1. 제조업의 새로운 성장엔진인 3D 프린팅이란 무엇인가
3D 프린팅이란 첨삭가공(Additive Manufacturing) 생산 방식으로 디지털화된 3차원 설계도에 근거하여 플라스탁이나 금속가루 등의 재료를 층층이 쌓아 입체형 제품을 제조하는 프린트 기술을 말합니다. 3D 프린팅 기술의 등장으로 설계한 물건을 실제로 만드는데 드는 노력이 획기적으로 줄게 되어 제조업에서의 새로운 성장엔진으로 각광받고 있습니다.
이 문서에서는 3D 프린팅 과정은 어떻게 진행되며 어떠한 기술이 이용되고 있는지에 대해 기술되어 있습니다.
2. 3D 프린팅은 어떠한 과정으로 제작되는가
3D 프린팅 과정으로는 먼저 3D 물체의 설계 도면을 만드는 모델링 과정이 필요합니다. CAD 같은 컴퓨터 그래픽 설계 소프트웨어 등을 이용하여 3차원으로 도면을 구성하고, 원료를 쌓아 올려 물건을 실제로 만들어내는 프린팅 과정으로 넘어가게 됩니다. 설계 파일을 3D 프린터에서 불러들이면 3D 모델을 가로방향으로 무수히 많은 얇은 막으로 쪼개어 데이터를 분석하여 재료를 세팅하고 조형을 시작하게 됩니다. 사용된 재료에 따라 차이가 있지만, 조형이 완료되면 완성 물의 주변에 붙어있는 찌꺼기나 부산물들을 제거하고 완전히 단단해질 때까지 굳히는 과정을 거칩니다. 이러한 경화 과정이 끝나면 표면 청소와 매끄럽게 만드는 작업, 코팅이나 페인팅 과정을 거쳐 최종 결과물이 나오게 됩니다.
3. 3D 프린팅 재료 분류별 기술에는 어떠한 것이 있는가
3D 프린팅의 기술에는 사용되는 재료에 따라 액체 기반과 파우더 기반, 고체 기반으로 분류될 수 있습니다.
3-1. 액체 기반 3D 프린팅 기술
액체기반 3D 프린팅 기술은 SLA(Stereo-Lithography Apparatus)라 합니다. 현재 가장 널리 쓰이고 있는 기술로써 정확하고 세부적인 모형을 제작 가능하다는 장점이 있습니다. 액체 형태의 포토폴리머(Photopolymer) 플라스틱을 원료로 하는데 빛을 받으면 고체로 변하는 폴리머 액체에 물체의 모양대로 레이저를 쏘아 막을 생성하는 방법으로 물건을 제조합니다.
3-2. 파우더 기반 3D 프린팅 기술
파우더 기반 프린팅 기술은 SLS(Selctive Laser Sintering)이라 합니다. 나일론, 유리섬유, 트루폼과 같은 다양한 완료와 함께 금속성 원료를 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. SLA 방식과 매우 유사한 방식을 거치는데, 파우더 형태의 폴리머나 메탈 원료에 레이저를 쏴서 고형화 시킴으로써 막을 생성하는 방법을 사용합니다. 막이 형성되면 그 위에 파우더를 얇게 뿌리고 다시 레이저를 쏴서 새로운 막을 형성하는 과정으로 물건을 제조합니다.
3-3. 고체 기반 3D 프린팅 기술
고체기반 3D 프린팅 기술은 FDM(Fused Deposition Modeling)이라고 합니다. 고체 필라멘트 형태의 플라스틱이나 왁스 원료가 노즐을 통해 분사되어 얇은 막을 형성하면서 물건을 제조하는 방식입니다. 노즐은 플라스틱을 녹일 수 있을 정도의 고열을 발산하며 노즐을 통과한 완료는 신속하게 경화되어 아래 막 부분에 층층이 쌓이게 되는 방식입니다.
4. 산업별 3D 프린터 활용 사례에는 어떠한 것이 있을까
3D 프린팅 기술은 자동차, 의료, 패션 등 다양한 사업에서 활용될 수 있습니다. 자동차 산업분야에서는 대시보드, 바디 패널 등의 시제품을 3D 프린팅으로 제작하여 제품의 적합성을 확인하는데 활용할 수 있고, 의료 분야에서는 인공 치아나 인공 뼈, 인공관절 같은 보형물을 3D 프린팅 기술로 제작 가능합니다. 또한 각종 소비자 가전이나 제품의 프로토타입을 3D 프린터로 제작하면 간단하게 제품의 실제 제작 모습을 구현해볼 수 있어 제조업의 발전에 큰 도움을 줄 수 있을 것입니다.