쾌속 조형에서 대량 생산까지

3D 프린팅은 실제로 새로운 것이 아니다. 3D 프린터는 시제품 제작에서 대량 제작으로 옮겨가고 있는데, 크기가 커지고 작업 속도가 빨라진 덕분이며, 재료의 다양성도 커지고 있다.

위르겐 슈라이어

절삭, 성형, 펀칭, 분리 등 전통적인 가공법은 뉴스가 될 수 없다. 그에 비해 3D 프린팅은 저녁 뉴스의 헤드라인이 될 수 있다. 요즘은 누구나 쉽게 3D 프린팅을 할 수 있다. 3D 프린터는 구매할 수 있는 정도의 가격대이고, 조금만 연습하면 제대로 매력적인 결과를 표출할 수도 있다. 할머니를 위한 진주 목걸이, 연인을 위한 꽃병 그리고 어린이들을 위한 스타워즈의 다스베이더를 누구나 만들 수 있다. VDW(독일 공작기계협회) 회장인 빌프리드 쉐퍼 박사가 언급한 것처럼, 누구나 가정에서 집안의 설비 부품을 만들어낼 수 있다는 이야기들은 그 사이 사그라졌지만, 이해하기 쉬운 “3D 프린팅“이라는 이 개념이 대중들 사이에 퍼진 것은 사실이다. 요즘은 3D 프린팅의 논의가 오히려 산업적 제작을 중심으로 돌아간다. 그러니까 쾌속 조형이나 툴링에서 벗어나 쾌속 제작 방향으로 진행되고 있다. 

Objet1000 Plus연구실용 전문 3D 프린터
Objet 1000 Plus는 Endur덕분에 고속 모드로 매끈한 표면을 지닌 내구성 있는 부품을 제작할 수 있다

시제품에서 양산 제작으로

올해 2월 VDW가 주최했던 금속 가공 박람회 Metav 박람회 “적층 가공 영역“에서 적층법, 재료 그리고 서비스에 이르기까지 모든 영역을 보여주었고, 모든 분야의 생산 기술에 대해 제공할 수 있는 방법을 보충하였다. 특히 기계, 비행기, 자동차, 공구 제조, 의료 기술 분야에서 3D 프린팅은 아직은 적층 가공이 대량 제작에는 적합하지 않다 하더라도 플라스틱이나 금속을 이용한 진정한 제조 기술로 자리잡아 가고 있다. 아직까지 대량 제작이 적합하지 않은 것은, 3D 기계들이 쾌속(rapid)이라고 할 수는 없는 아직은 완전히 빠르지는 않기 때문이다. 그러나 항공기나 럭셔리한 자동차의 부품처럼, 소량 양산은 오히려 경제적으로 제작할 수 있고, 특히 3D 프린터의 크기도 예전보다 커졌다. 좋은 예시로 올해 4월에 선보인 Stratasys의 3D 제작 시스템 Objet 1000 Plus이다. 이 제품은 대형 부품도 제작이 가능하며, 크기가 1000 mm × 800 mm × 500 mm으로, 프린팅 블록의 움직임이 개선되어 종래 제품들 보다 효율적이라고 한다. 과거 모델에 비해 프린팅 속도도 최대 40% 정도 빨라졌다. 이 프린터는 전반적으로 관찰이 필요하지 않고, CAD 데이터를 통해 여러 재료로 이루어진 부품을 한번에 만들어 낸다. 이 부품들은 어떠한 사이즈에서도 섬세한 디테일과 복잡한 형상이 유지되면서 제작되는 것이 특징이다. 

Realizer
신형 SLM 125는 디자인 면에서 기존 디스크톱 머신 SMLM50을 따랐다

연구실용 전문 3D 프린터

플라스틱을 이용하는 3D 프린팅에서 또 하나의 새로운 제품이 출시되었다. 바로 Envision-Tec의 3D-DLP 제작 시스템 Perfactory Micro XL로, 이 제품은 배포 프로그램에 Distributor RS Components를 포함하고 있다. 이 전문 프린터는 콤팩트한 하우징 안에서 고해상도 프린팅을 제공하며, 연구실이나 사무실 책상에 놓고 사용할 수 있다. 크기가 100 mm × 75 mm × 100 mm로 산업적 및 상업적 용도로 사용이 가능하고, 다양한 ABS 플라스틱으로 프린팅할 수 있다. 

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전문적인 3D-DLP 제작 시스템인 Perfactory Micro XL은 콤팩트한 하우징 안에서 고해상도 프린팅을 제공한다. 연구실이나 사무실 책상 위에 놓고 사용할 수 있다

한편, 금속 부품의 제작을 원한다면, Euromold 2014에 선보였던 SLM 125가 적합하다. 제조사 Realizer에 의하면, 현재 이 콤팩트한 제품을 공급할 수 있다고 한다. 분말 처리 시스템이 내장된 이 기계는 125 mm × 125 mm × 200 mm의 크기로, 소형 부품의 적층 가공에 사용할 것을 권장한다.

3D 프린팅으로 가공할 수 있는 재료가 플라스틱과 금속뿐만은 아니다. Lithoz는 세라믹 부 3D 프린팅에 집중하고 있다. 하노버 박람회에서 센세이션을 일으켰던 Cerafab 7500은 낱개든 소량 양산이든 작동이 가능한 고성능 세라믹 부품을 제작하기에 완벽한 시스템을 제공한다. LCM(Lithography-based Ceramic Manufacturing, 석판 인쇄술에 기초한 세라믹 제조기술)을 채용한 덕분에 “프린트된” 부품들은 기존 방식으로 제작된 세라믹 부품들과 재료 특성이 동일하다.

유리도 프린팅할 수 있다

최근에 3D 프린팅 분야에서 관심을 받는 새로운 재료가 있는데, 지금까지 3D 프린터에서 가공이 봉쇄되어 있던 재료 유리이다. MIT의 연구원들이 G3DP라고 부르는 새로운 방법을 개발하였는데, 이 방법은 투명한 유리를 3D 프린팅할 수 있다. 이를 위해 자체 개발한 3D 프린터는 특수한 세라믹 노즐을 채택 1000°C가 약간 넘는 온도를 견딜 수 있다. 얼마 전 “3D Printing and Additive Manufacturing“에서 발표한 연구에서 연구원들은 소다라임 유리(투명유리)로 작업을 진행하였다. 이 유리는 다른 재료를 사용하는 적층 가공법과 유사하게 원하는 형태로 사물을 천천히 적층할 수 있다. G3DP를 이용한 프린팅은 단순한 형태로 제한되지 않는다. 점성이 있는 재료는 정말 복잡한 구조도 가공할 수 있고, 완전히 예술적인 느낌의 글래스 디자인도 가능하다. 채색 유리를 이용한 프린팅도 가능하여 추가의 디자인 옵션이 제공된다.