3D프린터의 종류

3D 프린터, 어떤 종류가 있을까요? 우리 책상 위 작은 공장 이야기!

안녕하세요! 혹시 3d 프린팅에 대해 들어본 적 있나요? 3d 프린팅이란, 3차원 설계도를 가지고 입체적인 물건을 실제로 만들어내는 모든 과정을 말해요. 그리고 이 멋진 일을 가능하게 해주는 도구가 바로 3d 프린터랍니다.

이 기술을 설명할 때 자주 사용되는 그림이 있어요. 마치 사용자 책상 위에 작은 공장이 있는 것처럼 보여주죠. 실제로 우리 책상에서 공장을 돌리는 건 어렵지만, 3d 프린터 덕분에 가능해진 이야기랍니다. 컴퓨터로 원하는 물건의 디자인 데이터를 만들고, 그 데이터를 3d 프린터로 보내면 되거든요. 그러면 마치 나만의 공장에서 물건을 생산하는 것처럼, 책상 위에서 필요한 것들을 만들 수 있게 되는 거죠.

그럼 3d 프린터로 어떤 걸 만들 수 있을까요? 아주 큰 자동차나 사람의 장기 같은 건 아직은 어렵겠죠. 하지만 의자나 작은 소품들은 충분히 만들 수 있답니다. 정말 신기하죠?

3D 프린팅, 시작하려면 뭐가 필요할까요?

자, 그럼 3d 프린팅을 시작하려면 어떤 것들이 필요할까요? 마치 요리를 하려면 재료가 필요한 것처럼, 3d 프린팅에도 준비물이 필요하답니다. 가장 먼저 필요한 건 바로 데이터예요. 이 데이터를 만들기 위해서는 소프트웨어가 필요하죠.

소프트웨어를 이용해서 원하는 모양의 데이터를 만들었다면, 이제 3d 프린터가 이해할 수 있는 언어로 바꿔줘야 해요. 그게 바로 g 코드라고 하는 데이터랍니다. 이 g 코드는 슬라이스 프로그램이라는 특별한 프로그램을 통해서 만들 수 있어요. 마치 우리가 영어를 번역하는 것처럼, 슬라이스 프로그램이 3D 모델링 데이터를 g 코드로 변환해 주는 거죠.

우리 주변에서 흔하게 볼 수 있는 슬라이스 프로그램으로는 큐라가 있어요. 유료 프로그램으로는 심플리파이 쓰리디(Simplify3D)를 사용하기도 하죠. 이렇게 슬라이스 프로그램으로 g 코드를 만든 후에, USB나 메모리 카드를 이용해서 3d 프린터로 보내주면 드디어 출력을 시작할 수 있답니다.

가장 흔하게 만나는 FDM 방식, 필라멘트가 녹아서 쌓여요!

우리가 주변에서 가장 흔하게 접할 수 있는 3d 프린터 방식은 바로 FDM 방식이에요. 이 방식은 필라멘트라고 하는 재료를 사용해요. 필라멘트는 보통 열을 가하면 녹는 플라스틱이랍니다. pla나 abs 같은 것들이 있죠.

FDM 방식은 이 필라멘트를 녹여서 한 층 한 층 쌓아 올리는 방식으로 물건을 만들어요. 마치 케이크를 만들 때 층층이 쌓는 것처럼 말이죠. 이렇게 한 층씩 쌓아서 물건을 만드는 방식을 적층 제조라고 부른답니다. 산업 현장에서는 AM 또는 어댑티브 매뉴팩처링이라고도 해요.

필라멘트가 노즐을 통해 나올 때는 아주 얇게 나와요. 보통 1.75mm 필라멘트를 사용하는데, 노즐을 통과하면 약 0.3mm~0.4mm 두께로 나오죠. 이 얇은 두께로 한 층씩 차곡차곡 쌓아 원하는 모양을 만드는 거예요.

FDM 방식에서는 필라멘트를 녹이는 온도가 아주 중요해요. pla는 보통 190도에서 220도 사이에서 녹이고, abs는 230도에서 250도 정도에서 녹인답니다. 특수 필라멘트를 사용할 때는 제조사에서 권장하는 온도를 꼭 확인해야 해요. 그리고 출력 중에 출력물이 떨어지지 않도록 히트 베드를 사용하는데, 이건 마치 전기장판처럼 열을 이용해서 출력물을 바닥에 잘 붙어있게 해준답니다. pla는 히트 베드 온도를 70도 정도로, abs는 100도에서 120도 정도로 사용해요.

빛으로 굳히는 DLP와 SLA 방식, 어떤 차이가 있을까요?

다음으로 알아볼 방식은 DLP 방식과 SLA 방식이에요. 이 두 가지 방식은 FDM 방식과는 다르게, 빛이나 레이저를 사용해서 물건을 만들어요. 사용하는 재료도 필라멘트가 아닌 광경화성 수지, 또는 레진이라고 부르는 액체 재료랍니다. 이 액체 재료는 빛이나 레이저가 닿으면 딱딱하게 굳는 성질을 가지고 있어요.

DLP 방식은 마치 빔 프로젝터처럼 빛을 쏴서 빛이 닿는 부분만 굳히는 방식이에요. 사진처럼 한 번에 한 층 전체를 빛으로 굳히기 때문에 전사 방식이라고도 부르죠.

SLA 방식은 빔 프로젝터 대신 레이저를 사용해요. 레이저 빔의 굵기에 따라 얼마나 정밀하게 출력할 수 있는지가 달라진답니다. 레이저가 닿는 부분만 광경화성 수지가 굳어서 모양을 만들어요.

그럼 DLP 방식과 SLA 방식의 가장 큰 차이점은 뭘까요? 바로 출력 시간과 정밀도예요. DLP 방식은 한 번에 넓은 면적을 굳히기 때문에 SLA 방식보다 훨씬 빨라요. 하지만 정밀도는 SLA 방식이 더 뛰어나죠. SLA 방식은 레이저로 아주 얇고 정교하게 굳히기 때문에 작고 섬세한 물건을 만드는 데 유리하지만, 레이저가 직접 움직이며 모든 부분을 굳혀야 해서 시간이 더 오래 걸린답니다.

가루를 굳히는 SLS 방식, 숨어있는 출력물을 찾아봐요!

마지막으로 알아볼 방식은 SLS 방식이에요. 이 방식은 분말 가루를 재료로 사용한답니다. 분말 가루에 레이저나 본드 같은 힘을 이용해서 필요한 부분만 딱딱하게 굳히는 방식이에요. 얼마나 고르고 얇게 가루를 펴는지가 출력물의 정밀도를 결정해요.

SLS 방식의 재미있는 특징은 출력물이 가루 속에 숨어있다는 거예요. FDM 방식처럼 바로 눈에 보이는 게 아니라, 한 층씩 가루를 쌓고 필요한 부분만 굳히다 보니 출력물이 가루 속에 파묻혀 있는 거죠. 그래서 출력이 끝나면 숨어있는 출력물을 찾아내야 해요. 이때는 분진 마스크처럼 가루에 대한 대비를 하고 찾아야 한답니다.

다양한 3D 프린터 방식, 결국은 '쌓는' 기술이에요!

지금까지 FDM, DLP, SLA, SLS 이렇게 네 가지 주요 3d 프린터 방식을 알아봤어요. 물론 이 외에도 LOM이나 DM, 폴리젯 등 다양한 방식들이 있답니다. 하지만 이런 다른 방식들도 결국은 앞에서 본 4가지 방식에서 좀 더 발전하거나 산업적으로 사용하기 위해 변화한 거라고 볼 수 있어요.

그리고 어떤 방식이든 모든 3d 프린터의 가장 중요한 공통점이 있어요. 바로 적층 제조 방식이라는 거예요. 기억나시죠? 한 층 한 층 재료를 쌓아 올려서 물건을 만드는 방식이라는 뜻이에요. FDM은 필라멘트를 녹여 쌓고, DLP나 SLA는 광경화성 수지를 빛이나 레이저로 굳혀 쌓고, SLS는 분말 가루를 굳혀 쌓는 것처럼 말이죠.

어떤 3d 프린터를 사용하든, 결국은 이 '쌓는' 기술을 이용해서 원하는 모양을 만들어내는 거랍니다. 3d 프린팅의 세계, 정말 흥미롭죠?