3D 프린터의 특징, 핵심기술

1) 3D 프린터의 특징

3d프린터란 컴퓨터 디자인프로그램으로 만든 설계도(3d모델링)대로 입체적 물체를 만들어내는 기계를 말한다. 기본적 원리로 프린터 노즐에서 잉크 대신 합성수지를 분사해 얇은 막을 쌓아올리거나 레이저를 이용해 플라스틱, 금속, 콘크리트 등을 설계도대로 깎아내는 방식을 사용한다. 다시 말해 미리 제작한 3d설계도(3d모델링)를 그대로 입체적으로 가장 바닥에서부터 얇은 막을 분사해 층층이 쌓아올려 프린트해주는 기술인 것이다. 3d데이터만 있다면 어떠한 모양도 3d프린터로 찍어낼 수 있다고 한다. 최근에는 자신이 만들고자하는 물건의 재료 배합만 정확히 입력하면 모양 뿐 아니라 색깔까지도 그대로 재연해 낼 수 있다고 한다. 지금까지 우리가 알고 있던, 우리에게 익숙한 프린터란 모니터에 나타난 글자와 그림을 종이에 그리는 기계였다. 3D프린터도 기존의 프린터와 비슷한 역할을 한다. 글이나 사진 파일을 펴놓고 ‘인쇄’ 버튼을 누르면 종이에 똑같이 그려내듯이 3차원 프린터는 특정 소프트웨어로 그린 3차원 설계도를 보고 입체적인 물건을 인쇄한다. 기록에 따르면 1980년대 초반, 미국 3D시스템즈사가 플라스틱 액체를 굳혀 물건을 만드는 프린터를 세계 최초로 개발했다고 한다.

 

그렇다면 3D프린터는 어떤 원리로 물건을 인쇄할까. 3D 프린터는 입체적으로 그려진 물건을 마치 미분하듯이 가로로 1만 개 이상 잘게 잘라 분석한다. 그리고 아주 얇은 막(레이어)을 한 층씩 쌓아 물건의 바닥부터 꼭대기까지 완성한다(쾌속조형 방식). 잉크젯프린터가 빨강, 파랑, 노랑 세 가지 잉크를 조합해 다양한 색상을 만드는 것처럼 3D 프린터는 설계에 따라 레이어를 넓거나 좁게, 위치를 조절해 쌓아 올린다. 지금까지 개발된 3차원 프린터는 1시간당 높이 2.8cm를 쌓아 올린다. 레이어의 두께는 약 0.01~0.08mm로 종이 한 장보다도 얇다. 쾌속조형 방식으로 인쇄한 물건은 맨 눈에는 곡선처럼 보이는 부분도 현미경으로 보면 계단처럼 들쭉날쭉하다. 그래서 레이어가 얇으면 얇을수록 물건이 더 정교해진다.

 

3차원 프린터에 들어가는 재료는 주로 가루(파우더)와 액체, 실의 형태다. 가루와 액체, 그리고 녹인 실은 아주 미세한 한 겹(레이어)으로 굳힌다. 이 겹들을 무수히 쌓아 올려 물건을 만드는 방식이다. 이 외에도 전문가들은 밀가루와 설탕, 초콜릿으로 과자를 쌓거나, 실과 바늘이 없이도 복잡한 패턴을 자랑하는 옷을 짓거나, 여러 약품을 적절하게 섞어 알약 한 알로 압축하거나, 김이 모락모락 나는 초콜릿 음료가 처음부터 머그컵에 담겨 나오는 등 을 실현시키고 있다. 물론 이 모든 일은 인쇄 버튼만 누르면 이뤄진다.