3D프린트의 종류, 활용사례

소재압출 방식

소재압출 방식은 3D 프린팅 재료를 압출해 쌓아올리는 방식으로 조형한다. 학교 미술시간에 배운 찰흙으로 그릇 만들기 와 유사하다. 찰흙을 가늘게 말고, 빙 둘러 쌓으면 그릇이 된다. 소재압출 3D 프린터의 원리도 이와 같다. 소재경화 방식은 재료를 조금씩 굳혀 원하는 모양을 만든다. 재료는 레이저로 굳히는 금속 분말, 빛을 쬐면 굳는 광경화 수지 등 다양하다.

소재압출 3D 프린터는 구조가 간단해 만들기도, 다루기도 쉽다. 크기가 큰 조형물을 만들 경우에도 소재압출 3D 프린터가 유용하다. 3D 프린터 본체와 소재 가격대도 낮아 경제적이다.

다만, 소재압출 3D 프린터 인쇄물의 품질은 소재경화 3D 프린터의 그것보다 떨어진다. 재료를 쌓아올리는 만큼 인쇄물 표면이 거칠고, 인쇄 후 서포터와 표면을 처리하는 후가공 절차도 필요하다. 복잡한 형태·구조 인쇄물도 만들기 어렵다. 교육·취미용 3D 프린팅 펜은 소재압출 3D 프린터에 속한다. 글루건과 유사한 원리로, 필라멘트를 고열 노즐에서 녹여 원하는 제품을 그리고 만든다.

소재경화 방식       

3D 프린터

 

소재경화 3D 프린터는 부피가 크고 큰 인쇄물을 만들기 어렵다. 본체 가격이 수백만원 에서 수억원 대에 이를 정도로 비싸고, 소재 가격도 높아 대개 산업용으로 쓰인다.반면, 소재경화 3D 프린터의 인쇄물 품질은 아주 우수하고 후가공 절차도 훨씬 간단하다. 재료를 굳혀서 만드는 덕분에 1mm 이하 작은 크기나 정교한 무늬도 거뜬히 만들어낸다. 재료에 색상을 첨가하면 인쇄 단계에서 결과물에 색상을 입히기도 쉽다.

3D 프린터가 있으면 소재도 있다 소재로는 대부분 플라스틱 수지가 활용되는데, 최근에는 친환경 수지 가 각광 받고 있다. 3D 프린터는 열을 사용해 소재를 다루는 만큼, 사용 시 자칫 유해물질이 생길 수 있다. 친환경 수지는 옥수수를 비롯한 유기물질로 만들어 인체에 무해하다.

금속 도 3D 프린터 주요 소재이다. 분말 형태로 가공해 고열 혹은 레이저로 녹이는 방식이다. 금속마다 용융점과 강도가 모두 다르니, 활용 분야에 따라 각기 다른 금속 소재를 사용하면 된다. 고강도 철이나 가벼운 알루미늄, 인체 무해한 티타늄이 주로 활용된다. 3D 프린터에 따라서는 종이, 세포, 모래 등 독특한 재료를 활용하기도 한다.

활용사례

3D 프린터는 얼마나, 어떻게 쓰이고 있을까 최근 3D 프린터로 집을 하루 만에 지어 화제가 됐다. 사실, 이 기술은 3~4년 전 이미 발표됐다. 골조 위에 기계가 콘트리트를 덧씌우는, 일종의 대형 소재압출 3D 프린터 로 보시면 된다. 현재는 창문이나 전기 배선 등을 사람이 직접 시공해야 하지만, 각기 다른 작업을 하는 여러 대의 3D 프린터를 응용하면 집 한 채를 완전히 3D 프린팅하는 것도 불가능은 아니다.

바이오 3D 프린팅 기술은 우리 삶의 질을 높여줄 것이다. 사람의 뼈, 관절, 혈액에 심지어 장기까지 복제할 수 있는 기술이다. 이미 인체 무해한 티타늄 소재 관절, 두개골 등이 임상 실험을 마친 상태이다. 관절이나 뼈를 3D 프린팅하면, 환자 몸의 특성이나 환부에 따라 맞춤형 보조 기구를 만들 수 있다. 수술 정확성이 대폭 높아지는 셈이다. 우리나라에서는 사지절단 장애인을 위해 3D 프린팅 전자 의수(기계 손)를 제작한 메이커의 사연이 화제가 되기도 했다.

앞으로는 혈관이나 장기 등 신체 조직도 3D 프린팅하는 시대가 온다. 사람에게서 세포를 추출하고, 배양을 거쳐 바이오 3D 프린팅 재료를 만든다. 이후 3D 프린팅 기술로 장기를 비롯한 신체 조직을 만드는 원리이다. 장기 3D 프린팅 역시 연구가 활발하고 실제 인쇄 제품도 있다.

금속 3D 프린팅 기술도 날이 갈수록 발전하고 있다. 초기 금속 3D 프린팅 기술은 단순히 부품 일부를 만드는 수준이었지만, 지금은 복잡한 비행기 엔진 혹은 자동차 내연기관의 모든 부품을 3D 프린팅하는 단계에 이르렀다. GE, 보잉 등 유수의 제조 기업들이 금속 3D 프린팅으로 시제품을 만들고 있다.