[6기 수원 정재윤] Hardware 기초#2 _ 3D Printer의 세계page.1

 안녕하세요, 엘리트 멤버 6기, 수원 멤버십 23-2기 정재윤입니다.

지난 시간에는 실질적으로 아이디어 구상 후 하드웨어의 외관에 해당하는 프레임을 그리고 도면화 하는 방법에 대하여 알아보았습니다.

 이번 시간은 두시간에 걸쳐 프레임과 관련 된 마지막 시간으로 직접 설계한 프레임을 출력 할 수 있는 놀라운 3D 프린터와 그 작동법에 대해 살펴 보도록 하겠습니다.

 삼성소프트웨어멤버십블로그의 관심 있는 분이시라면 SSM소식지에서 3D프린터의 간략한 소개와 전망을 블로그 해놓은 것을 보셨을 것 입니다.

 이처럼 최근 혁신적이고 많은 이목을 집중시키고 있는 기술 중 하나로 뽑힐 정도로 3D프린팅의 숨은 발전가능성과 시장성은 실로 어마어마 할 것입니다.

 3D프린터의 영역은 "모든분야에 다 적용가능하다"라고 말하고 싶습니다.

 가정에서 사용자가 원하는 모델을 뽑아내 장난감, 장식품을 만들어 낼 수 있으며 생활에 필요한 제품을 자신이 원하는 모양과 크기에 맞춰 제작 할 수 있으며 

오래된 문화재나 가구의 손상된 부분등 사용자가 손쉽게 교환하고 수리 할 수 있습니다.

 이 두 사진은 실제 3D프린터를 이용한 제품으로 사용자가 직접 디자인한 거치가능한 핸드폰 케이스와 문화재 혹은 가구등의 파손된 부분을 레고와 같은 형태로 복원한 디자인입니다. 

 항공,우주 분야에도 적용 되어 보잉사에서는 직접 기체의 부품 일부분을 3D프린터로 제작하여 쓰인다고 합니다. 이러한 사례로 비추어 보면 제조업의 부품경량화 및 제조등 많은 부분에서 영향을 미칠 것으로 예상되고 있으며 미국 오바마 대통령도 3D프린터는 새로운 산업혁명이라는 언극을 할 정도로 현재 여러 분야에서 주목을 받고있는 것이 사실입니다.

또한 의료부분에도 활발히 연구가 진행되어 두개골과 치아, 관절 심지어 혈관을 만들어 환자의 원활한 치료를 돕고 있습니다.

이러한 기술로 자신에게 적합한 의수와 의족 환자와 일치하는 골격과 심장 혈관등 부작용과 위험부담이 줄어드는 등 3D 프린터가 도입되면서 의료기술도 한층 더 발전 하고 있습니다.

 3D프린터의 기술력은 이뿐이 아닙니다.각 파츠를 조립해야하고 회전체나 움직임이 있는 부분은 따로 제작하여 조립하는 것이 현재 시중에서 쓰이고 있는 제작물의 한계인것에 반해 3D프린터의 결과물은 그렇지 않다는 것 입니다. 바퀴나 사슬,체인과 같이 다양한 움직임을 나타내고 있는 물체도 한번에 출력하여 구동을 할 수 있다는 것입니다. 아래에 있는 자전거 또한 한번에 출력 된 결과 물이지만 바퀴가 움직이고 핸들이 꺽이며 페달이 돌아가는 등 조립품이 아닌 완전품이기에 내구성은 더욱 강하다고 볼 수 있습니다.

 

 그래서 일까요? 최근 3D프린터가 각 지역의 멤버십에 한대씩 보급이 되어 멤버십회원들이 접할 수 있으며 실제로 프로젝트에 많은 이용을 하고 있습니다.

 프로젝트를 구상하여 프레임을 제작하는 것은 실제로 그리 간단한 작업이 아니라고 저번시간에 말씀을 드렸습니다. 프레임과 프레임간 치수조절을 잘못하여 나사구멍이 어긋나거나 유격이 발생할 경우 프레임의 전제적인 움직임을 방해하는 불상사가 발생하기 때문이죠.

 이럴경우 프레임을 재 주문해야하는데 3D프린터가 멤버십에 도입되면서 주문 넣을 프레임의 프로토 타입을 만들어 보거나 실제부품을 3D 프린트하여 쓰고 있습니다. 이를 통하여 불량품을 줄이고 정확도를 높이며 시간과 예산을 줄일 수 있었습니다.

[실제 본인이 3D프린터를 이용하여 프로젝트를 완료한 협력콥터]

비행체프로젝트와 같은 경우 하드웨어 구현을 다하여 프로젝트를 진행중일시 한번의 추락 사고로 프로젝트전체를 망칠 수 있지만 부러지거나 고장 난 부분을 3D 프린터로 다시 뽑을 수 있으며 착오로 인한 프레임의 오차나 수정된 부분을 즉각적으로 출력하여 실제모델화 된 프레임을 얻을수 있습니다.

그렇다면 현재 시중에 보급되고 있는 3D프린터가 어떠한 원리로 작동되며 그에 따른 종류는 몇가지가 있는지잠시 살펴보도록 하겠습니다.

3D프린터의 방식은 FDM(FFF)방식과 SLA방식으로 크게 두 종류가 사용되고 있습니다.

[FDM 방식]

먼저 FDM은 Fused Deposition Modeling의 약자로 쉽게 말해 녹여서 쌓는 방식을 얘기합니다.

좀더 쉽게 얘기하면 “글루건을 녹여서 모양을 만든다”이해가 빠를까요?

그림을 보면 이해가 빠를거 같습니다.

 1번의 노즐에서 플라스틱소재의 합성수지를 온도에 맞게 녹여 사출합니다. 모델의 상태에따라 속도와 사출되는 수지의 굵기등이 제어됩니다.

1번에서 사출되는 수지를 3번 베드부분에서 x,y,z,축으로 이동을하며 모양을 만들어 냅니다. 한번에 한층의 레이어를 쌓아 만들어 가며 점차 2번처럼 쌓아 가는 방식입니다.

 요새는 프라스틱 뿐아니라 금속 유리등 다양한 소재를 개발하고 있다합니다. 심지어는 초콜렛을 녹여 자신의 얼굴을 닮은 초콜렛까지 만든다고 합니다.

FDM방식의 전체적인 흐름은 다음과 같습니다.

한층한층 쌓아 올리는 것이기 때문에 적층이 생겨 겹겹히 쌓여있는 모습이 육안으로도 확인되며 매끄럽지는 않습니다.

[SLA 방식]

SLA방식은 경화설 포토폴리머에 UV레이저를 쏴서 한번에 한층씩 굳혀 가는 적층형 제조과정의 일종입니다. FDM 방식보다 정교하며 비용적으로더 고가에 해당하는 프린팅기법입니다.

FDM 방식에 비해 비교적 정교하나 비용적인 측면에서 고가에 해당합니다.

그 이외에 큰 플라스틱수지 덩어리를 조각하여 만드는 방식도 있습니다.

이 방식은 적층구조가 아니기에 표면이 매끄럽고 강도가 좋지만 칼날이 들어가지못하는 공간이 많기 때문에 섬세한 작업을 못하는 경우가 발생합니다.

이러한 방식중 비교적 용이하고 저렴한 방식인FDM방식으로 보급화가 되고 있으며 삼성소프트웨어멤버십에도

FDM방식의  3D프린터가 보급되었습니다.

 다음주 이시간에는page.2로써 삼성소프트웨어 수원멤버십에 배치되어있는 3D프린트를 사용하기 위한 프로그램을 다루는법과 프린터 셋팅 방법과 노하우등을 전수하여 많은 분들이 보다 편리하고 쉽게 원하는 것을 출력하는 방법을 알아보는 것으로 하드웨어 제작의 프레임 편을 마치도록 하며 펌웨어부분으로 넘어가 알아보도록 하겠습니다^^

환절기 감기 조심 하세요~!