2014.02.28

오늘과 내일의 3D 프린터에 관해 알아야 할 것들

Galen Gruman | InfoWorld

지난 수 년 동안 모바일 기기, 클라우드 서비스, 소셜 네트워킹 등 소비자 기술이 비즈니스의 영역을 많이 침범한 것 같다. 여기에 한 가지 더, 3D 프린팅도 있다. 하지만 3D 프린팅은 순전히 소비자 기술은 아니며, 산업용 기술이기도 하다. 중요한 것은 프린터를 통해 객체를 생성하는 비용이 소비자 수준으로 떨어지고 있으며, 이는 개인과 기업들이 더욱 광범위하게 사용할 수 있게 되었다는 것을 뜻한다.

이 기술은 서로 전혀 다른 두 시장에서 출발했기 때문에 3D 프린터 자체와 사용 방법에 있어서도 상당한 차이를 보일 수 있다.

오늘의 3D 프린팅
소비자 버전의 3D 프린팅은 아직까지는 주로 취미가들을 위한 것으로, 피규어와 소형 장난감 제작에 주로 사용되고 있다. 아이들과 함께 즐기던 플라스틱 지아이조(GI Joe) 게임을 자신이나 아이들의 모습을 한 커스텀 버전으로 만들 수 있다. 사람을 입체 스캔한 후 스캔을 기반을 피규어로 제작해 주는 서비스도 있다.

3D 프린팅은 플라스틱 등의 재료를 층층이 쌓아 형상을 만든다. 대량 생산에서는 거푸집에 재료를 부어 냉각한 후에 거친 표면을 연마하지만, 3D 프린팅에서는 적층 작업을 통해 거푸집과 같은 결과를 얻을 수 있다. 훨씬 느리긴 하지만 맞춤형 제작이 가능한 것이다.

메이커(Maker) 운동의 참여자들에게도 3D 프린팅이 유용할 것이다. 재료를 깎아 형상을 만드는 대신에 인쇄를 할 수 있기 때문이다.

하지만 이런 형태의 3D 프린팅은 현재 2가지 주요 한계점에 봉착해 있다. 하나는 결과물의 인장 강도가 약하다는 것과 온도에 민감하다는 점이다. 피규어나 다른 형태의 작품은 상관 없지만 부하 또는 압력을 견딜 수 없을 뿐 아니라 높은 온도 또는 극저온의 환경에서 형태를 유지하지 못한다.

합성 재질의 합판을 확인해 본 사람이라면 합성 재질의 표면 아래에 실제 목재 프레임과 기둥을 사용한다는 사실을 알고 있을 것이다. 실제 목재 섬유가 합성 판재의 혼합물보다 더 높은 중량을 견딜 수 있기 때문이다. 3D 프린터에 사용하는 재료 또한 객체에 강도를 제공하는 이런 섬유질이 부족하다. 이런 섬유질이 있더라도 쌓아 올린 각 층이 너무 얇기 때문에 장력을 제공할만큼 긴 섬유가 없다. 이는 똑같이 나무 재질이지만, 목재를 짓이겨 만든 종이타월이 나무 만큼 튼튼하지 않은 것과 같은 이치이다.

이 문제는 산업용 3D 프린팅에도 영향을 미친다. 산업용 3D 프린터의 원천이 되는 2가지 공정은 객체를 만들기 위해 재료를 깎아내는 방식이지만, 3D 프린팅은 본질적으로 재료를 추가해 객체를 만들기 때문이다. 산업용 3D 프린팅의 뿌리가 되는 2가지 기술 중 하나인 포토리소그래피(Photolithography)는 컴퓨터 칩을 제조하는 데 주로 사용되는 공정이다. 이 공정은 적층된 실리콘 덩어리에 원하는 회로를 새겨 넣는다. 또 다른 하나는 NC(Numeric Control) 라우팅으로써 자동화된 선반과 기타 가공 기계를 이르는 용어이다. NC 라우터는 알루미늄 블록을 깎아 맥북 에어의 섀시를 만들거나 주방용 화강암 작업대를 만들거나 나무를 깎아 책상을 만든다.

물론 3D 프린터를 사용해 하나의 장치로 다양한 물품을 만들 수 있을 뿐 아니라 절단과 식각으로 인한 낭비를 줄일 수 있다.

어떤 사람들은 3D 프린팅이 필요에 따라 맞춤형 또는 생산 중단 부품의 인쇄를 가능하게 할 것이며, 석유 굴착 장치, 우주 정거장, 시골 등지에서 크게 환영 받을 것으로 보고 있다. 하지만 인장 강도가 부족하다는 것은 실제로 생산에 사용할 수 있는 부품이 꽤 제한된다는 뜻이기도 하다.

온도가 어느 정도 일정하게 유지되고 기어에 다른 힘이 가해지지 않는 한 플라스틱 기어를 인쇄할 수도 있을 것이다. 하지만 엔진 등에 사용되어 강력한 힘 또는 고온을 견뎌야 하는 기어 또는 고정장치는 꿈도 꾸지 못할 것이다. 임시용도 외에는 트랙터, 자동차, 용광로, 경기 등에 사용할 새로운 부품을 제작하기는 어렵다.

내일의 3D 프린팅
우리는 지금 어제의 내일을 살고 있다. 산업 측면에서 3D 프린팅에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며 금속], 세라믹 조성물, 생물학 물질 등을 포함하여 플라스틱 외에 다양한 재료를 사용하는 초기 제품들도 다수 존재한다. 심지어 시장에 출시된 어떤 3D 프린터는 다양한 재료를 이용해 객체를 인쇄할 수 있으며, 홀리 그레일(Holy Grail)은 이미 상용 제품을 제작할 수 있는 수준이다.

하지만 인쇄만 한다고 모든 것이 끝나는 것이 아니다. 인쇄를 하기 위해서는 인쇄하려는 대상의 모델이 필요하다.

산업적 측면에서 NC 라우터는 사용하는 CAD/CAM 도면을 직접적으로 제공한다. 3D 모델링은 더 이상 공상과학 이야기가 아니며, 이제는 표준 CAD 프로그램뿐만이 아니라 어도비 포토샵 등 소비자들이 접근할 수 있는 소프트웨어의 일부로 자리잡고 있다. 해당 소프트웨어의 최신 버전은 3D 프린팅용 드라이버를 제공한다.

필자는 앞으로 지금 바느질 패턴을 구매하듯이 웹 상에서 가져온 패턴을 집에서 3D 프린터에 다운로드 할 수 있는 날이 올 것이라 생각한다. 또한 아마존 등에서 이런 소비자 영역을 개척할 것이다. 집에서 필요할 때마다 인쇄가 가능하다면 쿼드리콥터(Quadricopter) 배달 서비스가 굳이 필요할까?



2014.02.28

오늘과 내일의 3D 프린터에 관해 알아야 할 것들

Galen Gruman | InfoWorld

지난 수 년 동안 모바일 기기, 클라우드 서비스, 소셜 네트워킹 등 소비자 기술이 비즈니스의 영역을 많이 침범한 것 같다. 여기에 한 가지 더, 3D 프린팅도 있다. 하지만 3D 프린팅은 순전히 소비자 기술은 아니며, 산업용 기술이기도 하다. 중요한 것은 프린터를 통해 객체를 생성하는 비용이 소비자 수준으로 떨어지고 있으며, 이는 개인과 기업들이 더욱 광범위하게 사용할 수 있게 되었다는 것을 뜻한다.

이 기술은 서로 전혀 다른 두 시장에서 출발했기 때문에 3D 프린터 자체와 사용 방법에 있어서도 상당한 차이를 보일 수 있다.

오늘의 3D 프린팅
소비자 버전의 3D 프린팅은 아직까지는 주로 취미가들을 위한 것으로, 피규어와 소형 장난감 제작에 주로 사용되고 있다. 아이들과 함께 즐기던 플라스틱 지아이조(GI Joe) 게임을 자신이나 아이들의 모습을 한 커스텀 버전으로 만들 수 있다. 사람을 입체 스캔한 후 스캔을 기반을 피규어로 제작해 주는 서비스도 있다.

3D 프린팅은 플라스틱 등의 재료를 층층이 쌓아 형상을 만든다. 대량 생산에서는 거푸집에 재료를 부어 냉각한 후에 거친 표면을 연마하지만, 3D 프린팅에서는 적층 작업을 통해 거푸집과 같은 결과를 얻을 수 있다. 훨씬 느리긴 하지만 맞춤형 제작이 가능한 것이다.

메이커(Maker) 운동의 참여자들에게도 3D 프린팅이 유용할 것이다. 재료를 깎아 형상을 만드는 대신에 인쇄를 할 수 있기 때문이다.

하지만 이런 형태의 3D 프린팅은 현재 2가지 주요 한계점에 봉착해 있다. 하나는 결과물의 인장 강도가 약하다는 것과 온도에 민감하다는 점이다. 피규어나 다른 형태의 작품은 상관 없지만 부하 또는 압력을 견딜 수 없을 뿐 아니라 높은 온도 또는 극저온의 환경에서 형태를 유지하지 못한다.

합성 재질의 합판을 확인해 본 사람이라면 합성 재질의 표면 아래에 실제 목재 프레임과 기둥을 사용한다는 사실을 알고 있을 것이다. 실제 목재 섬유가 합성 판재의 혼합물보다 더 높은 중량을 견딜 수 있기 때문이다. 3D 프린터에 사용하는 재료 또한 객체에 강도를 제공하는 이런 섬유질이 부족하다. 이런 섬유질이 있더라도 쌓아 올린 각 층이 너무 얇기 때문에 장력을 제공할만큼 긴 섬유가 없다. 이는 똑같이 나무 재질이지만, 목재를 짓이겨 만든 종이타월이 나무 만큼 튼튼하지 않은 것과 같은 이치이다.

이 문제는 산업용 3D 프린팅에도 영향을 미친다. 산업용 3D 프린터의 원천이 되는 2가지 공정은 객체를 만들기 위해 재료를 깎아내는 방식이지만, 3D 프린팅은 본질적으로 재료를 추가해 객체를 만들기 때문이다. 산업용 3D 프린팅의 뿌리가 되는 2가지 기술 중 하나인 포토리소그래피(Photolithography)는 컴퓨터 칩을 제조하는 데 주로 사용되는 공정이다. 이 공정은 적층된 실리콘 덩어리에 원하는 회로를 새겨 넣는다. 또 다른 하나는 NC(Numeric Control) 라우팅으로써 자동화된 선반과 기타 가공 기계를 이르는 용어이다. NC 라우터는 알루미늄 블록을 깎아 맥북 에어의 섀시를 만들거나 주방용 화강암 작업대를 만들거나 나무를 깎아 책상을 만든다.

물론 3D 프린터를 사용해 하나의 장치로 다양한 물품을 만들 수 있을 뿐 아니라 절단과 식각으로 인한 낭비를 줄일 수 있다.

어떤 사람들은 3D 프린팅이 필요에 따라 맞춤형 또는 생산 중단 부품의 인쇄를 가능하게 할 것이며, 석유 굴착 장치, 우주 정거장, 시골 등지에서 크게 환영 받을 것으로 보고 있다. 하지만 인장 강도가 부족하다는 것은 실제로 생산에 사용할 수 있는 부품이 꽤 제한된다는 뜻이기도 하다.

온도가 어느 정도 일정하게 유지되고 기어에 다른 힘이 가해지지 않는 한 플라스틱 기어를 인쇄할 수도 있을 것이다. 하지만 엔진 등에 사용되어 강력한 힘 또는 고온을 견뎌야 하는 기어 또는 고정장치는 꿈도 꾸지 못할 것이다. 임시용도 외에는 트랙터, 자동차, 용광로, 경기 등에 사용할 새로운 부품을 제작하기는 어렵다.

내일의 3D 프린팅
우리는 지금 어제의 내일을 살고 있다. 산업 측면에서 3D 프린팅에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며 금속], 세라믹 조성물, 생물학 물질 등을 포함하여 플라스틱 외에 다양한 재료를 사용하는 초기 제품들도 다수 존재한다. 심지어 시장에 출시된 어떤 3D 프린터는 다양한 재료를 이용해 객체를 인쇄할 수 있으며, 홀리 그레일(Holy Grail)은 이미 상용 제품을 제작할 수 있는 수준이다.

하지만 인쇄만 한다고 모든 것이 끝나는 것이 아니다. 인쇄를 하기 위해서는 인쇄하려는 대상의 모델이 필요하다.

산업적 측면에서 NC 라우터는 사용하는 CAD/CAM 도면을 직접적으로 제공한다. 3D 모델링은 더 이상 공상과학 이야기가 아니며, 이제는 표준 CAD 프로그램뿐만이 아니라 어도비 포토샵 등 소비자들이 접근할 수 있는 소프트웨어의 일부로 자리잡고 있다. 해당 소프트웨어의 최신 버전은 3D 프린팅용 드라이버를 제공한다.

필자는 앞으로 지금 바느질 패턴을 구매하듯이 웹 상에서 가져온 패턴을 집에서 3D 프린터에 다운로드 할 수 있는 날이 올 것이라 생각한다. 또한 아마존 등에서 이런 소비자 영역을 개척할 것이다. 집에서 필요할 때마다 인쇄가 가능하다면 쿼드리콥터(Quadricopter) 배달 서비스가 굳이 필요할까?



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