3D 프린터의 작동 방식, 간단히 이해하기!

최근 3D 프린터의 활용 분야가 확대되며 다양한 분야에서 3D 프린터가 크게 각광받고 있습니다.

3D 프린터는 1980년대 초 미국의 3D 시스템즈 사에서 플라스틱 액체를 굳혀 만드는 방식을 개발하면서 등장하게 되었는데요, 초기에는 기업에서 어떤 물건을 제품화하기 전에 시제품을 만들기 위한 용도로 사용되었다고 합니다.

그렇다면 3D 프린터는 정확히 무엇이고 어떻게 활용될까요?

3D 프린터란 3D 스캐너 또는 3D 모델링 프로그램으로 만든 3차원 도면을 기반으로 실물의 입체 모양을 직접 만들어 내는 기계를 말합니다. 3D 프린터를 이용하면 거의 모든 걸 만들어낼 수 있기 때문에 일명 산타클로스 머신이라고 부르기도 한다고 합니다. 3D 프린터가 사용하는 재질은 플라스틱, 티타늄, 철강합금으로 구성되며 가격은 1000만원부터 산업용 10억 원까지 다양합니다. 용도 역시 의학, 우주, 자동차 등 다양한 분야에 두루 활용되며 맞춤형 제조가 용이하고 개발시간 단축이 가능하다는 장점이 있습니다. 

3D 프린터의 제작 단계는 크게 1) 프린팅 2) 모델링 3) 피니싱의 세 단계로 나누어집니다. 이 세 단계 중 입체를 만드는 방식에 따라 3D 프린터의 종류가 달라지는데 크게 적층형, 절삭형이 있습니다. 그 중 적층형이 가장 많이 사용됩니다.

이 적층형 방식은 또 다시 FFF방식과 FSLA 방식 두 가지로 나뉩니다.

FMD(FFM) Fused deposition modeling, 즉 녹여서 쌓는 법을 뜻하는 이 방식은 가장 많이 사용되는 방식으로 처음에는 FDM 방식으로 불렸으나 특허권 문제로 FFF방식으로 통용된다고 합니다. 이 FFF 방식은 특수 플라스틱을 젤 형태로 사출하고 이를 xyz축으롤 움직이면서 쌓아서 형태를 만드는데요, 이때 사용되는 특수재료로는 보통 ABS, PLA를 사용합니다. FFF방식은 재료를 Filament Spool 에 감아서 Extruder을 통해 노즐로 들어가게 하고, 200도 이상의 Heater Block에 의해 달궈진 노즐을 통과하며 젤, 액체 형태가 되는 원리입니다.

두 번째로 자주 사용되는 방식은 FSLA 방식입니다. FSLA는 레진(resin)이라고 하는 UV(Ultra Violet, 즉 자외선) 경화성 포토폴리머에 UV 레이저를 쏴서 한번에 한 층(layer)씩 굳혀가는 적층형 제조 과정의 일종입니다

***DLP 빔 프로젝트를 이용하면 레이저를 쏘는 부분을 쉽게 구현가능

지금까지 3D 프린터에 대해 알아보았습니다!