‘삼차원 프린팅’은 삼차원 형상을 구현하기 위한 전자적 정보, 즉 ‘삼차원 도면’을 자동화된 출력장치를 통해 입체적으로 출력하는 활동을 말합니다. 이를 통해 다양한 객체와 모델을 3차원으로 생성할 수 있습니다. ‘삼차원 프린팅’은 삼차원 형상을 구현하기 위한 전자적 정보, 즉 ‘삼차원 도면’을 자동화된 출력장치를 통해 입체적으로 출력하는 활동을 말합니다. 이를 통해 다양한 객체와 모델을 3차원으로 생성할 수 있습니다.
오늘은 이 3D 프린터의 활용 사례와 원리에 대해서 알아보겠습니다! 오늘은 이 3D 프린터의 활용 사례와 원리에 대해서 알아보겠습니다!
원리. 원리.
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잉크젯 프린터는 디지털화된 파일을 사용하여 잉크를 종이 표면에 분사하고 2D 이미지를 출력합니다. 이는 앞뒤(x축)와 좌우(y축)로만 운동하는 원리입니다. 하지만 3D 프린터는 여기에 상하(z축) 운동을 추가해 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체적인 물체를 만들어냅니다. 이에 따라 3D 프린터는 2D 이미지를 넘어 실제 입체적인 물체를 출력할 수 있게 됩니다. 입체적인 모양을 만드는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 잉크젯 프린터는 디지털화된 파일을 사용하여 잉크를 종이 표면에 분사하고 2D 이미지를 출력합니다. 이는 앞뒤(x축)와 좌우(y축)로만 운동하는 원리입니다. 하지만 3D 프린터는 여기에 상하(z축) 운동을 추가해 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체적인 물체를 만들어냅니다. 이에 따라 3D 프린터는 2D 이미지를 넘어 실제 입체적인 물체를 출력할 수 있게 됩니다. 입체적인 모양을 만드는 방법은 크게 두 가지가 있습니다.
1. 적층형(첨가형 또는 쾌속 조형 방식) : 이 방식은 파우더나 액체 상태의 재료를 얇은 층으로 쌓아 올리면서 입체 형태를 만들어냅니다. 각 층은 전자적으로 제어된 프린터 헤드에 의해 생성됩니다. 층이 얇을수록 높은 정밀도와 세밀한 형상을 얻을 수 있으며 채색 작업도 함께 가능합니다. 2. 절삭형(컴퓨터 수치 제어 조각 방식): 이 방식은 큰 덩어리의 재료를 조각하듯이 깎아내면서 입체적인 모양을 형성합니다. 컴퓨터로 수치를 제어하여 재료를 정확하게 절단하고 형상을 조정합니다. 이 방식은 적층형에 비해 보다 정밀한 결과물을 얻을 수 있으나 재료 소모가 많아 채색 작업이 추가로 필요합니다. 3D 프린터 활용 사례를 볼까요? 1. 적층형(첨가형 또는 쾌속 조형 방식) : 이 방식은 파우더나 액체 상태의 재료를 얇은 층으로 쌓아 올리면서 입체 형태를 만들어냅니다. 각 층은 전자적으로 제어된 프린터 헤드에 의해 생성됩니다. 층이 얇을수록 높은 정밀도와 세밀한 형상을 얻을 수 있으며 채색 작업도 함께 가능합니다. 2. 절삭형(컴퓨터 수치 제어 조각 방식): 이 방식은 큰 덩어리의 재료를 조각하듯이 깎아내면서 입체적인 모양을 형성합니다. 컴퓨터로 수치를 제어하여 재료를 정확하게 절단하고 형상을 조정합니다. 이 방식은 적층형에 비해 보다 정밀한 결과물을 얻을 수 있으나 재료 소모가 많아 채색 작업이 추가로 필요합니다. 3D 프린터 활용 사례를 볼까요?
원래는 3D 프린터에 사용되는 소재가 열가소성 플라스틱으로 제한됐지만 최근에는 금속, 세라믹, 바이오 소재 등 다양한 소재를 사용할 수 있게 됐습니다. 이로 인해 3D 프린터로 만들 수 있는 물건의 다양성이 상당히 증가했습니다. 자, 그럼 3D프린터 활용 사례를 살펴보겠습니다. 원래는 3D 프린터에 사용되는 소재가 열가소성 플라스틱으로 제한됐지만 최근에는 금속, 세라믹, 바이오 소재 등 다양한 소재를 사용할 수 있게 됐습니다. 이로 인해 3D 프린터로 만들 수 있는 물건의 다양성이 상당히 증가했습니다. 자, 그럼 3D프린터 활용 사례를 살펴보겠습니다.
1. 신발 1. 신발
각 발의 크기는 제각각입니다. 평소 230 사이즈 신발을 신는 사람이 정확히 230 사이즈인 경우는 드물죠. 맞는 신발 없이 사용하는 것은 정말 고통스러울 것입니다. 다행히도 3D 프린팅 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 아디다스와 카본의 협력으로 만들어진 ‘Futurecraft 4D’처럼 맞춤형 신발은 많은 사람들에게 새로운 편의를 제공하고 있습니다. “Futurecraft 4D”에서 3D프린터로 제작된 부분은 밑창인 “미드솔”입니다. 이 미드솔은 개인의 체중, 키, 활동 스타일, 걸음걸이 등을 고려하여 다르게 설계되었습니다. 이를 통해 사용자는 신발을 신었을 때 최적의 편안함을 느낄 수 있습니다. 현재 대부분의 신발은 개인적인 차이를 무시하고 표준 규격에 맞게 생산되기 때문에 발 모양이 조금이라도 다른 사람들은 불편을 겪습니다. 그러나 카본의 3D 프린터 기술로 맞춤형 미드솔을 단 하루 만에 생산할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 맞춤 신발 제작 속도가 획기적으로 단축되었습니다. 2. 자동차 각 발의 크기는 제각각입니다. 평소 230 사이즈 신발을 신는 사람이 정확히 230 사이즈인 경우는 드물죠. 맞는 신발 없이 사용하는 것은 정말 고통스러울 것입니다. 다행히도 3D 프린팅 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 아디다스와 카본의 협력으로 만들어진 ‘Futurecraft 4D’처럼 맞춤형 신발은 많은 사람들에게 새로운 편의를 제공하고 있습니다. “Futurecraft 4D”에서 3D프린터로 제작된 부분은 밑창인 “미드솔”입니다. 이 미드솔은 개인의 체중, 키, 활동 스타일, 걸음걸이 등을 고려하여 다르게 설계되었습니다. 이를 통해 사용자는 신발을 신었을 때 최적의 편안함을 느낄 수 있습니다. 현재 대부분의 신발은 개인적인 차이를 무시하고 표준 규격에 맞게 생산되기 때문에 발 모양이 조금이라도 다른 사람들은 불편을 겪습니다. 그러나 카본의 3D 프린터 기술로 맞춤형 미드솔을 단 하루 만에 생산할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 맞춤 신발 제작 속도가 획기적으로 단축되었습니다. 2. 자동차
3D 프린터를 활용하여 자동차를 만들 수 있다는 사실이 믿어집니까? 미국 애리조나주의 로컬 모터스는 자동차 구성 부품의 75% 이상을 3D 프린터로 출력해 자동차를 만들었습니다. 이는 제조 공정을 혁신적으로 변화시키고 다양한 이점을 가져옵니다. 설계를 변경할 때 공장 전체를 개조할 필요 없이 개인 취향에 맞게 맞춤형 자동차를 생산할 수 있다는 것도 흥미로운 점입니다. 3. 집 3D 프린터를 활용하여 자동차를 만들 수 있다는 사실이 믿어집니까? 미국 애리조나주의 로컬 모터스는 자동차 구성 부품의 75% 이상을 3D 프린터로 출력해 자동차를 만들었습니다. 이는 제조 공정을 혁신적으로 변화시키고 다양한 이점을 가져옵니다. 설계를 변경할 때 공장 전체를 개조할 필요 없이 개인 취향에 맞게 맞춤형 자동차를 생산할 수 있다는 것도 흥미로운 점입니다. 3. 집
샌프란시스코 스타트업 에이피스가 개발한 6m 높이의 3D 프린터로 집을 하루 만에 지을 수 있다고 합니다. 일반적으로 집을 짓는 데는 몇 달이 걸리고 공사 비용도 많이 듭니다. 그러나 이러한 3D프린터로 출력한 집은 예상보다 훨씬 튼튼하며, 후아샹텡다사의 주택은 8.0 규모의 지진에도 견딜 수 있는 수준입니다. 또 이런 집은 175년 이상 유지할 수 있다는 것이 정말 믿을 수 있는 기술이죠. 4. 두개골 샌프란시스코 스타트업 에이피스가 개발한 6m 높이의 3D 프린터로 집을 하루 만에 지을 수 있다고 합니다. 일반적으로 집을 짓는 데는 몇 달이 걸리고 공사 비용도 많이 듭니다. 그러나 이러한 3D프린터로 출력한 집은 예상보다 훨씬 튼튼하며, 후아샹텡다사의 주택은 8.0 규모의 지진에도 견딜 수 있는 수준입니다. 또 이런 집은 175년 이상 유지할 수 있다는 것이 정말 믿을 수 있는 기술이죠. 4. 두개골
2014년 네덜란드 유틀레이트 의과대학에서는 세계 최초로 3D 프린터로 만든 두개골을 22세 여성에게 이식하는 데 성공했습니다. 이 여성은 뇌 압력에 심각한 지장을 초래할 수 있는 희귀질환을 앓고 있어 빨리 이식하지 않으면 뇌 기능을 잃을 가능성이 높았습니다. 의료진은 환자의 두개골 윗부분 전체를 잘라내고 3D 프린터로 출력한 플라스틱 두개골을 이식했습니다. 결과적으로 환자는 수술 후 시력도 회복되어 모든 일상생활을 정상적으로 할 수 있었습니다. 이후 2016년에는 국내에서도 한 환자가 3D프린터로 출력된 두개골 이식에 성공했습니다. 5. 3D프린터 2014년 네덜란드 유틀레이트 의과대학에서는 세계 최초로 3D프린터로 만든 두개골을 22세 여성에게 이식하는 데 성공했습니다. 이 여성은 뇌 압력에 심각한 지장을 초래할 수 있는 희귀질환을 앓고 있어 빨리 이식하지 않으면 뇌 기능을 잃을 가능성이 높았습니다. 의료진은 환자의 두개골 윗부분 전체를 잘라내고 3D 프린터로 출력한 플라스틱 두개골을 이식했습니다. 결과적으로 환자는 수술 후 시력도 회복되어 모든 일상생활을 정상적으로 할 수 있었습니다. 이후 2016년에는 국내에서도 한 환자가 3D프린터로 출력된 두개골 이식에 성공했습니다. 5. 3D프린터
또한 3D 프린터는 자기 복제가 가능한 기술을 가지고 있습니다. 즉, 하나의 3D 프린터가 다른 3D 프린터를 만들어 낼 수 있는 것입니다. 최초의 자기복제가 가능한 3D프린터는 Adrian Bowyer 박사가 발명한 FDM 방식의 3D프린터인 다윈(Darwin)입니다. 다윈은 대부분의 부품이 플라스틱으로 만들어졌기 때문에 Bowyer 박사는 이 부품들의 3D 모델링 파일을 무료로 공개했습니다. 이 파일을 다운로드하여 다윈에 전송하면 즉시 사용 가능한 새로운 다윈 프린터의 부품이 출력됩니다. 이를 통해 1대의 3D 프린터를 가지고 있으면 수백 대의 3D 프린터를 만들어 낼 수 있다는 것입니다. 그러나 현재 3D 프린터의 자기 복제 능력은 완벽하지 않습니다. 다윈과 같은 3D 프린터로 자기복제 프린터를 만드는 데는 아직 한계가 있습니다. 다윈은 FDM 방식의 프린터로 플라스틱을 녹여 대상을 출력하지만 금속 부품이나 전자 부품을 출력할 수 없기 때문입니다. 이 부품들은 따로 구입해서 조립해야 합니다. 그러나 이러한 한계점은 지속적으로 개선되고 있습니다. 모든 3D프린터에는 모터가 탑재되지만, 이를 3D프린터로 출력하는 것이 최근까지는 불가능하다고 여겨졌습니다. 하지만 지난해 한 연구소에서 모터를 3D프린터로 출력하는 데 성공하면서 3D프린터의 자기복제 능력이 크게 향상됐습니다. 이러한 연구와 기술 발전을 통해 앞으로 더 많은 자기 복제가 가능한 3D 프린터가 나올 것으로 기대됩니다 ^^ 또한 3D 프린터는 자기 복제가 가능한 기술을 가지고 있습니다. 즉, 하나의 3D 프린터가 다른 3D 프린터를 만들어 낼 수 있는 것입니다. 최초의 자기복제가 가능한 3D프린터는 Adrian Bowyer 박사가 발명한 FDM 방식의 3D프린터인 다윈(Darwin)입니다. 다윈은 대부분의 부품이 플라스틱으로 만들어졌기 때문에 Bowyer 박사는 이 부품들의 3D 모델링 파일을 무료로 공개했습니다. 이 파일을 다운로드하여 다윈에 전송하면 즉시 사용 가능한 새로운 다윈 프린터의 부품이 출력됩니다. 이를 통해 1대의 3D 프린터를 가지고 있으면 수백 대의 3D 프린터를 만들어 낼 수 있다는 것입니다. 그러나 현재 3D 프린터의 자기 복제 능력은 완벽하지 않습니다. 다윈과 같은 3D 프린터로 자기복제 프린터를 만드는 데는 아직 한계가 있습니다. 다윈은 FDM 방식의 프린터로 플라스틱을 녹여 대상을 출력하지만 금속 부품이나 전자 부품을 출력할 수 없기 때문입니다. 이 부품들은 따로 구입해서 조립해야 합니다. 그러나 이러한 한계점은 지속적으로 개선되고 있습니다. 모든 3D프린터에는 모터가 탑재되지만, 이를 3D프린터로 출력하는 것이 최근까지는 불가능하다고 여겨졌습니다. 하지만 지난해 한 연구소에서 모터를 3D프린터로 출력하는 데 성공하면서 3D프린터의 자기복제 능력이 크게 향상됐습니다. 이러한 연구와 기술 발전을 통해 향후 더 많은 자기 복제가 가능한 3D 프린터가 나올 것으로 기대됩니다^^