4차산업의 대표주자 3D프린터

4차산업의 3D프린터란 ?

 

3D프린터 신도리코 DP200

 

3D프린터는 현대 제조 기술의 중요한 혁신 중 하나로, 디지털 모델을 사용하여 실제 객체를 만드는 컴퓨터 주도 제조 기술이빈다. 이 기술은 2D프린터와는 다르게 고체 물체를 층층이 쌓아 올려서 제작합니다. 3D프린터는 다양한 산업 분야에서 활요오디며, 제조 과정을 간소화하고 저렴하게 제품을 생산할 수 있는 장점이 있습니다.

 

3D프린터는 3차원 디지털 모델을 사용하여 실제 객체를 생성하는 기술입니다. 이기술을 사용하려면 먼저 3D 소프트웨어를 사용하여 원하는 3차원 모델을 디자인합니다. 디자인이 완료되면 3D프린터가 이 모델을 읽고 해석하여 실제 객체로 만들어내는 과정을 거칩니다. 

 

프린터는 여러가지 소재를 사용하여 모델을 층층이 쌓아가면서 객체를 생성합니다. 이때 사용되는 소재에는 플라스틱, 금속, 세라믹, 실리콘 등 다양한 종류가 있으며, 선택한 소재에 따라 제품의 특성과 용도가 달라집니다. 층마다 소재를 정교하게 적층함으로써 3D프린터는 디자인된 객체를 정확하게 재연할 수 있습니다.

 

이러한 3D프린터는 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. 제조업에서는 프로토타입 제작, 부품생산, 커스터마이징 된 제품 제작등에 사용됩니다. 3D프린터를 이용하면 제품 개발 과정이 더욱 효율적이고 경제적으로 이루어질 수 있습니다. 의료 분야에서는 조직과 장기의 3D모델을 생성하여 의료 진단 및 수술 계획에 활용되기도 합니다. 건축 분야에서는 건축 모델 제작과 시각화에 사용되며, 예술 분야에서는 조각 작품등의 창작에 사용될수 있습니다.

 

3D 프린터의 종류

 

뱀부 P1P 요즘 가장 FDM프린터중 핫한 제품이다.

3D프린터는 여러 가지 종류와 기술로 제작되고 있습니다. 다양한 종류의 3D프린터는 사용하는 소재, 작동 우너리, 제조 기술 등에 따라 다양한 특징과 장단점을 가지고있습니다. 일반적으로 사용되는  주요한 3D프린터 종류를 설명하겠습니다.

 

1. Fused Deposltion Modeling(FDM)  프린터 : FDM 프린터는 플라스틱 필라멘트를 사용하여 물건을 제작합니다. 프린터는 필라멘트를 가열하여 녹여 물체의 층을 만들고, 이 층으 ㄹ쌓아 올려 실제 객체를 형성합니다. FDM 프린터는 비교적 가격이 저렴하고 사용하기 쉬우며, 다양한 소재와 색상의 필라멘트를 사용할 수 있습니다. 가장 보편적으로 널리 알려져있고, 온라인 동호회나, 각 교육기관쪽에서 가장 무난하게 사용할수있는 프린터입니다.
2. Stereolithography (SLA) 프린터 : SLA프린터는 광경화 재료를 사용하여 객체를 제작합니다. 프린터는 광원을 사용하여 액체 광경화 수지를 광경화시켜서 층을 형성합니다. SLA프린터는 고해상도와 부드러운 표면 마감을 제공하며, 정교한 세부 사항을 재현할 수 있습니다. 하지만 재료 비용이 비교적 높고 프린팅 속도가 느릴수 있습니다.
3. Selective Laser Sintering (SLS) 프린터 : SLS프린터는 고열 레이저를 사용하여 분말 소재를 응축시켜 객체를 형성합니다. 프린터는 층마다 분말을 적층하고, 레이저를 조준하여 분말을 응축시킵니다. SLS 프린터는 다양한 소재, 특히 고열 강성 소재에 적합하며, 복잡한 형상과 내구성이 요구되는 제품을 만들 수 있습니다.
4. Digital light Processing (DLP) 프린터 : DLP 프린터는 광경화 재료를 사용하며, 특별한 프로젝터나 빔으로 광을 조사하여 층을 형성합니다. DLP 프린터는 높은 정확도와 고속 출력 속도를 제공하며, 대형 오브젝트 제작에도 유용합니다. 그러나 DLP프린터의 경우 해상도가 높을수록 제작 시간이 증가할 수 있습니다.
5. Multi Jet Fusion (MJF)  프린터 : MJF프린터는 열과 접착제를 사용하여 객체를 제작합니다. 프린터는 층마다 접착제를 스프레이하고 열을 가하여 분말을 응축스킵니다. MJF 프린터는 높은 속도와 정확도를 제공하며, 강성과 세부 사항을 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다. 이 외에도 다양한 3D프린터 기술과 종류가 있으며, 기술의 발전과 연구에 따라 새로운 종류의 3D프린터가 등장할 수 있습니다. 선택할 3D프린터는 제작 목적, 예산, 필요한 해상도, 소재 요구등을 고려하여 결정해야 할것입니다.

 

레진 프린터 프로즌소닉 출처: 코코쓰리디

 

FDM 방식의 3D프린터에는 PLA,ABS와 같은 소재가 흔하게 사용되고있습니다. PLA와 ABS 제품의 차이점을 알아보겠습니다.

 

PLA : PLA는 3D 프린팅에 널리 사용되는 하나의 소재입니다. PLA는 (Polyactic Acid)의 약자이며, 옥수수나 사탕수수와 같은 식물성 원료에서 추출되는 생분해성 고분자 소재입니다.

 

PLA는 3D프린터에서 많이 사용되는 이유는 다음과 같습니다.

 

1. 사용이 편리하고 안전한 소재 : PLA는 비족성 소재로 간주됩니다. 그래서 많은 사용자들이 이 소재를 선호하며, 집 안에서도 안전하게 사용할수 있습니다.
2. 친환경적인 소재 : PLA는 생분해성 소재로 분해되기 쉽고, 지구 친화적입니다. 산업적으로 생산된 PLA는 일정 기간 내에 자연에서 분해되는 소재입니다. 
3. 좋은 인쇄 성능과 마무리 품질 : PLA는 3D프린터에서 인쇄하기에 적합한 소재로 알려져 있습니다. 인쇄 중에 거의 냄새가 나지 않으며, 부드럽고 정교한 표면 마감을 제공합니다.
4. 다양한 색상과 종류 : PLA는 다양한 색상과 투명도 옵션을 제공합니다. 또한, PLA 소재를 혼합하여 강도나 특정 특성을 조절할 수 있스비다.

PLA는 프로토타입, 개인용 프로젝트, 교육용 모델, 장식품 및 소비자 제품을 만드는데 널리 사용됩니다. 그러나 PLA는 열에 비교적 민감하며, 고온에서 변형될 수 있습니다. 따라서 고온 환경에서 사용되거나, 높은 강도나 내열성이 필요한 용도에는 다른 소재가 더 적합할 수 있습니다.

 

ABS는 3D프린팅에 많이 사용되는 열가소성 고분자 소재입니다. ABS는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 강성과 내구성을 갖춘 소재로 알려져 있습니다.

 

ABS 소재는 다음과 같은 특징과 장점을 가지고 있습니다.

 

1. 강도와 내구성 : ABS는 높은 강도와 내구성을 가지고 있어, 3D프린트된 제품이 경추되거나 파손되지 않도록 해줍니다. 이러한 특성은 부품, 기계 요소, 자동차 부품 등과 같은 튼튼한 제품을 만들 때 유용합니다.
2. 열가소성: ABS는 열에 대한 내성이 있어, 높은 온도에서도 안정적으로 사용할 수 있습니다. 이는 엔진 부품, 전자 제품, 가전 제품 등 온도가 높은 환경에서 사용 되는 제품에 적합하다는 의미입니다.
3. 가공성 : ABS는 가공하기 쉬운 소재로 알려져 있습니다. 이는 3D프린터에서 소재를 적층하여 제품을 형성하느 ㄴ과정에 적합하며 다른 가공 작업에도 유연하게 대응할수 있습니다.
4. 다양한 색상과 표면 마감 :  ABS는 다양한 색상을 제공하며, 인쇄된 제품에 부드럽고 매끄러운 표면 마감을 제공할 수 있습니다. 이는 제품의 외관을 개선하고, 디자인적인 요소를 강조하는데 도움이 됩니다.

ABS는 자동차 부품, 전자 제품, 가전 제품, 완구, 케이스 및 컨테이너 등 다양한 제품을 3D프린팅할 때 널리 사용됩니다. 그러나 ABS는 인쇄 과정에서 나는 특유의 냄새와 열에 의해 변형될 수 있는 특성이 있으므로, 적절한 환기와 열 관리 가 필요할 수 있습니다. 또한 ABS의 인쇄 온도와 접착력 등을 조절하는데 주의가 필요하며, 인쇄 플랫폼의 열화나 균열 등의 문제도 주의해아 합니다.

 

이상 4차산업의 3D프린터에대해 간략하게 소개해드렸습니다. 3D프린터는 혁신적인 제조 기술로써, 다양한 산업 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 이 기술은 우리의 상상력을 현실로 만들어 주며, 제작 과정을 간소화 하고 비용을 절감하는 데 도움을 줍니다. 3D 프린터를 통해 우리는 복잡한 형상의 제품을 제작하고, 맞춤형 디자인을 실현할 수 있습니다.

 

그러나 3D프린팅은 여전히 발전 중인 기술이기도 합니다. 더 나은 소재, 높은 해상도, 더빠른 인쇄 속도 등을 위해 계속해서 연구와 개발이 이루어지고 있습니다. 또한 산업 및 교육 분야에서 3D프린터를 보다 널리 활용하기 위한 지원과 교육이 필요합니다.

 

3D프린터는 우리의 창의력과 혁신력을 끌어올리는 강력한 도구입니다. 더 많은 사람들이 이 기술을 접근하고 활용할 수 있기를 바랍니다. 우리는 새로운 가능성을 탐색하며, 미래의 제조 산업과 혁신적인 변화를 기대할 수 있습니다. 3D프린터가 우리의 세상을 더욱 다채롭고 창조적으로 만들어 줄 것입니다.

 

감사합니다.

신도리코 DP200