마치 접착제 대신 플라스틱을 사용하는 로봇 팔이 달린 핫 글루건을 상상해 보세요. 이것이 바로 3D 프린터의 작동 원리입니다. 플라스틱 필라멘트는 녹는점까지 가열되는 프린트 헤드로 공급됩니다. 프린트 헤드는 3차원 공간에서 매우 정밀하게 움직이며 녹은 플라스틱을 인쇄 베드(플라스틱이 쌓이는 테이블) 위에 쌓습니다. 이 과정을 반복하여 3차원 형태가 만들어질 때까지 플라스틱 층을 형성합니다.
3D 모델링의 시작
3D 프린터로 인쇄되는 모든 물체는 먼저 3D 모델로 디자인됩니다. 이러한 모델은 일반적으로 팅커캐드, 퓨전 360, 스케치업과 같은 CAD 소프트웨어를 이용하여 제작됩니다. 영화나 게임에 사용되는 3D 모델 제작 방식과 약간의 차이가 있지만, 기존 3D 모델링 프로그램으로 매우 정교한 디자인을 인쇄할 수 있습니다.
3D 프린터의 큰 장점 중 하나는 사실상 무엇이든 인쇄할 수 있다는 점입니다. 일부 모델은 너무 복잡하여 전통적인 제조 방식인 몰딩이나 CNC 가공으로는 제작하기 어려운데, 3D 프린팅은 이러한 복잡한 디자인을 구현하는 데 탁월합니다. 또한, 대규모 공장의 연구개발 부서에서 실제 부품을 제작하기 위해 전체 설비를 갖추는 것보다 플라스틱으로 간단한 모델을 인쇄하는 것이 비용 효율적인 경우가 많습니다. 이를 프로토타이핑이라고 하며, 최종 제품을 테스트하기 전에 시간과 자원을 절약하며 대략적인 시제품을 만드는 데 유용합니다.
인쇄를 위한 모델 슬라이싱
3D 프린터는 복잡한 3D 메시 파일을 어떻게 인쇄해야 하는지 스스로 이해하지 못합니다. 따라서 3D 모델을 프린터가 인식할 수 있는 정보로 변환하는 과정이 필요합니다. 이 과정을 슬라이싱이라고 부르며, 모델의 각 레이어를 분석하여 프린트 헤드가 각 층을 어떻게 쌓아 올려야 하는지 정보를 제공합니다. 이 작업은 크래프트웨어 또는 아스트로프린트와 같은 슬라이싱 프로그램을 통해 진행됩니다.
슬라이서는 모델의 ‘채움’을 설정하여 내부 구조에 격자 형태를 추가하여 견고성을 높입니다. 이것은 3D 프린팅의 큰 장점 중 하나입니다. 모델 내부에 전략적으로 공기 주머니를 만들어 가벼우면서도 매우 강한 재료를 만들 수 있습니다.
슬라이서는 지지 구조도 생성합니다. 3D 프린터는 플라스틱을 허공에 쌓을 수 없기 때문에, 지지 기둥을 만들어 간격이 있는 부분을 채울 수 있도록 합니다. 지지대는 인쇄 후 제거할 수 있으며, 인쇄 과정 중에 모델이 무너지지 않도록 지지하는 역할을 합니다.
슬라이싱 과정이 완료되면, 변환된 데이터가 3D 프린터로 전송되어 인쇄가 시작됩니다.
인쇄 속도의 한계
3D 프린터의 인쇄 속도는 느린 편이며, 오늘날 3D 프린팅 기술의 주요 단점 중 하나입니다. 2D 프린터는 몇 분 안에 책 전체를 인쇄할 수 있지만, 대부분의 3D 인쇄 작업은 몇 시간, 심지어 며칠까지 걸릴 수 있습니다. 인쇄 설정이 잘못되거나 슬라이싱 과정에서 오류가 발생하면 인쇄물을 처음부터 다시 만들어야 할 수도 있습니다.
탄소 M1과 같은 더 빠른 기술도 개발되고 있습니다. 이 기술은 액체 수지에 레이저를 조사하여 인쇄물을 끌어올리는 방식으로 속도를 크게 향상시킵니다. 그러나 이러한 종류의 프린터는 훨씬 더 복잡하고 가격이 비싸며, 현재까지는 플라스틱 소재에만 사용이 가능합니다.
3D 프린터, 구매할 가치가 있을까?
만약 당신이 부품 디자인이나 인쇄에 관심이 없다면, 3D 프린터가 곧 기존 2D 프린터를 대체하지는 않을 것입니다.
대부분의 일반 소비자들이 사용하는 3D 프린터는 주로 플라스틱으로 인쇄하지만, 산업 현장에서는 거의 모든 재료를 인쇄할 수 있는 고급 프린터(고가)가 사용되고 있습니다. 심지어 인공 고기를 인쇄하는 3D 프린터도 있습니다. 3D 프린팅 기술은 매우 빠른 속도로 발전하고 있으며, 다양한 산업 분야에 큰 영향을 미치고 있습니다. 언젠가는 식용 3D 프린터로 고급 요리를 만들 수 있는 시대가 올 수 있겠지만, 현재는 취미 생활이나 산업용 기기로 사용되고 있습니다.
그러나 3D 프린터 가격이 계속 낮아지고 있으므로, 특히 작은 플라스틱 모델을 제작하는 데 관심이 있다면 재미있는 취미가 될 수 있습니다.
이미지 출처: 카카 스코카노바/셔터스톡