ICT Report ICT Report 3D 프린팅의핵심, 소프트웨어 * 1. 3D 프린팅을위한 SW 3D 프린터의동작을위해서는 HW 뿐만아니라 SW 도필수요소 최근제조업계의새로운화두로등장한 3D 프린터는프린터제작과프린팅을위한소재에주로초점이맞추어져논의되고있으나, 프린팅을위한실제물체를설계하고전송하는 SW 도중요한요소 실제 3D 프린터를통한물체의프린팅에는아이디어수립후 3D 모델링데이터생성, 3D 프린터전송을위한데이터변환등일련의 SW 를활용한과정이필수 - 아이디어수립, 아이디어의디지털모델링 (digital modeling) 후 STL 파일변환, G- code 변환, 실물프린팅순서로 3D 프린팅과정이진행됨 아이디어수립 STL 파일생성 G-code 생성 3D 프린팅 3D 모델링 SW 슬라이서호스트프로그램 < 자료 >: http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-47/issue-11/columns/software-computing/laser-micromachiningsoftware-attains-research-friendly-status.html 활용, 재구성 ( 그림 1) 3D 프린팅을위한데이터생성과정 - 아이디어의 3D 모델링을위해서는 CAD(Computer Aided Desgin) SW 또는 Maya, MAX 와같은애니메이션모델링 SW 활용, 3D 스캐너사용, Thingiverse 등 3D 데이터공유사이트에서의다운로딩등여러경로를통한 3 차원정보구성이필요 - 3 차원정보는 3D 프린터가이해할수있는 STL 파일로변환되어야하고, 변환된 * 본내용과관련된사항은산업분석팀 ( 042-612-3142, shchae@iitp.kr) 으로문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 정보통신기술진흥센터 37
주간기술동향 2014. 11. 19. STL 파일을다시다양한슬라이서 (Slicer) 프로그램을활용하여 G-code 로변환한후 3D 프린터로전송하여실제프린터가동작하도록함 또한, 3D 프린터를제어하기위해서도관련된제어 SW 가필요 - 프린터와 PC 를서로연동하기위해호스트프로그램을사용하여야하며, 프린터의 HW 동작제어를위해펌웨어가필요 - 현재대표적 3D 프린터업체들은자체개발 SW 를주로사용하고있으나, 개인용프린터등저가의소형프린터나개인의 DIY 프린터는오픈소스기반 SW 를많이사용 개인의 3D 프린터제작및서비스에대한관심증가 3D 프린터관련기술에대한특허만료에따라영국의 RepRap 프로젝트를시작으로각국에서오픈소스프로젝트진행중 - 3D 오픈소스프로젝트는 3D 프린터제작을위한프린터부품설계도, 조립방법, 관련 SW 를공개하고일반인도쉽게제작에참여할수있도록함 - RepRap 등에서공개된 HW, SW 를기반으로새로운 3D 프린터와 SW 가개발되고일반에게제공되어다시개선된 HW, SW 를개발할수있는선순환구조를형성 3D 모델링데이터를공유하는 Thingiverse, 3D 프린팅조형물을사고파는아마존 3D 프린팅스토어등 3D 프린터를활용하는새로운서비스의등장으로관심증가 2. 3D 데이터생성에서프린터전송까지 아이디어의실물제작을위해서는일차적으로 3 차원디지털정보필요 3D 프린터로물체를출력하기위해서는그물체의 3D 데이터가필요하며, 3D 데이터를얻는방법은 1 3D 스캐너로스캔하거나, 2 오픈되어있는 3D 데이터를다운받거나, 3 3D SW 를활용하여직접 3D 데이터를구현해야함 - 가장널리활용되는방법은 3D 모델링 SW 를사용하여직접 3D 데이터를구현하는방법으로, 이경우유ㆍ무료의다양한 SW 활용가능 - 3D 스캐너를활용하여제작물체를스캔할경우도, 실제출력을위해서는 3D 모델링 SW 를사용해서다시수정작업을해야하는경우가대부분 38 www.iitp.kr
ICT Report 3D 모델링을위해주로사용되는 CAD SW 는대부분이외산 3D 프린터의대중화와함께다시주목을받고있는 3D CAD SW 의경우, 3D 프린팅모델링외에엔지니어링, 건축, 기타디자인등다양한산업에서활용되고있어, 꾸준한성장예측 - 글로벌시장은 2012 년부터 2016 년까지연평균 (CAGR) 8.6% 씩꾸준히성장하여 2016 년 82 억달러규모로예측 - 그럼에도불구하고국내시장은오토데스크사의오토캐드가시장의 95% 가량을점유하는등외산 SW 가시장의절대강자로군림 사용분야별현황 (2012) 기본사용 CAD SW 주 ) 기본사용 CAD SW 조사결과는미국포함 38 개국의디자이너, 엔지니어등 600 여명을통해조사한것으로전체글로벌마켓의전수조사결과는아님 < 자료 >: http://www.technavio.com/report/global-computer-aided-design-market-2012-2016 2012 CAD/CAM Performance Market Report, Lenovo ( 그림 2) CAD SW 시장현황 실물제작을위한 3D 데이터슬라이싱 (Slicing) SW 다양한 3D SW 로생성된 3D 데이터는프린터로출력전슬라이서 (Slicer) 라불리우는프로그램을활용하여슬라이싱한후 3D 프린터가이해할수있는 G-code 로변환 - 슬라이서는 3D 데이터를가지고실제프린팅을진행하기위해사용되는원료의쌓는경로와속도, 입출량등을계산해서 G-code 를만들어내기때문에그능력에따라같은프린터로도많은품질의차이발생 - 3D 프린터구입시제공되는 SW 를사용하거나, 무료배포되고있는 Cura 와같은 SW 를많이사용 정보통신기술진흥센터 39
주간기술동향 2014. 11. 19. < 표 1> 슬라이이서 SW 구분 개발사 ( 자 ) 특징 지원환경 (Cura) Ultimaker 오픈소스기반의많은사용자들이사용하는대표적슬라이서, Unix Slic3r 사용하기편리하며빠른변환이장점이며, 많은밴더가지원 ( 무료 ) Skeinf forge KISSlicer Skeinforge KISSlicer 풍부한기능품질우수하며, RepRap 지원, 무료다양한옵션과빠른변환이특징, 무료 ( 프로 $42), Unix 3D 프린터제어를위한호스트프로그램과펌웨어 3 차원의슬라이싱된데이터 (G-co de) 가완성되되면, 실제로 3D 프린팅작업을위해프린터에이데이터를전송해야하며, 이때프린터와 PC 를연결하여출력하하기위한프로그램을호스트 (Host) 프로그램이라함 호스트프로그램은프린터의헤드 / 베드조작, G-code 의프린터전송등을통해실제출력을할수있도록함 - 상용 3D 프린터의경우프린터구입시대부분함께제공되되나저가의프린터나오픈소스를사용해제작한경우, 공개된 SW 를주로사용하며, 호스트프로그램과슬라이서가함께포함되어배포되고있는경우도많음 < 표 2> 호스트프로그램구분개발사 ( 자 ) 특징지원환경 Hot-World Slic3r, Skeinforge 슬라이서서를포함한 Repetier-Host GmbH 올인원 SW, 오픈소스프로젝트로간단한기능으로 PrintRun Kliment 프린터제어와출력을가진프로그램 MakerBot 프린터에서많이사용하는 ReplicatorG KISSlicer 호스트프로그램으로슬라이서로 Skeinforgee 이용 * 대표적으로많이사용되는 SW 일부소개 < 자료 >: http://make ezine.com/magazine e/guide-to-3d-prin nting-2014/knowarticles/200398710-getting-started-with-kisslicer, http://3dpri intingforbeginners s.com/software-to ools/, 각제품소개사이트등관련 -your-slicing-and- -control-software- -for-3d-printers// http://suppo ort.typeamachines.com/hc/en-us/a 각종자료 * 대표적으로많이사용되는 SW 일부소개 < 자료 >: http://make ezine.com/magazine e/guide-to-3d-prin nting-2014/knowarticles/200398710-getting-started-with-kisslicer, http://3dpri intingforbeginners s.com/software-to ools/, 각제품소개사이트등관련 -your-slicing-and- -control-software- -for-3d-printers// http://suppo ort.typeamachines.com/hc/en-us/a 각종자료 40 www.iitp..kr
ICT Report PC 에서 3D 프린터로 G-code 를전달해도실제이코드를전송받아해석하기위해 서는프린터자체에소프트웨어 ( 펌웨어 ) 필요 - G-code 해석, X, Y, Z 축및재료사출모터제어, 온도센서제어, SD 카드연동등 다양한기능수행 - 3D 프린터의하드웨어에들어가는펌웨어는 3D 프린터제조사자체개발이거나오 픈소스를사용하여개발되는경우로나누어짐 < 표 3> 펌웨어 구분 개발사 ( 자 ) 특징 Sprinter Kliment 등 대중적으로많이사용되는펌웨어, RAMPS 또는 reprap 기반싱글프로세서에적용 Marlin Erik van der Zalm reprap 싱글프로세서셋업을위해사용되고있으며, 이펌웨어를사용한개발이많이이루어지고있음 Repetier Repetier Sprinter 기반, RADDS, RAMPS 에서많이사용 RepRap Adrian Bowyer object-oriented C++ 로작성된펌웨어 * 대표적으로많이사용되는프리펌웨어일부소개 < 자료 >: http://reprap.org/wiki/list_of_firmware, http://www.tripodmaker.com/best-free-3d-printer-software/, http://www.tridimake.com/2012/10/the-software-side-of-view.html 및각종자료 3. 오픈소스프로젝트및 3D 프린팅관련서비스 3D 프린터시장오픈소스기반의프린터제작확대 3D 프린터관련기술에대한특허가만료되면서일반인들이자유롭게 3D 프린터를제작할수있게되었고, 이를위한오픈소스프로젝트등장 - Stratasys 사의 FDM 방식이 2009 년원천특허만료로 RepRap 오픈소스프로젝트가등장하게되어 3D 프린터의가격인하및대중화시작 - 2014 년 2 월 SLS 특허만료에따라, 3D 프린터소재의다양화및다양한프린터가대중화될것으로예측 - 영국 RepRap, 미국 eventbot, tantillus 등의오픈소스프로젝트가진행되고있으며, 이를기반으로 3D 프린터와관련 SW 가격을낮추기위해전세계개발자들이 3D 프린터와 SW 플랫폼을만들고있음 현재 Stratsys 와 3D systems 가 3D 프린터시장을주도하고있으나, 오픈소스기반개인용 3D 프린터시장의증가로개인또는소규모기업에서 3D 프린터를활용한다양한제품또는서비스개발기대 정보통신기술진흥센터 41
주간기술동향 2014. 11. 19. < 표 4> 오픈소스프로젝트 구분개발사 ( 자 ) 특징 RepRap (reprap.org) Fab@Home (fabathome.org) Tantillus (tantillus.org) enventorbote (eventorbot.com) Willybot (cafe.naver.com/3dprinters) < 자료 >: 각프로젝트사이트및관련기사등 Adrian Bowyer ( 영국 ) 코넬대 ( 미국 ) Sublime ( 미국 ) Il Duy Dang ( 독일 ) 주승환 ( 한국 ) 2005 년시작된대표적오픈소스프로젝트. 3D 프린터제작에필요한 HW, SW 정보가모두오픈소스로공개현재개인이직접제작하는많은 3D 프린터설계의기초는 RepRap 에기초. 상업화가능 2006 년부터진행되고있는프로젝트로플라스틱재료뿐만아니라다양한재료로프린트가가능하도록시험 ( 예 : 케이크믹스, 아이싱, 땅콩버터등 ) 2012 년부터진행되고있는자가복제가가능한소형휴대형 3D 프린터제작목적의오픈소스 3D 프린터 2012 년부터진행되고있으며, 싼가격의 3D 프린터제작을목적 2012 년부터공개되어진행되고있는한국최초의오픈소스 3D 프린터 3D 모델링 SW 와 3D 프린팅관련 SW 는 HW 제조사와오픈소스가주도 CAD/CAM 등 3D 모델링을위한 SW 시장은다양한분야에서 3D 콘텐츠제작용으로꾸준히성장중이며, 3D 프린터의동작과관련된 SW 의경우 HW 제조사자체개발 SW 와오픈소프기반 SW 위주로발전중 - 슬라이서부터펌웨어까지 3D 프린터관련데이터생성및제어와관련된 SW 는 3D 프린터 HW 제조사에서독자개발한 SW 를사용하거나오픈소스기반의무료 SW 주로사용 - 3D 프린터업체들은대부분자체적으로슬라이싱, 호스트, 펌웨어관련독자 SW 를사용하고있으며, 일부업체들은 SW 의중요성을인식하고오픈소스플랫폼을만들어세를규합할움직임 - 특히, 오토데스크사는 3D 프린터 SW 플랫폼주도및기존플랫폼과경쟁우위를통해 3D 프린터부문의 안드로이드 처럼성장시킬목표로 Spark 라는오픈플랫폼을 2014 년하반기공개계획발표 3D 프린팅시장에서 3D SW 와 3D 프린팅관련서비스에대한기대증가 3D 프린팅산업은 HW 를기반으로다양한 SW 와서비스가등장하며새로운시장의 지속적인창출이기대 42 www.iitp.kr
ICT Report - 3D 프린팅산업에서영향력을발휘하거나할것으로예상되는기업으로현재산업을선도하는프린터제조사 (Stratasys, 3D Systems) 가아니라오토데스크와아마존이 1 위와 2 위에오른것은 SW 와서비스의중요성을대변 3D 모델링데이터를공유하는온라인사이트, 3D 프린팅조형물을사고파는온라인마켓이등장하는등 3D 프린팅관련서비스확대 - 아마존은 2014 년 7 월 3D 프린팅상품마켓을오픈하고 3D 프린팅제품을개인맞춤형으로변형후주문하면 3D 프린터로출력하여배송해주는서비스를시작 - MarkerBot 에서구축한 3D 모델링데이터무료공유사이트인 Thingiverse (thingiverse.com) 는매일전세계 3D 프린팅유저들이수천건의 3D 모델을등록및다운로드하는등 3D 데이터 ( 콘텐츠 ) 공유문화의가능성을보임 - 네덜란드의 Shapeways(shapeways.com) 는개인이 3D 모델링디자인을공개하고출력의뢰가들어오면출력해서판매후디자이너와수익배분을하는디자인공유판매사이트로 2007 년설립후약 4,700 만달러투자유치성공 4. 맺음말 3D 프린팅산업육성을위해서는 HW 제조뿐만아니라 SW 에도눈을돌려야 3D 프린팅산업이새로운시장과일자리를창출할산업으로성장하기위해서는 HW 와 SW 의균형있는발전이필요 - 3D 프린팅산업활성화를위한 HW 제작기술의개발및시장선점도중요하나, 3D 프린터가다양한분야에서활용되기위해서는아이디어를이미지화하고, 3D 데이터를오차없이전달할수있는 SW 개발도함께진행되어야함 - 아무리좋은성능을가진 HW 라할지라도그에맞지않는 SW 를사용한다면무용지물이될수있으며, 하드웨어의성능을최대한사용하고사용자가쉽게활용할수있는 SW 의개발ㆍ보급ㆍ교육이중요 3D 프린팅산업의성장발전을위해 SW 기술및서비스개발중요 3D 프린팅관련여러기술의표준이마련되지않아, 국내기술개발을통해세계시장 에서동등하게경쟁하는것이가능 정보통신기술진흥센터 43
주간기술동향 2014. 11. 19. - 3D 프린터는스타트업부터 HP 등글로벌기업까지경쟁을벌이고있는초기시장으로당분간 3D 프린터 SW 관련해서어느한쪽이주도권을갖기보다는혼전이이어질것으로예상 - 3D 프린터에서사용하는여러기술에대한기술적표준이마련되고있지않는등현재특정 SW 플랫폼이자리잡지않은상황에서국내의기술로글로벌시장을선도할수있는환경을마련하고앞서나가는것이중요 - 국내는 3D 프린팅 SW 관련원천ㆍ응용기술개발이아직시작단계로 3D 프린팅시장선점을위해적극적인기술개발지원필요 대중화ㆍ일반화되어가는 3D 프린팅시장에서다양한프린터와서비스개발을위한플랫폼개발및지원필요 국내소규모창업자들이 3D 프린터를제작하고, 프린터를활용한다양한서비스창출을위해비용없이사용할수있는국산오픈소스플랫폼개발필요 3D 데이터 ( 콘텐츠 ) 에도적용되는있는공유와확산문화에대응하기위해다양한 3D 데이터 ( 콘텐츠 ) 가공유되고거래될수있는환경마련시급 44 www.iitp.kr