3D 프린팅이란 - 고양스마트시티 3D 프린팅 수업 1주차 요약 메모

※ 본 게시물은 고양시스마트시티에서 주관한 3D 프린팅 관련 8주 무료 수강을 듣고 정리한 글입니다. 

※ 강의 시간 중 요약이라 문장이 정확하지 않고  문맥이 불분명할 수 있으며 오타가 보일 수도 있습니다. 

3D 프린팅이란? 

재료를 한 층씩 쌓아 제작하는 방식, 적층가공(Additive Manufacturing) 방식을 말한다. 

기존 방식은 절삭가공으로, 재료를 자르거나 깎아서 생산했다. (Subtractive Manufacturing) 

예전에는 RP(Rapid Prototype)이라고 불렀으며,  

신속 조형 또는 쾌속 조형이라고도 한다. - 3D CAD 

NC는 수치제어기술 - 2D CAD 

국내 3D프린터 완제품 판매 브랜드는 큐비콘과 신도리코가 있다. 

브랜드가 아니어도 자체제작/조립으로도 많이 사용하고 있다.

3D 모델링 데이터

1984년 찰스 헐이 SLA 방식 3D 프린터를 최초 개발했다.

현재는 3D Systems 의 CEO 이다.

3D 프린팅의 개요

1단계 아이디어

2단계 모델링

3단계 3D 프린팅

4단계 후가공

아이디어를 정리한 후 모델링 작업을 하고 3D 프린팅 후 필요한 후가공을 하여 완성한다.

모델링 방법

- 3D 스캐너

- 3D 모델링 프로그램

- 만들어낸 3D 데이터를 3D프린터가 인식할 수 있는 STL 파일로 변환하는 과정

3D 프린팅

- STL 파일을 Slicing Software를 이용해 프린터가 인식할 수 있는 팦일로 변환

- 변환된 데이터를 3D프린터에서 재료를 빛에 의해 굳히거나 재료를 쌓아나가는 방법으로 물체를 만들어내는 과정

- 프린터마다 슬라이싱 소프트웨어가 있으나 자작품인 경우 오픈소스인 큐라 Cura 를 이용한다.

후가공

- 훈증(녹여서 뽀샤시하게 처리하는 방법) 

- 사포

- 채색 

3D프린팅 재료

고체, 가루, 액상, 종이 등등의 재료가 있다.

종이나 가루의 경우 바로 칼라로 프린팅이 가능하다.

- 분말 : SLS - 레이저를 쏴서 굳히는 방식으로, 독일에서처음으로 시도했다.

- 액상 : SLA / DLP - 광경화수지 조형 방식 / SLA 는 3D Systems 찰스 헐 CEO 가 처음으로 시도 / DLP 는 Digital Light Processing의 약자로 렌즈를 통해 빔을 쏴서 굳히는 방식, 현재는 크기가 작아 반지와 같은 작은 제품만 제작이 가능하다. 

LCD로 굳히는 방법도 개발 중인데 큰 제품이 가능하다고 함.

- 고체 : FDM 응용 압출 적층 모델링(Fused Deposition Modeling)이라고 부르거나 FFF(보급형)라고 부르기도 함

산업용으로는 Stratasys사에서 생산 판매하고 있으나 비싸다.

고체 중 재료에 따라 PLA / ABS : PLA는 녹말로 만든 이쑤시개 같은 인체에 무해한 원료를 사용한 재료, ABS는 화학재료

재료 공급 방식에 따라 

보우덴 방식 - 재료를 옆에서 밀어 넣어주는 방식, 익스트루더가 멀리에서 재료를 밀어준다. 

노즐만 움직이기 때문에 속도가 빠른 장점이 있다.

다이렉트 재료 공급 방식 - 익스트루더가 노즐 위에 붙어 있어 토출 압력이 정확히 전달되고 출력물 퀄리티가 좋다.

PolyLactic Acid : PLA / 옥수수, 사탕수수, 주원료, ABS 보다 성형온도가 낮아 끈끈한 성질이 적고 견고

ABS : 강도가 우수, 플라스틱 아크릴계 도료 페인팅 가능, 후가공이 쉽다

용어

적층 두께 : Layer Accuracy (수치가 작을 수록 밀도가 높아 품질이 좋아지고 출력 시간은 오래 걸린다) 

적층 피치, 레이어 두께, 레이어 해상도 등으로 부름

일반노츨 0.4 ... max

0.05

0.3

빌드 사이즈 Build Size

X축의 길이 Y축의 길이 높이에 따라서 출력물 크기를 알 수 있따. 

모델링 사이즈, 최대 조형 크기, 빌드 볼륨 등으로 부름 

3D 프린팅 응용

현재 3D 프린팅은 산업 전반에 쓰이고 있음

항공분야 : 보잉의 경우 항공기 부품을 3D프린팅을 이용하고 있음, 재고를 많이 안가지고 있음

자동차분야 : 시제품 

우주분야 

건축분야 : 크레인 처럼 생긴 기계가 시멘트를 부어주어 만드는 형태 ....

의료분야 : 두개골(티타늄), 안구, 보청기(귀속 스캔), 의족, 의수

패션분야 : 패션쇼, 신발

예술분야 : 조각

일상생활 : 생활용품 들 

음식분야 : 

3D 모델링 프로그램 종류

Autodesk 123D Design (무료)   https://autodesk-123d-design.en.lo4d.com/

Fusion 360 (유료)                   https://www.autodesk.co.kr/solutions/3d-modeling-software

TinkerCAD                            https://www.tinkercad.com/

123D Design 마우스 사용법

마우스 오른쪽 버튼 - 화면 시점 회전

휠 버튼 - 확대 축소 / 휠을 누른 상태에서 움직이면 이동

횐쪽 버튼 - 선택

123D Design 용어 정리

Solid : 부피를 가지는 형태로 만들어 진 것

Profile : 닫혀 있는 2차원 면 / 부피를 가지지 않으나 Solid로 변환 가능한 면 

Line : 직선, 곡선 등 닫혀 있지 않은 선 / 부피를 갖고 있지 않고 Solid로 변환 불가능

Entity : 결합된 Solid를 전체에서 일부분의 Solid를 개체라고 한다.