3D Printing Guide 3D 프린팅가이드 12 3D Printing Guide
PART 1 3D 프린터관련제품소개 3D 시스템즈의다양한포트폴리오소개 3D 프린팅의새로운패러다임, 3D Printing 2.0 3D시스템는 2013년 11월독일프랑크푸르트에서진행된유럽금형박람회 (EuroMold 2013) 와 2014년미국라스베이거스에서개최된세계최대 IT 박람회 CES 2014에서총스무종류가넘는신제품을발표하며, 3D 프린터의대중화시대를지칭하는 3D Printing 2.0 패러다임을여는신제품들을소개하였다. 자료제공쓰리디시스템즈, www.3dsystems.com 3D시스템즈, 3D Printing 2.0 신제품소개 3D 프린팅기술은최근에대중의관심을받고있지만, 사실 30년전에 3D시스템즈의창립자인척헐 (Chuck Hull) 에의해처음발명된역사깊은기술이며, 지금까지수많은유수기업에서제품연구개발프로세스에활용되어왔다. 불과몇년전에만해도 3D 프린터는가격이비싸고사용이어렵다는이유로소수의기업에서만제한적인용도로활용되었다. 하지만최근들어 3D 프린팅기술이오픈소스를통해널리알려지면서개인이 3D 프린터를직접제작하고활용하게되었고 3D 프린팅의인기가급부상하게되었다. 3D시스템즈의 CEO 아비레이켄탈 (Avi Reichental) 은 3D 프린팅은아무리복잡한형상도정확하게표현할수있는유일한기술이며, 이미하나의제조공법으로인정받아산업현장에서시제품제작이나, 실제가동파트생산목적으로활발히활용되고있다 면서, 3D시스템즈는 3D 프린팅의 Democratization( 대중화 ) 를위해중 / 저가 3D 프린터의개발에박차를가하고있으며고객의사용자경험에맞춘제품출시에앞장서서노력하고있다. 소비자 (Consumer) 나참여형소비자 (Prosumer) 가합리적인가격으로쉽게활용할수있는개인용 3D 프린터또는기존에상상만했던전문가용 3D 프린터를경험해보길바란다 고언급하였다. 3D시스템즈가 Euromold 2013 와 CES 2014에서발표한주요 3D Printing 2.0 제품들을알아보자. Cube 3 / Cube Pro : 개인 & 프로슈머용 3D 프린터가는실형태의열가소성플라스틱을노즐에서녹여한층한층적층하는 PJP(Plastic-jet Printing) 방식기반의 Cube 3는 Cube 2의결 Cube 3 Cube Pro 점을보완한업그레이드제품으로기존의싱글헤드에서듀얼헤드로개선되었으며, 두종류의다른재료 (PLA/ ABS) 를두종류의컬러 Cube Pro 활용작품로출력할수있다. 적층두께는 200 미크론에서 75 미크론으로획기적으로개선되어디테일한형상표현이가능하다. Cube Pro 또한 PJP 방식의 3D 프린터로서, 세종류의컬러를두종류의재료 (PLA/ABS) 를동시에활용하여출력한다. 최대 27cm X 27cm X 24cm 크기의대상물을한번에출력할수있으며적층두께는최소 75 미크론으로세부형상표현이가능하다. Projet 1200 : 세상에서가장작은마이크로 SLA 3D 프린터 ProJet 1200은보석류, 전자부품, 치과왁스업과같은소형의정밀하고디테일이풍부한제품프린팅에최적화된 SLA 방식의초소형 3D 프린터이다. SLA 방식의 3D 프린터는 3D시스템즈가라인업하고 58 3D Printing Guide
Projet 1200 활용작품 Projet 1200 있는제품중가장좋은표면품질을표현할수있는생산용하이엔드제품군에속한다. Projet 1200은 SLA 방식의프린터임에도불구하고높은가격대를대폭낮춘커피메이커보다작은사이즈의프린터로서, 경제적이고어디서나쉽게사용할수있는전문가용제품이다. ChefJet / ChefJet Pro는설탕, 초콜릿을재료로활용한푸드 3D 프린터이다. 사용자가원하는모양의 3D 디지털모델을입력하여설탕이나, 초콜릿으로프린팅하며재료에따 Projet 5500X 라바닐라, 민트, 체리, 워터멜론등과같은다양한향도첨가할수있다. ChefJet Pro 는단일색상만지원하는 ChefJet 과달리식용색소를동시에분사하여다양한색을연출할수있다. Projet 4500 : 플라스틱소재업계최초멀티컬러 3D 프린터 Projet 4500 Projet 4500 활용작품 ProJet 4500은플라스틱파우더를재료로사용하는업계최초의멀티컬러 3D 프린터이다. 석고파우더를재료로작동하는 Projet X60 시리즈에서출력되는제품이내구성이약하다는단점을한층보강한제품으로 Projet 4500은시제품제작은물론실제로사용가능한우수한표면처리가된유연하고강도높은플라스틱제품을다양한색상으로출력할수있다. Projet 5500X : 고무재질부터딱딱한 ABS 재질까지다양한소재를동시에활용한 3D 프린터 ProJet 5500X는여러가지종류의재료를동시에혼합하여정확하고고품질의부품을출력할수있는획기적인 3D 프린터이다. ProJet 5500X는불투명, 투명, 블랙, 화이트등다양한색조를픽셀수준에서레이어를적층하며연성재료와강성재료를동시에결합하여출력할수있다. 소형 / 대형, 프로토타입 / 최종파트생산, 제조 / 디자인 / 공학등다양한분야에서크기나애플리케이션에제한받지않고활용할수있다. ChefJet / ChefJet Pro- 설탕 / 초콜릿소재의푸드 3D 프린터 3D 프린팅을위한디지털데이터의생성방법및도구 3D 프린팅하드웨어기술이아무리뛰어나도 3D 프린팅이가능한파일이완벽하지않거나문제가있다면최종출력된제품의품질또한완벽하지않다. 사용자가어떤제품의 3D 프린팅작업을원할때 CAD 데이터를보유하고있다면, 해당데이터를 STL 파일포맷으로쉽게변환하여 3D로출력할수있다. 그리고사용자가만약 CAD 데이터를보유하고있지않은경우라도 CAD 에서직접디자인하여제품설계후 STL 파일포맷으로변환하여 3D 프린팅작업을진행할수있다. 하지만 CAD 를사용해본경험이있는사람이라면, 누구나 CAD 에서의제품설계작업이어렵고시간이많이소요되는작업이라는것을알고있다. 3D Content-to-Print 솔루션을지향하는 3D시스템즈가야심차게출시한 Geomagic Capture( 지오매직캡처 ) 는 3D 스캐닝기반디자인 & 품질검사솔루션이다. 실제제품의형상을 3차원으로스캐닝하여그스캔데이터를기반으로실제 CAD 제작을가능하게하거나, 3D 스캐닝작업후기존의 CAD 데이터와비교 / 분석하여보고서를만들어주는품질검사프로세스를가능하게한다. Geomagic Capture 를구성하는 3D 스캐너는블루 LED 광원패턴을물체에분사하여형상정보를획득하는최신기술트렌드의고정밀 3D 스캐너로서, 0.3초이내약백만포인트의데이터를획득하며 60~118 미크론의높은정밀도를자랑한다. 스캐너는총 6종류의소프트웨어와연결되어실시간으로취득한점군데이터를읽어들이고사용자는해당데이터를기반으로제품설계나제품품질검사프로세스를진행할수있다. Geomagic Capture는소프트웨어총 6종류로구성되며, SolidWorks 나 SpaceClaim 사용자는플러그인소프트웨어를통해 CAD 에서직접 3차원스캔데이터를읽어들일수있고, CAD 제품이없는사용자는 3D시스템즈가제공하는 Geomagic Design X / 3D Printing Guide 59
PART 1 3D 프린터관련제품소개 개인용 3D 프린터 오픈크리에이터즈아몬드 개발오픈크리에이터즈, 070-8828-4812 주요특징쉽게사용가능한오토레벨링, 노즐냉각기능, 세련된디자인 공급 www.opencreators.com 오픈크리에이터즈의두번째모델인아몬드 (Almond) 는기계에친숙하지않은사람들도쉽게쓸수있도록기능을업그레이드했다. 출력면의수평을자동으로맞춰주는기능인오토레벨링, 출력물의질을높일수있도록급속냉각이가능한노즐냉각기능을반영하였다. 특히오토레벨링은 3D 프린팅을위해프린터의수평을자동으로맞춰주는기능으로, 미국등해외 3D 프린터업체들에서도이슈가되고있는신기술이라고한다. 가정에비치해두어도가구처럼이질감없는디자인을통해더많은사람들이 3D 프린팅을즐길수있도록하는데역점을두었고, 올해세계 3대디자인어워드중하나인 레드닷디자인어워드 2014(Red Dot Design Award 2014) 에출품하여본상을수상하였다. 주요특징오토레벨링기존자사제품을포함하여, FFF 방식의 3D 프린터는사용자가수동으로모든프린팅영역에대해명함한장두께의간극을정확히맞춰야만제대로된품질의출력물을얻을수있었다. 초보자가이를능숙하게하기에는상당한시간이걸리고, 수평을잘맞춰두어도장시간사용하거나이동할때에는같은작업을반복해야하기때문에어려움이많았다. 이번아몬드에서는베드를 9구역으로나누고광센서를이용하여각부분의높이차를계산하여기울어진정도를분석하고이에맞춰헤드를움직이면서프린팅하기때문에초보자도크게신경쓰지않고균일한품질의출력물을얻을수있다. 레드닷디자인어워드 2014 에서산업디자인본상수상 서라운드쿨링 FFF 방식의프린터는열가소성수지를열로녹여출력하기때문에노즐의온도제어는물론출력물이받는열에도많은영향을받는다. 과열이되면쌓인열때문에출력물이흘러내리기도하고, 너무많이식힐때에는플라스틱의수축현상때문에갈라짐이발생한다. 아몬드에서는노즐앞부분에서 360도모든방향에서팬으로바람을일으켜이런문제를해결하였다. 베드탈착베드는프린트물이출력되는부분으로플라스틱에의해더러워지기쉽다. 기존제품에서는베드를탈착하는방식은재장착할때수평이틀어질확률이높아서고정방식으로제작되었으나, 아몬드에서는오토레벨링기능이있기때문에수평과관련된문제와는무관하게원터치방식으로베드탈착이가능하다. 60 3D Printing Guide
PART 2 3D 프린팅관련디렉토리 3D 프린팅관련디렉토리 본지에서는 3D 프린팅관계자들이참고할수있도록관련업체및관련기관, 단체, 커뮤니티등을총망라하여소개한다. 이자료는지속적으로업데이트될예정이므로추가될업체는본지로연락주기바란다. 3D 프린팅관련업체 한국기술 연락처 : 02-333-6900, www.ktech21.com 사업분야 : 3D 프린팅장비판매 취급제품명 : 오브젯한국기술은 1990년 Rapid Prototyping 시스템의선두업체인미국 3D systems 사와국내독점대리점계약을체결하고 SLA Rapid Prototyping(RP) system 을공급한이래로각종산업에 3D Printer 를공급하고기술지원을하며, 시제품용역사업을병행한시제품제작솔루션전문업체로성장하여왔습니다. 저희한국기술은고객의아이디어가제품으로실현될수있도록 3D Printer 공급에서시제품제작까지 3DPrinter 와 AM에관련된모든영역에서최선을다하겠습니다 사이버메드 연락처 : 02-333-6900, www.ktech21.com 사업분야 : 3D 프린팅장비판매 취급제품명 : 오브젯사이버메드는 "Innovation" 이라는회사의사훈을바탕으로 1997년부터 3D Medical Imaging Software 를개발해온회사로국내에서환자의 CT DATA 를이용한 3D Printing 사업을최초로시도하였고, 현재치과용 Implant Guide 역시 3D printing 으로제작하여판매하고있습니다. 의료용 3D printing 에활용할수있는자사소프트웨어를개발하여, 이를이용해현재 16개국에소프트웨어를수출하고있는회사로서 Dental 분야에서 Envision 사의 World Wide Partnership 을맺고본격적인 3D Printer 판매를시작합니다. 스트라타시스 연락처 : 02-333-6900, www.stratasys.com 사업분야 : 3D 프린팅장비판매 취급제품명 : 오브젯스트라타시스 (Stratasys) 는디지털데이터에서바로실제개체를제작하는 3D 프린팅장비와소재를제조한다. 제품라인업은경제적인데스크톱 3D 프린터에서대형고급 3D 제조시스템에이르기까지다양하다. 스트라타시스는폴리젯 (PolyJet) 광경화성수지와 FDM 열가소성수지등 150여가지를사용한다. 스트라타시스3D 프린터를사용하여신제품설계및시제품을제작하고소량의완제품까지제작이가능하다. 8 3D Printing Guide
PART 3 3D 프린터의이해 3D 프린팅정부지원정책 3 차원프린팅산업육성프로젝트 3D 프린팅인력천만명양성 미래창조과학부와산업통상자원부가 3D 프린팅산업육성프로젝트를본격가동하기시작했다. 이를위해 6월 18일제1회 3차원 ( 이하 3D) 프린팅산업발전협의회를개최하고세계에서 3D 프린터를가장잘쓰는대한민국을건설하기위한창의메이커스 (Makers) 1천만명양성계획과제조혁신지원센터구축운영계획을확정하는등빠른행보를보이고있다. 최근정부에서발표한내용을중심으로, 정부의 3D 프린팅정책에대해소개한다. 최경화국장 kwchoi@cadgraphics.co.kr 정부계획에따르면 2020년까지초중고생, 일반인, 예비창업자등 1,000만국민에대한 3D프린팅활용교육을실시하는한편, 각급학교, 무한상상실등에 3D프린터를보급하고셀프제작소도구축하여국민들이손쉽게 3D프린터를활용할수있는여건을마련하기로하였다. 아울러국내제조업전반에 3D프린팅기술확산및활용수요창출을위해올해안에수도권에제조혁신지원센터를구축하고, 향후지역산업특성과연계한지역거점센터를추가구축하기로하였다. 3D프린팅산업발전협의회는지난 4월국가과학기술심의회를통해발표된 3D프린팅산업발전전략의원활한수행을위한범정부차원의정책협의체로서공동위원장 ( 미래부 2차관, 산업부 1차관 ) 과 13 개부처 ( 기재부, 미래부, 교육부, 국방부, 문체부, 산업부, 복지부, 환경부, 조달청, 방사청, 중기청, 특허청, 식약처 ) 고위공무원으로구성되었다. 이날회의에서는 3D프린팅산업발전협의회구성 운영계획과 3D 프린팅전략기술로드맵추진계획도심의 확정하였으며, 그주요내용은다음과같다. 3D프린팅산업발전협의회통해정책마련 3D프린팅산업발전협의회 는 3D프린팅산업발전을위한전략및주요정책을심의 확정하고, 발전전략의각부처별세부추진계획을수립 점검하며, 3D프린팅산업진흥을위한법제도개선사항을협의하고, 대내외주요현안에대한정책적대응방안을마련하는역할을한다. 개최시기는반기별 1회로정례화하도록하였으며, 주요사안의심의를위해수시로개최할수있도록하였고, 협의회구성과운영에 필요한사항을규정하기위해운영규정을별도로수립하였다. 아울러협의회를지원하기위해산하기관전문가로 발전추진단 을구성 운영하며, 민간의의견수렴을위해발전포럼도개최하여현장밀착형정책수립을추진하기로하였다. 3D프린팅산업전략기술로드맵추진정부는 3D프린팅기술경쟁력확보를위해국내 3D프린팅관련산 학 연 관연구역량을결집하여, 올해 10월까지국가차원의중 장기적연구개발전략을마련할계획이다. 3D프린팅기초 원천연구에서사업화까지기술성장전주기를포괄하는종합적인로드맵을작성하되, 10년간을목표로하고, 초기 5 년은세부적인로드맵전략의제시, 후반 5년은거시적인관점에서작성하기로하였다. 이를위해 3D프린팅국내외시장 기술동향분석및환경변화에대한전망결과를바탕으로기술개발목표수립과요소기술별 ( 장비, 소재, SW 등 ) 핵심기술을도출할예정이다. 3D프린팅창의메이커스천만양성한다정부는 2020년까지 3D프린팅창의메이커스 1000만교육을통해 3D 프린팅초기시장창출및콘텐츠산업을활성화하고, 일반국민들이창조경제에직접참여하도록지원한다는계획이다. 첫째, 3D프린팅기술체험 교육을통해 1000만활용인력양성을추진한다. 이를위해수준별, 분야별로세분화한교육과정을개발 보급하여초 중 고교생 (230만명), 일반인 (47만 6000명 ), 예비창업자 (4만명), 공무원 (13만 3000명 ), 정보소외계층 ( 장애인 / 새터민 / 제대군인등 1만 5000명 ) 등교육대상별필요에따른맞춤형교육을실시 10 3D Printing Guide
한다. 일반인, 예비창업자교육등을위한수준별강사양성 ( 전문강사 5100명, 일반강사 7600명 ) 과 3D프린팅분야종사자의직무역량강화 (1200명) 및대학 ( 원 ) 지원 ( 특성화대학및대학원 6백명 ) 을통한 3D프린팅고급인력양성도추진될계획이다. 아울러 3D프린팅온라인 모바일교육관리시스템을운영하여온 오프라인인력양성 (2015년 1만 2400명, 2016년 7만 9400명, 2017년 8만 300명등 2020년까지약 104만명 ) 순환구조를구축하기로하였다. 둘째, 누구나가까운곳에서 3D프린터를활용할수있는환경을조성한다. 3D프린팅활용능력강화와저변확대를위해과학관, 도서관등의무한상상실 (2015년 70개, 2016년 ~2017년 227개 ) 과초 중 고등학교 (2014~2016년 3000개, 2017년까지전체학교의 50% 인 5885개교 ) 에 3D프린터보급을지원할계획이다. 지자체, 지역SW진흥원, 민간기업협력을통해약 33만여명체험을목표로초기 17개광역시를중심으로 2017년까지 130개에달하는전국단위의국민체험 활용인프라 ( 셀프제작소 ) 를구축하기로하였다. 아울러무한상상실및셀프제작소등의상호정보공유를위한 3D프린팅국민참여네트워크 를창조경제혁신센터와연계운영할예정이다. 셋째, 다양한 3D프린팅콘텐츠를확보 활용할수있는유통체계를마련한다. 학생, 일반인, 민간기업이보유한 3D프린팅콘텐츠의발굴 등록및공공기관, 지자체가보유한콘텐츠의연계활용을추진하고, 이와함께다양한정보를 3D프린팅용으로콘텐츠화하여데이터베이스 (DB) 로구축할예정이다. 국가디지털콘텐츠식별체계 (UCI) 를적용하여원활한콘텐츠유통을지원하고, 지재권보호를위해 3D프린팅용 DRM(Digital Right Management) 등기술적 정책적보호수단도마련한다. 또한다양한 3D프린팅콘텐츠를확보 활용할수있는유통체계마련을위해민간및공공이보유중인콘텐츠를발굴 연계하고, 국민들이손쉽게이용할수있는 3D프린팅콘텐츠유통플랫폼을구축하기로했다. 마지막으로 3D프린팅관련정보, 서비스등을각종플랫폼 ( 창조경제혁신센터, 무한상상실. 셀프제작소, 특허지원시스템, 제조혁신지원센터, 창조경제타운등 ) 과연계 지원하는원스톱의 국가 3D프린팅종합포털 을구축 운영할계획이다. 3D프린팅제조혁신지원센터추진정부는자동차, 전자, 항공등국내주요제조산업의제조공정고도화를위해기업의 3D프린팅활용을촉진하기로하고, 이를위해올해부터정부차원의종합지원기반구축을추진한다. 3D프린팅에대한산업전반의높은활용수요에도불구하고국내기존에구축된장비인프라는중소 중견업체가활용하기미흡한상황이며, 대부분시제품출력에국한되어있다는점을문제점으로보고, 산업전반에 3D프린팅기술도입지원, 전국 3D프린팅인프라의활용도제고, 전문인력양성및인프라활용홍보를주요내용으로하는제조혁신지원센터를구축하기로하였다. 센터는전국을 6대권역별로나누어연차별로구축을추진하되, 금년중우선적으로수도권에종합적인기술지원을위한센터를구축하고, 5개권역별 ( 충청권, 강원권, 대경권, 동남권, 호남권 ) 로특화산업분야와연계한지역거점센터를구축할예정이다. 정부는이러한총 4건의추진계획을통해 2020년까지 3D프린팅 1000만인력을양성할계획이며, 창직 창업활동을활성화시켜다양한신산업과일자리가창출되기를기대한다고밝혔다. 그와동시에국내 3D프린팅의기술경쟁력강화와제조혁신기술지원을통해기존산업의경쟁력도제고할수있을것으로기대하고있다. 윤종록미래부 2차관은 소프트웨어가상상력을보이지않는솔루션으로구현해주는기술이라면, 3D프린팅은이를직접보고만질수있는제품으로구현해주는기술로써, 국민모두의창의성과상상력을자유롭게발휘할수있는창의문화형성 을통해미래지능형사회에대한선제적대응능력강화가필요하다 고강조하였다. 3D 프린팅시장과업계현황정부에서발표한자료에따르면 3D 프린팅은디지털디자인데이터를이용, 소재를적층하여 3차원물체를제조하는프로세스 (1988 3D 프린팅플랫폼 3D Printing Guide 11