#22. 4차 산업혁명시대를 이끌 기술, 3D프린터

안녕하세요! 3D 프린트는 최신 기술 중 하나로, 컴퓨터로 디자인한 모델을 실제로 출력해내는 기술입니다. 이제부터 3D 프린트가 어떤 원리로 작동하는지 간단히 설명해드리겠습니다. 

우선 3D 프린트는 컴퓨터로 모델을 디자인한 후, 그 모델을 3D 프린터에 입력합니다. 3D 프린터는 이 입력된 모델을 레이어 단위로 나누어서 인쇄해나갑니다. 각 레이어는 녹아내릴 수 있는 재료로 층층이 쌓여서 실제 모델이 만들어집니다.

3D 프린터에서 사용되는 재료는 다양합니다. 예를 들어, 플라스틱, 금속, 나무, 세라믹 등 다양한 재료가 사용될 수 있습니다. 이렇게 인쇄된 모델은 컴퓨터로 디자인된 대로 완벽하게 만들어지며, 크기나 모양 등을 자유롭게 조절할 수 있습니다.

3D 프린트는 여러 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 의료 분야에서는 신체 부위의 3D 모델을 출력하여 수술 전에 연습할 수 있고, 인공장기를 만들 수도 있습니다. 또한, 제조 분야에서는 부품을 만들거나 제품의 프로토타입을 만드는 데 사용됩니다.

3D 프린트는 놀라운 기술이지만, 사용할 때에는 안전에 항상 주의해야 합니다. 3D 프린트 재료나 기계에 대한 안전 수칙을 잘 숙지하고 사용해야 합니다.

 

1. 3D 프린터란 무엇일까요?

   3D 프린터의 역사는 1980년대에 시작되었습니다. 처음에는 적층 제조기(layered manufacturing machine) 라는 이름으로 불리었습니다. 이 기술은 레이저와 같은 에너지원을 이용해, 재료를 적층하여 3차원 형태를 만들어내는 것입니다.

1990년대에는 3D 프린팅이라는 용어가 처음으로 사용되었고, 이후 3D 프린팅 기술이 계속해서 발전해왔습니다. 초기의 3D 프린터는 비싸고 크기도 큰 제품들이 대부분이었기 때문에 산업용으로 주로 사용되었습니다.

그러나 2000년대 후반부터는 저렴하고 소형의 개인용 3D 프린터가 등장하면서, 이제는 개인이 집에서도 3D 프린터를 이용하여 작품을 만들어낼 수 있게 되었습니다.

 

2. 3D 프린터의 발전에 대해 알아볼까요?

   현재에 이르러 3D 프린터 기술은 더욱 진보해가고 있으며, 새로운 분야에서의 응용도 계속해서 확장되고 있습니다.

3D 프린터는 3차원적인 물체를 만들어내기 위한 기계로, 컴퓨터로 디자인된 3D 모델을 읽어들여 그대로 실제 물체를 만들어내는 기술입니다.

3D 프린터는 먼저 3D 모델을 작성하는 과정이 필요합니다. 이 과정은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 3차원적인 도면을 작성하는 것으로, 이러한 3D 모델은 STL 파일 형태로 저장됩니다.

이후 3D 프린터는 STL 파일을 읽어들여, 물체를 만들어내기 위해 필요한 소재를 적절한 방식으로 적층시켜 나가는 방식으로 작동합니다. 이 때, 적층된 소재는 지정된 형태를 갖춘 작은 조각들로 변환되어, 이들이 서로 결합함으로써 최종적으로 원하는 모양의 3D 물체가 생성됩니다.

이러한 3D 프린팅 과정에서 사용되는 소재는 다양한 종류가 있습니다. 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 소재를 사용할 수 있으며, 소재의 특성에 따라 각각 다른 적층 방법이 적용됩니다.

3D 프린팅은 소재와 디자인만 있다면, 원하는 물체를 언제든지 만들어낼 수 있기 때문에 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어, 산업 분야에서는 부품 및 제품의 생산성을 높이는 데 활용되며, 의료 분야에서는 개인 맞춤형 의료기기 및 조직 복원 등에 적용되고 있습니다.

 

3. 3D프린터 종류에는 어떤 것들이 있을까요?

3D 프린터는 절삭형과 적층형 두 가지 방식으로 분류됩니다.

  1) 절삭형 3D 프린터는 일반적인 CNC 머신과 비슷한 원리로 작동합니다. 소재 블록을 잡고, 컴퓨터가 지시한 대로 절삭하여 원하는 형태의 3D 물체를 만들어냅니다. 이 방식은 다양한 소재를 사용할 수 있지만, 소재의 낭비가 크다는 단점이 있습니다.

 

  2)적층형 3D 프린터는 적층 기술을 이용하여 소재를 적층시켜 3D 물체를 만들어냅니다. 적층형 3D 프린터는 먼저 3D 모델을 만들고, 이를 적층 방식에 따라 적절한 소재를 적층시켜 나가며 3D 물체를 생성합니다. 이 방식은 소재의 낭비를 최소화할 수 있고, 복잡한 형태의 물체도 만들어낼 수 있어 많은 분야에서 활용되고 있습니다.

적층형 3D 프린팅은 더욱 발전하면서 다양한 종류의 소재를 사용하고, 적층 방식도 다양화되고 있습니다. 예를 들어, FDM(Fused Deposition Modeling) 방식은 열에 의해 소재를 녹여서 적층시키는 방식으로 가장 일반적인 방식입니다. SLA(Stereolithography) 방식은 광경화를 이용하여 적층시키는 방식으로 정교한 디자인을 만들어냅니다. SLS(Selective Laser Sintering) 방식은 레이저를 이용하여 분말을 적층시켜 물체를 만들어내는 방식으로, 다양한 소재를 사용할 수 있습니다.

일상

 

4. 3D 프린터는 다양한 분야에 활용되고 있습니다.

1. 제조 분야: 3D 프린터는 제조 분야에서 부품 제작, 모형 제작, 프로토타이핑 등에 활용됩니다. 제품을 만드는데 필요한 부품을 3D 프린터로 만들어내면, 생산성과 효율성을 높일 수 있습니다.
2. 의료 분야: 3D 프린터는 의료 분야에서 인공 장기, 치과용 재료, 의료용품 등을 만드는데 사용됩니다. 3D 프린터를 이용하여 개인 맞춤형 의료용품을 만들어내면, 환자의 치료 효과를 높일 수 있습니다.
3. 건축 분야: 3D 프린터는 건축 분야에서 건축 모형 제작, 건물 파사드 제작 등에 활용됩니다. 3D 프린터로 건축 모형을 만들어내면, 고객에게 더욱 실감나는 시각적인 효과를 줄 수 있습니다.
4. 교육 분야: 3D 프린터는 교육 분야에서 학생들의 창의력과 문제해결 능력을 향상시키는데 사용됩니다. 학생들이 자신이 만든 디자인을 3D 프린터로 만들어낸 결과물을 직접 보면서 자신감을 갖게 됩니다.
5. 예술 분야: 3D 프린터는 예술 분야에서 조각작품, 조명 등을 만드는데 사용됩니다. 3D 프린터로 만든 예술작품은 기존의 예술 작품과는 다른 차원의 경험을 제공합니다.

 

5. 우주에서 유용한 3D 프린터

   우주 3D 프린팅은 우주 탐사를 위한 장비 및 구조물을 3D 프린팅 기술을 이용하여 제작하는 것을 말합니다. 이 기술은 우주 비행사들이 우주에서 필요한 도구 및 부품을 빠르게 제작하고 수리할 수 있도록 도와줍니다.

우주 3D 프린팅은 더 이상 우주 비행사들이 모든 부품을 지구로부터 우주로 운반하는 것이 아닌, 필요할 때마다 필요한 부품을 제작할 수 있도록 해줍니다. 또한, 우주에서 3D 프린팅을 사용하면 우주 비행사들이 필요로 하는 부품을 제작하는 데 필요한 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

   우주 3D 프린팅은 여러 가지 방식으로 사용됩니다. 예를 들어, NASA는 우주선 내부에 3D 프린터를 탑재하여 필요한 부품을 생산하고 있습니다. 또한, 국제 우주 정거장에서는 3D 프린터를 사용하여 탐사선 부품 및 실험 도구를 만들고 있습니다.

하지만, 우주 환경은 지구 환경과 매우 다르기 때문에 우주 3D 프린팅은 일반적인 3D 프린팅과는 다른 도전적인 문제를 가지고 있습니다. 예를 들어, 우주에서는 재료가 가용성이 제한되기 때문에 적합한 재료를 선택해야 하며, 우주 환경에서 발생하는 진동, 방사선 등에 대한 대응 방안도 필요합니다.

하지만, 이러한 어려움에도 불구하고, 우주 3D 프린팅 기술은 우주 비행사들이 우주에서 더 오랜 기간 동안 체재하며 탐사를 더욱 효과적으로 할 수 있도록 도와줄 것으로 기대됩니다.