점이 있지만, 제작 비용을 크게 절감할 수 있고, 실사와 같은 색상을 인쇄할 수 있다는 장점이 있습니다.
① 기술 원리
② 다양한 결과물
사. SLA(Stereo Lithography Apparatus, 광경화성 수지 적층 조형)
Photomasking 방식과 함께 대표적인 광조형 기술입니다. 액체 상태의 ‘광경화성 수지’가 담긴 수조(Vat) 안에 레이저 빔을 투사하여 조형합니다. 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer)씩 만들어질 때마다 수조가 층의 두께만큼 하강하고, 다시 레이저를 주사하여 조형합니다. 이때 리코터(Recoater)의 수평 날에 의해 수지의 표면 평탄화와 재료 코팅이 이루어집니다.
SLA라는 명칭은 1986년 훌(Charles. W. Hull) 박사에 의해 처음 소개되고 불려졌습니다(최초의 3D 프린팅 기술). 이 방식은 ‘Optical fabrication’, ‘photo-solidification’, ‘solid free-form fabrication’, ‘solid imaging’이라고도 불립니다.
- 레이저(Laser)
광경화성 수지를 굳히는 레이저 빔을 조사합니다.
정밀도가 매우 높으며, 제어 시 높은 기술이 요구됩니다.
- 다이내믹 미러(Dynamic Mirror)
수조 내 조형판 범위 안에서 X, Y 축으로 레이저 빔을 정교하게 조사하는 역할을 합니다.
- 수조(Vat)
인쇄에 필요한 양만큼 액상의 광경화성 수지를 담습니다.
- 원료(Materials)
광경화성 수지는 액상 수지로, 빛을 받으면 굳어지는 성질을 갖고 있습니다. 대체로 광택이 있으며, 불투명하거나 반투명한 것이 많습니다. 비교적 값이 비싸고 보관 시 세심한 주의가 필요합니다.
② 다양한 결과물
본 기사는 성안당에서 발행하는 『Rhino, Inventor를 활용한 효과적인 3D 프린팅 모델링』에서 발췌한 내용입니다.
