매뉴얼 활용

3D프린터 설계제작
작성자 : 김경현 등록일 : 2019-02-06 조회수 : 357

첨부파일

자료출처 : http://cafe.daum.net/diylab/VuVZ/51

 

안녕하세요. 

 

기술이 공유되지 않으면 미래의 사회는 지금보다 더욱 폐쇄적이고 불평등한 사회가 될 것입니다. 카피레프트(copyleft)는 개인의 지적재산권을 중시하는 기존의 카피라이트(copyright)에 대항해 사회적 공유를 강조하는 정신이자 운동입니다. DIY연구소는 카피레프트(copyleft) 정신과 4차 산업기술의 확산을 위하여 연구한 내용을 무료로 배포하고 있습니다. 오늘은 3D프린터 설계제작 정보를 공유합니다. 제조방법과 부품, 펌웨어를 공유하므로 본 모델을 변형하여 자신이 원하는 형태의 3D프린터를 손쉽게 자작할 수도 있습니다. DIY는 일단 한번 만들어보면 유지보수를 스스로 할 수 있습니다. 출력경험이 많아질수록 정밀도는 올라가며 상용프린터는 기계 자체가 우수하다기보다 출력 노하우가 녹아 있어 더 정밀한 편입니다. 동일한 부품이라도 업체에 따라 가격이 상이하므로 사전 조사가 필요합니다. 조립 난이도는 용이한 편입니다.

 

DIY연구소 김경현 배상 (010 8604 6802)

 

1장. 3D프린터 탄생배경

☞ 1-1. 에이드리언 보이어(Adrian Bowyer) 박사

☞ 1-2. 렙랩(RepRap) 

☞ 1-3. 프루사(Prusa i3) 3D프린터 키트

☞ 1-4. 멘델(Mendel) 3D프린터 프로그램

 

2장. 3D프린터 설계

☞ 2-1. 기계설계

☞ 2-2. 전기설계

☞ 2-3. 제어설계

 

3장. 3D프린터 조립

☞ 3.1. 기계조립

☞ 3.2. 전기조립

 

4장. 3D모델링

☞ 4.1. STL 파일생성

☞ 4.2. G 코드변환

 

5장. 3D출력

☞ 5.1. 출력

☞ 5.2. 관리

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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제1장 3D프린터 탄생배경

 

3D프린터 세상은 어떻게 바뀌며 나는 무엇을 준비해야 하나?

 

인터넷을 처음 접한 이후 이런 장난스러운 시스템으로 뭔가 할 수 있을 것이라고는 생각하지 못했다. 당시 언론이나 안목이 있는 사람들은 인터넷이 세상을 바꿀 것이라고 단언했고, 인터넷시장은 제자리걸음을 반복하는듯하다 어는 한순간 폭발적으로 성장하기 시작했다. 우리는 지금 인터넷 없는 세상을 상상할 수 없는 시대에 살고 있다. 인터넷의 가능성을 얕잡아 보다 뒤늦게 안타까워하는 사람이 비단 나만은 아닐 것이다. 현재 인터넷으로 파생된 사업은 천문학적이다. 이제 우리 앞에 놓인 새로운 기회는 3D 프린팅이다. 혹자는 장난감 같은 것만 출력할 수 있는 기계로 도대체 무엇을 할 수 있느냐고 반문한다. 그러나 먼 미래의 가능성을 바라보는 사람들은 이미 3D 프린팅에 주목하고 있다. 3D 프린팅은 최근에 만들어진 기술이 아니다. 30년 전에 이미 개발되었지만 최근 관련 특허가 풀리면서, 미국의 3D 프린터 업체 메이커봇 (Makerbot)을 필두로 3D시스템(3D Systems), 스트라타시스(Stratasys) 등을 비롯해 국내에서는 에디슨, 오픈크리에이터 같은 회사가 FDM 방식의 프린터를 대중에게 판매하고 있다. 안타까운 점은 현재 우리나라의 3D 프린팅 산업이 다른 나라에 비해 크게 낙후되어 있다는 것이다. 중국의 경우 정부 주도로 3D 프린터 회사들이 질 좋은 하드웨어를 생산하고 있는 상황이다. 차세대 프린터를 개발하고 이미 판매하는 나라도 있다. 우리나라는 이제야 대중적으로 쓰일 수 있는 FDM 프린터를 판매하는 실정이고, 정부의 지원조차 막 시작하는 모양새다. 심지어 트랜드에 밝은 소수를 제외하면 대다수 사람들은 3D 프린터에 대해 알지 못한다. 안다 하더라도 신기한 최신 기술 정도로 여기지 '디지털 시대의 개막'처럼 세상을 바꿀 존재라고는 생각하지 않는다. 그러나 3D 프린터를 활용할 수 있는 영역은 조만간 폭발적으로 늘어날 것이고, 그 실용성도 무한히 확장될 것이다. 3D 프린터에 대한 기본 이해를 돕고, 아이디어를 바로 구현해보고 싶어 하는 사람들에게 도움이 되고자 한다. 3D 프린터로 무엇을 할 수 있을까? 미래는 어떻게 바뀔까? 시작하는 사람들의 첫 질문은 이러할 것이다. 3D 프린터로 인해 산업의 구조는 큰 변화를 겪을 것이다. 지금까지는 돈을 가진 특정 집단에서 상품을 대량생산하여 부를 축적하는 시대였다면 이제는 개인이 적은 자본으로도 성공할 수 있는 환경이 되었다. 3D 프린터의 대중화는 수많은 개인에게 성공의 기회를 안겨주는 시대의 시작점에 있음을 알려주는 신호인 셈이다. 자본력이 없는 개인이 제품에 대한 빠른 피드백과 발 빠른 대응으로 상업적인 성공을 도모할 수 있는 시대를 맞게 되는 것이다. 이것은 스티브잡스로 대표되는 애플의 영향으로 애플리케이션 시장이 대중화되고, 이로 인해 재능 있는 프로그래머들이 자신의 제품을 직접 소비자에게 판매하고 이익을 냈던 것과 같은 현상이다. 3D프린터로 인해 재능 있는 디자이너 엔지니어가 자신의 제품을 대중에게 직접 판매할 수 있는 시대가 곧 열린다는 의미다.

머지않아 사진이 2차원 평면으로 인쇄되는 것이 아니라 3D로 출력되는 것이 자연스러워질 것이다. 이것은 혁명과도 같은 이야기다. 그러니 미래를 준비해야 하는 것은 너무나도 당연하다. 미래를 준비하려는 사람들, 하지만 어디서부터 시작해야 할지 모르는 사람들에게 도움이 되고자 한다. 여기에는 스스로 어떤 분야로 창업을 시작하고 사업을 발전시키고 시작할 수 있는지를 가늠할 수 있도록 3D 프린트 창업의 기본 내용들을 담았다. 또 3D 프린팅 제품 제작과정을 한번쯤 따라 해보면서 내 아이디어에 3D 프린터가 완벽한 파트너가 될 수 있을지 알아 볼 수 있는 내용도 담겨있다. 3D 프린터의 접근성은 과거와는 달리 매우 쉬워졌다. 저렴한 비용으로 가정용 프린터를 갖출 수 있고 3D 프린터를 구입할 수 없을 경우, 프린트 할 수 있는 새로운 공간도 생겼다. 그러니 초기 비용에 대한 고민에 앞서, 내 아이디어를 3D 프린터로 어떻게 구현할 수 있는지에 집중해야 한다. 3D 프린터를 어떻게 시작하고 활용할지 아는 것도 중요하다. 패션 디자이너는 자신이 생각한 디자인을 그림으로는 쉽게 표현한다. 하지만 그 디자인을 그림 그대로, 또 상상한 그대로 만들려면 옷에 걸맞은 소재를 고민하고 바느질을 공부하고 디테일을 구현하기 위한 아이디어를 연구해야 한다. 3D 프린터를 잘 활용하여 성공하는 방법도 마찬가지다. 일단 아이디어가 생겼다면, 그 아이디어를 현실로 끌어내기 위해 3D 프린터를 공부하고, 그와 연관된 디자인이나 재료 등에 대해서도 연구해야 할 것이다. 기본을 공부하고 사소한 요령이 생기면, 일단 성공의 절반은 이미 시작한 셈이다. 큰 첫걸음에 도움이 되기를 바란다.

 

그림 1.1. 3D프린터 인쇄

 

가장 먼저 자신의 분야 혹은 아이디어가 3D 프린터로 접근했을 때 더 긍정적인 결과를 낼 수 있는 부분인지를 따져야 한다. 제대로 된 검토를 위해서는 3D 프린터의 장점을 면밀히 알아볼 필요가 있다. 예를 들어, 공장 생산방식에서는 주로 위생과 비효율성이나 탄소 배출량 및 재료의 낭비 등이 문제로 야기되는데, 3D 프린터가 과연 그런 문제들을 효과적으로 해결해줄 수 있는 도구인지를 비교해보는 식이다. 지금부터 3D 프린팅의 특징이자 장점을 살펴보며 보다 구체적이고 깊이 있게 3D 프린터가 가져올 미래를 예측해보자.

 

1. 물질 낭비를 최소화 : 생산방식이 어떠한 재료를 깎아내어 형체를 만들어내는 방식이라면 3D 프린터는 플라스틱, 음식, 생화학 물질 등 재료를 한 층 한 층 쌓는 방식이기 때문에 낭비가 없다.

 

2. 생산하기 어려웠던 부품제조 : 수요가 적은 부품들은 대량생산 방식에서는 생산할수 없으므로 과거에 매우 비싼 가격에 유통되었다. 3D 프린터는 즉각적으로 부품을 생산할수 있다. 따라서 수요에 구애받지 않아 다양한 부품을 필요할 때 제작할 수 있다. 3D 프린터가 등장함으로써 구하기 힘든 특정 부품이라는 카테고리는 점차 사라지고 있다.

 

3. 제품이 아니라 데이터를 배달한다 : 3D 데이터는 이동이 매우 용이하여 생산지와 상관없이 세계 어디에서든 사용이 가능하다. 무거운 제품을 배송할 필요 없이 바로 3D 데이터를 전달하면 빠른 시간 안에 어디에서나 작업 또는 출력이 가능하다.

4. 아무리 복잡한 것도 상관없다 : 전통적인 제조방식에서 복잡도는 곧 돈으로 연결된다. 얼마나 복잡한가에 따라서 가격도 달라진다. 그러나 3D 프린팅 사업에서 복잡도는 그렇게 큰 문제가 아니다. 물론 3D 모델링할 때 어려움이 있겠지만 소프트웨어의 발달로 그 역시 해결 가능하다. 이 부분은 일반 제조업과 3D 프린팅의 큰 차이점중 하나다.

 

5. 다양성을 추구한다 : 한 가지 모델로도 다양한 시도와 변경이 가능하다. 기존 방식에서는 결정된 모양을 바꾸거나 수정하려면 기기 설계에서부터 제작까지 여러 단계의 문제를 고려해야 하므로 변경이 어려웠지만 3D 프린터에서는 변경이나 응용이 자유롭다. 이로 인해 경영 할 때 발생되는 간접비용, 즉 설계비, 인건비 그리고 교육비 등을 절약할 수 있다.

 

6. 한 번의 출력으로 완성품을 만든다 : 3D 모델링을 할 때 접하는 부분 또는 따로 움직이게 될 부분을 잘 고려하여 설계하면 조립된 채로 출력할 수 있다. 그러면 시간과 돈이 상당히 절약된다. 보통 제품을 만들면 몇 개에서 수십 개의 부품을 따로 만들어서 그것을 조립해야 하는데 이러한 공장 생산방식에 비하면 3D 프린터를 이용한 출력은 가히 혁신적이라고 할 수 있다. 그러나 3D 프린터로 작업한다 하더라도, 설계 기술이 필요하다.

7. 시장변화에 탄력 있게 반응한다 : 주문이 들어오면 바로 작업할 수 있어 트렌드 변화에 따른 재고관리에 대해 고민할 필요가 없어진다. 그로 인해 많은 경비를 절약할 수 있다.

 

8. 3D 프린터와 컴퓨터가 곧 생산라인이다 : 기존의 방식의 제조 공정에는 많은 공간이 필요했다. 제조라인, 연구실 등의 다양한 공간이 필요하기 때문이다. 그러나 3D 프린터 한대로 곧이 넓은 공간을 두지 않아도 된다.

 

9. 3D 프린팅은 특별한 기술을 요하지 않는다 : 전통 방식의 제조방식은 디자이너 및 기술자들이 여러 가지 공정을 거치면서 제품을 만들어 낸다. 3D 모델링 데이터만 완벽하다면 기존 영역에 쉽게 접근할 수 있게 되었다. 3D 프린터는 전문가만 접근할 수 있던 영역에 대해 진입 장벽을 낮춰주는 역할을 한다. 여기에 숙련된 디자이너들이 제품 형태를 디자인하면 일반적인 제조방식보다 좋은 결과를 얻을 수 있다.

 

10. 제품 사이즈의 제약이 없다 : 제품의 사이즈를 얼마든지 원하는 대로 만들어 낼수 있다. 물론 3D 프린터의 하드웨어 크기에 달린 문제이지만 매우 거대한 프린터가 지원된다면 크기라는 제약에서 벗어나 아이디어를 실현할 수 있다.

 

11. 제품 개발에 낭비가 없다 : 공장 제조 방식은 제품을 깎아내는 방식이었다. CNC 나 레이저 가공의 경우 재료를 깎아내기 때문에 재료의 찌꺼기들이 발생되며 이것을 폐기처리 하는데도 시간과 돈이 들어간다. 그러나 3D 프린터는 낭비를 대폭 줄이면서 의도한 대로 제품을 만들어 낸다. 그러므로 매우 경제적인 방식의 제조가 가능하다.

 

3D 프린터의 장점이 두루 잘 발휘될 수 있는 상품 중 하나가 바로 피규어다. 피규어를 사업 아이템으로 삼을 경우, 이상품의 주요고객은 바로 성형외과다. 병원은 자금이 풍부한 곳이며 병원과 은행으로 시작하는 병원 세일즈 중 성형 후 모습과 성형 전 모습을 피규어로 만드는 일은 흔하지 않는 분야이다. 병원 또한 이로 인해 병원이 홍보가 되므로 긍정적이다. 성형이라 하면 대부분 얼굴을 먼저 생각하지만 요즘은 몸에 있는 지방 흡입술도 많이 해당한다. 3D프린팅을 위해 수술 전과 수술 후에 스캔촬영을 하고 스캔한 데이터로 고객의 몸을 만든다. 고객들은 수술 전 모습과 후의 모습을 비교하면서 자신의 몸을 좀 더 객관적으로 바라보고 관리하게 된다. 친구들이나 지인들에게 자신의 피규어를 보여주면 광고 효과도 생기므로 발전가능성이 있는 사업아이템이다. 이외에도 다양한 아이템을 알리기 위한 노력은 계속적으로 필요하다. 병원뿐만 아니라 회사에 전화를 걸어 내 서비스가 얼마나 도움이 되는지 설명하고 회사에 직접 방문해서 담당자들을 설득하고, 은행직원들에게 명함을 대신할 작은 엑세서리 기념품을 판매하기도 한다. 3D 프린터의 특성과 실생활에 접목할 만한 아이디어가 잘 조화된다면 생각지도 못한 분야에서도 자신의 아이템이 힘을 발휘 할 수 있다. 무궁무진한 가능성을 믿고 스스로 돌파하며 개척해나갈 수 있어야 한다. 그 무엇도 남이 대신 해주지 않는다는 것을 잊어서는 않된다. 평소에 대인관계나 네트워크를 잘 관리하고 영업을 하는 것에도 많은 관심을 기울이는 것이 필요하다.

 

그러나 3D프린터가 만능 기계처럼 묘사되는 것에 대해 진지하게 말하고 싶다. 만약 무언가를 만들려는 목표 없이 프린터의 기능만 믿는다면 크게 실망할 가능성이 높다. 자기 분야를 더 연구하고, 자신이 할 수 있는 것과 할 수 없는 것, 가능성이 있는 것과 없는 것을 잘 구별할 줄 알아야 한다. 만약 자신이 보석 디자이너라면 3D 프린터를 배워서 복잡한 작품을 좀 더 쉽고 간편하게 출력하는 것으로 효율성을 상당히 높일 수 있다. 지금까지는 손으로 모든 것을 만들었다면 3D프린트를 이용하여 지금까지 만들지 못했던 것들을 표현할 수 있으며 일일이 수작업을 했을 때보다 시간이나 경제적으로도 큰 이익을 창출할 수 있다. 그러나 뚜렷한 방향 없이 막연히 3D 프린터로 뭔가 해야겠다는 섣부른 생각만으로 시작했다가는 시간만 낭비할 가능성이 크다. 3D 프린터는 보완적인 것이지 주인공이 될 수는 없기 때문이다. 정말 중요한 것은 자신의 능력과 목적이다. 자신이 진정 원하는 것이 무엇인지 정한 다음 3D프린터를 배우자. 예를 들어 3D 프린터로 만든 도자기를 꿈꾼다면 도자기 분야에 관한 전문적인 지식을 익힌 후에 3D 프린터를 어떻게 활용해야 좋을지 고민하는 것이다. 어디에서부터 시작하면 좋을지 모르겠다면, 취향을 따르는 것도 방법이다. 자신의 기호를 무작정 따라가는 것이 그 자체로 정답은 아니지만 정답으로 갈수 있게 해주는 작은 씨앗은 될 수 있다. 그리고 계속 꾸준히 그런 행동을 반복하면 줄기가 자라나고 잎이 나고 열매를 맺듯, 내 앞에 자연스럽게 결과가 나타날 것이다. 저임금 노동력이 부족해지면서 아시아의 제조사들이 자동 시스템을 도입한다고 하고, 미국 제조사들 또한 낮은 임금을 좆아 다른 나라로 옮길 필요 없이, 시스템 자동화로 미국의 공장들을 미국으로 다시 가져온다는 내용의 기사가 있다. 이 말은 바로 미래의 새로운 기술이 사람들의 일자리를 빼앗아간다는 말이다. 그렇다면 기술이 대체할 수 없는 일은 무엇인가? 앞으로 사람들의 역할은 어떻게 변화할까? 롤프 옌센의 '드림 소사이어티 Dream Society' (2005) 라는 책에서는 이와 유사한 한 가지 큰 물음을 던진다. 지금까지 인류는 원시사회에서 농경사회, 산업사회 그리고 정보화 사회를 거쳐 왔는데 이제 '그 다음 세대에는 무엇이 올까?' 라는 것이다. 우리는 이미 그 새로운 시대에 진입했다. 바로 감성이 지배하는 드림 소사이어티다. 쏟아지는 정보 그리고 상품의 홍수 속에서 사람들은 감성과 스토리가 충만한 것에 이끌린다. 감성을 건드리는 기획, 디자인 등은 기계가 대신할 수 없는 부분이다. 시작점에 대해 오랫동안 갈피를 잡지 못하고 있다면, 기발하고 눈에 띄는 단 한 가지 아이템을 고려하기보다는 사람들의 감성에 호소하는 부분에서 시작하는 것도 좋다. 감성적인 부분에서 시작하라는 것은 이영역의 무한한 잠재성을 염두에 두고 한말이다. 아인슈타인은 이렇게 말한 적이 있다. "상상력은 정보보다 더 중요하다. 지식은 제한적이지만 상상력은 무한하다." 3D 프린터 사업의 핵심은 콘텐츠 생산이다. 가요 및 대중문화에서 가장 중요한 역할을 하는 이들이 작곡가나 작사가 또는 프로듀서이듯 말이다. 3D 프린터 분야 역시 다른 분야에 있는 것을 재생산하는 사람보다는 색이 뚜렷한 무언가를 만드는 사람, 사람들에게 호소되는 바가 있는 것을 생산할 줄 아는 사람이 중요하다. 당신은 세상에 어떤 이야기를 하고 싶은가? 당신의 아이디어에는 그러한 이야기와 감성이 녹아 있는가? 콘텐츠 이외의 것들은 늘 그랬듯 더 새로운 기술로, 더 좋은 기능의 물건으로 빠르게 대체될 것이다. 3D 프린터는 단순한 도구다. 그러나 당신이 가진 아이디어를 빛내줄 도구다. 수단이 좋다고 좋은 콘텐츠를 자유자재로 만들어낼 수 있는 것은 아니다. 자신이 무엇을 만들어야 할지 구체적으로 정하고 그것을 위해 꾸준히 노력해야 한다. 3D프린터에 관한 사람들의 관심은 생각보다 대단하고 매우 열성적이다. 지금의 3D 프린터 시장은 마치 열리기 직전의 판도라의 상자와 같다. 동시에 파괴적인 재창조라는 말을 떠올리게 한다. 그 이유는 3D 프린팅을 이용해서 새로운 직업을 얻는 사람들이 있는 반면, 그로 인해 일을 잃는 사람도 생길 것이기 때문이다. 전통적인 방식에서 일한 사람들의 노하우들이 쓸모없어지는 상황이 발생함과 동시에 3D 프린팅을 이용하여 새롭게 사업에 발을 들이는 사람들도 생겨나고 있다. 3D 프린팅이 활용되는 영역은 현재 우리가 목격하고 있는 것보다 더 커질수 있다. 언제 어떤 방식으로 활용될지 섣불리 가늠할 수 없으며, 그렇기 때문에 앞선 사람의 뒤를 쫒기가 쉽다. 그러나 창업을 할 때 남이 성공했다고 무작정 뛰어들기 보다는 자신의 적성에 맞는지, 커리어에는 어떤 식으로 영향을 미칠지에 관하여 면밀한 검토가 필요하다. 3D 프린팅을 이용한 창업은 '현재 진행중'이다. 우리는 자신에게 맞는 특정 분야를 스스로 찾아야 한다. 이때 대부분의 사람들은 새로운 기술이 등장했을 때 그 기술만을 집중적으로 공부하는 경향이 있다. 보다 멀리 바라보고 신기술의 활용이나 기획 등에 집중해야 하는데 사용법 익히기에 열중하는 것이다. 가장 중요한 것은 그것을 이용해 무엇을 이룰 것인지 정확한 비전을 갖추는 일이다. 기술은 한낱 기술에 불과하기 때문에 기술에 많은 시간과 에너지를 낭비하면 실패할 확률이 높다. 3D 프린터는 모든 분야에 골고루 적용될 수 있는 기술이다. 그러므로 자신의 직종에서는 이 기술이 어떻게 적용될지에 관한 세밀한 검토가 필요하다. 기존의 분야를 바탕으로 3D 프린터를 이용한 창업 사례를 소개한다. 3D프린팅을 실제로 경험하며 얻은 각 사업별 아이템에 관한 정보이기도 하다. 해당 사례들이 어떤 비전을 담고 있는지, 각 사례를 보면서 자신의 비전 또한 세울 수 있는 시간을 마련했으면 한다.

 

1. 교육사업 : 3D 프린터 사업의 가장 핵심이 될 사업이다. 가장 파이가 크며 성장 가능성은 100 퍼센트, 그 이상으로 무궁무진하다. 얼마 전 정부가 2020년까지 3D 프린터 활용인력 1000만 명을 집중적으로 양성키로 발표했다. 이 이야기는 결국 3D 프린터를 교육시키는 인력, 즉 강사 양성에 엄청난 자본과 인력이 투입된다는 것이다. 3D 프린터로 무엇인가 사람들에게 배움을 주고 싶고, 새로운 콘텐츠를 만들어낼 수 있다면 이 분야를 적극 추천한다. 교육용 콘텐츠 개발과 서적, 교육 강의에 엄청난 수요가 있을 전망이다. 초등학교, 중학교, 고등학교와 대학교 그리고 일반인을 대상으로 하는 교육은 상상 이상으로 범위가 넓다. 교육 사업을 시작하려면 학원이나 대학에서 주최하는 교육에 참여하기보다는 정부가 공인한 학원 또는 기관에서 자격증을 취득하는것이 좋은 방법이다. 여기서 가장 중요한 것은 본인의 3D 프린팅 활용능력과 경험, 그리고 실력이다.

 

2. 제품설계사업/기계부품 : 제품설계와 관련된 분야에 대해서도 매우 긍정적이다. 일단 수요가 많으며 수입도 상당히 좋은 편이다. 작은 위치추적 장치가 달린 전자제품 케이스 하나를 설계, 제작한다고 하면 대략 100만원 이상의 수입을 얻을 수 있다. 용역비 계산은 대략 다음과 같은 프로세스로 이뤄진다. 자신의 하루 일당, 예를 들어 30만원에 작업에 소요되는 시간을 곱하면 청구 가격이 나오게 된다. 위치 추적 장치가 달린 케이스 제작은 약 3~4일 정도의 시간이 소요되므로 가격은 100만원 정도로 책정할 수 있다. 제품설계에서 가장 중요한 것은 고객의 요청에 부응할 수 있는 깔끔한 디자인 실력과 기한을 맞출 수 있는 신속성이다. 대다수 이러한 프로토타입 제작은 단시일 내로 끝내야 하는 경우도 있다. 그러므로 평소 꾸준히 소프트웨어를 연습하고 숙련시켜 의뢰가 들어왔을 때 빠른 시간 안에 결과물을 만들 수 있는 기초를 다져야 한다.

 

3. 금속부품복제 : 기존의 금속부품 시장은 3D프린터로 인해 풍전등화와 같은 상황에 처했다. 새로운 3D 프린팅 복제방식은 많은 업계종사자들의 영역을 위협한다. 컴퓨터를 모르면 사무직으로 일할 수 없는 것과 마찬가지다. 당분간 금속부품분야 곳곳에서 이러한 현상이 일어날 것으로 예상된다. 기존 방식과는 달리 3D 프린팅 부품복제방식은 간단하고 깔끔하며 쉽기 때문이다. 3D 프린팅으로 금속부품을 제작하는 방법은 다음과 같다. 그림과 같이 3D 프린터로 형태를 출력한다. 이 3D 프린팅 재료는 왁싱 성분이 들어간 특수 재료여서 쇳물에 녹는 성질을 지니고 있다. 쇳물을 넣을 수 있도록 거푸집을 만든다. 분말을 녹여 그림처럼 거푸집에 붓는다. 뜨거운 쇳물을 부으면 왁스 성분이 날아가면서 금속 결과물을 얻어낼 수 있다.

 

4. 보석디자인 : 세계적인 클라우드 기반 웹사이트 셰이프웨이스(Shapeways)에서 가장 인기 있는 3D프린팅 아이템은 보석이다. 처음 페이지를 열면 화려한 금속 보석들이 화면에 가득하다. 보석시장은 짧은 시간 내에 고부가가치의 제품을 만들어낼 수 있는 매우 매력적인 시장이다. 세공을 전문적으로 하는 분들에게는 3D 프린터가 사업에 큰 날개가 될 수 있다. 지금까지는 모든 것을 손으로 만들었다면 3D 프린트를 이용해서 3D 모델링 소프트웨어를 통해 지금까지 만들지 못했던 것들을 표현할 수 있다. 비용 면에서는 제작가격대비 경제적으로도 큰 이익을 가져다줄 수 있다. 셰이프웨이스에는 소비자와 생산자를 연결하는 채널 서비스가 다양하다. 본인의 역량만 있다면 바로 일을 받아서 진행할 수 있다. 다만 셰이프웨이스와 같은 사이트에 물건을 주문 받으려면 상대편에서 요구하는 사항을 지켜야만 한다. 물체의 속을 비우라거나, 빈틈을 만들어라 같은 주문이 있을 것이다. 이와 관련된 내용은 '모델링하기 전에 반드시 확인해둘 것'을 참고하면 그 방법을 자세히 알 수 있다. 보석디자인의 경우 업종 특수성으로 인해 진입이 매우 힘든 사업이며, 그런 이유로 일정기간의 트레이닝을 거치게 된다. 그러므로 보석 디자인사업을 하기 위해서는 기존의 보석 디자인 업계에서 일했던 사람에게 도움을 얻는 것이 가장 좋다.

 

5. 디자인상품(토이캐릭터 등) : 디자인 상품을 만들려면 여러 가지 역량들을 갖추고 있어야 한다. 우선 디자인 능력과 상품개발능력 그리고 판매능력이 필요하다. 이 모든 것을 혼자 하기에는 매우 어렵다. 자신의 힘이 닿지 않는 부분에 대해서는 외부에 의뢰를 해야 하기도 하고 스스로 해결한다면 시간도 오래 걸릴 수 있다. 그러므로 디자인 상품을 개발하여 투자를 받는 것이 가장 현명하다. 투자나 협력자를 얻기 위해서는 투자나 협력자를 얻기 위한 프레젠테이션 실력도 갈고 닦아야한다. 실제로 블로그에 올린 작품을 보고 투자하겠다고 하는 사람들이 나타나기도 한다. 자신의 작품을 알리는 마케팅 적극성이 매우 필요하다.

 

6. 도자기 : 전통적인 방식에서 깨진 도자기를 복원하기 위해서는 찰흙이나 세라믹으로 직접 수작업 하는 것이 일반적이다. 그러나 지금은 여러 단체 또는 개인들이 3D 프린터를 활용하여 좀 더 쉽고 효율적인 방법으로 문제를 해결하려고 시도하고 있다. 이 분야는 아직 미개척 분야로 부가가치가 매우 큰 사업으로 분류될 수 있다. 이 분야의 사업을 하기 위해서는 정부 관련부처에 직접 전화하여 설명회를 갖고 그들에게 기술을 알리는 과정이 필요하다. 흔하지 않은 작업이기 때문에 희소가치가 극히 높으며 극도의 정교함을 요구한다.

 

7. 자동차튜닝 : 자동차 튜닝 쪽은 아직도 찰흙을 이용하여 손으로 주물을 만들고 그것을 가공하여 결과물을 만들어내는 방식으로 이뤄지고 있다. 만일 3D 프린터를 활용하여 짧은 시간 내에 고객이 원하는 결과물을 출력하는 서비스를 한다면 현재 서비스의 질과 효율성 측면 둘 다에서 혁신이 일어날 것이다. 예를 들어 자동차 기어를 바꿀 때 사용되는 기어보브는 커스터마이징하여 만들시 60만원에서 100만원까지 판매가격이 형성되어 있다. 2주에서 한 달 걸리는 작업공정을 매우 효율적으로 관리할수 있다면 빠른 작업으로 인해 훨씬 더 많은 수익을 낼 수 있을 것으로 예상된다. 3D프린터는 튜닝 외에도 이미 자동차 자체를 생산할 수 있는 단계까지 진화했다. 어비(Urbee)라고 하는 차체는 가볍고 에너지 절약에도 도움이 되는 자동차다. 여느 3D 프린팅 출력물이 그렇듯 대중화를 이야기하기에는 이르지만, 3D 프린팅의 다양한 가능성을 보여주는 대표적인 사례라고 할 수 있다.

 

8. 의료 : 치과 의료분야 종사자에게도 3D 프린터가 큰 도움이 되고 있다. 치과 관련 응용분야는 활발한 연구 및 새로운 시도가 계속 일어나고 있는 역동적인 분야다. 성형외과 분야에서는 환자의 뼈나 신체일부를 스캔한 데이터를 가지고 모의 수술을 진행한 후, 모의 수술에서 사용된 경험이나 기술을 실제수술에 적용한다. 그럼으로써 실패할 확률을 최대한 줄이고 환자의 만족도를 높이는 일들이 성공적으로 진행되고 있다. 예를 들어 환자의 얼굴뼈를 수술할 때 보통 뼈를 깍은 후에 다시 그 뼈들을 붙이는데 글럴때 금속으로 된 장치가 필요하다. 3D 프린터로 미리 그 뼈를 만들어서 모의 수술을 해보면 정확한 위치에 정확하게 맞는 금속 형태를 만들어 낼 수 있다. 환자의 뼈에 맞는 맞춤형 수술이 가능한 것이다. 뿐만 아니라 인공피부이식이나 인공관절, 인공의족 등 다양한 시도가 이뤄지고 있다. 또한 수술용 도구를 3D 프린터로 제작하려는 의사들도 등장하고 있어 환자 및 소비자가 3D 프린터의 혜택을 누릴수 있는 기회들이 늘어날 전망이다.

 

9. 건축 : 최근 네델란드의 건축업자 헤드버흐 헤인스만(Hedwig Heinsman)은 3D 프린트 캐널 하우스 프로젝트를 통해 건축자재를 여러 번 나를 필요 없도록 건설현장에서 3D 프린터를 사용하고 있다. 매우 효율적으로 건물자재를 프린트할 수 있는 건축용 3D 프린트를 고안해낸 것이다. 3D 프린팅은 재료를 녹여서 사용하므로 건축폐기물을 남기지 않고 운송비용 또한 줄일수 있기 때문에 매우 혁신적인 기술이라고 평가받았다. 건축물 제작을 위해 만들어 놓은 캐드 파일만 있으면 3D 프린팅으로 간단하게 건축모형을 제작가능하다. 3D 프린팅을 통한 모형제작은 설계 및 시공단계에서 각각의 플러그모델을 약간씩 수정하면서 신속하게 작업할 수 있다.

10. 악기시장 : 악기시장도 예외는 아니다. 기존의 제품과 비교하여 소리 또한 나쁘지 않아 무한한 가능성을 보여준다. 전문가들은 앞으로 몇 년 안에 3D 프린팅 악기시장이 높은 점유율을 차지할 것이라고 예측한다. 이미 실험적인 악기들을 제작하는 이들도 있다. 심지어 기존의 악기형태를 3D 프린터로 제작하는 것을 넘어 오드키타스(Oddguitars)처럼 하나의 예술작품처럼 완전히 새로운 악기제작에 도전하는 것이다. 3D 프린팅 기술로 좀 더 개개인에게 적합한 악기제작이 가능해질 것이며, 가격과 디자인의 다양화를 경험할 수 있을 것이다.

 

11. 스포츠레저상품 : 최근 자신의 개인 3D 프린터를 이용하여 50만원 대의 카약을 만든 이가 있다. 놀라운 것은 이 카약이 고가의 프린터로 제작된 것이 아닌 개인용 3D 프린터로 조각조각 제작된 것이라는 점이다. 카약은 보통 수 백 만원을 호가하는 제품으로 이러한 도전은 우리에게 시사하는 바가 매우 크며 제작한 상품의 상품가치 또한 매우 높다.

 

12. 환경 : 우리나라에도 주목할 만한 상품이 있다. 바로 자전거발전기다. 이장치는 자전거페달을 돌리면 배터리가 충전되는 장치로 서울대학교 학생들이 어려운 이들을 위해 고안한 발명품이다. 이제품의 외곽디자인은 3D 프린터를 이용해 만들어졌다. 실용성과 함께 디자인도 살린 면이 눈에 띄는 제품이다. 이제품의 제작자는 빠른 시간 내에 프로토타입을 만들어 클라이언트에게 제시할 수 있다는 점을 3D 프린터의 장점으로 이야기하기도 했다. 3D프린터가 아니었더라면 몇 개월이 걸렸을 것이다. 자전거 발전기의 제작기간은 1~2주 정도이고 3D 프린팅 비용은 대략 10만원 정도 들었다.

 

13. 특수기능성제품 : 기존에 사용되는 제품에 새로운 기술을 도입 했을때 완전히 새로운 것이 되는 경우가 있다. 그 예가 지능형 지팡이다. 자전거발전기와 마찬가지로 서울대학교 학생들이 3D 프린터를 이용해 만든 작품으로 시각장애인과 노인들을 위한 지능형 지팡이는 사용자의 음성을 인식하여 사용자에게 정보를 제공하고 사용자가 위험한 상황에 처했을 때 이를 알려준다.

 

그림 1.2. 3D프린터 건축

 

3D프린터의 기초상식

 

3D 프린팅은 그 자체로 새로운 기술은 아니지만 어떤 재료를 사용하느냐에 따라 혁신적인 제품을 만들어 낼 수 있다. 많은 사람들이 관심을 갖는 이유도 거기에 있다. 재료는 기본적으로 무엇이든 될 수 있다. 음식, 플라스틱, 시멘트, 유리, 섬유 등등 어떠한 것이든 프린트가 가능하다. 다만 어떤 3D 프린터로 출력하느냐에 따라 사용할 수 있는 재료도 달라진다. 현재 가장 널리 보급되고 있는 FDM(Fused Deposition Modeling : 용융압출적층모델링) 방식의 3D프린터는 실처럼 길게 생긴 필라멘트를 녹여 한층 한층 쌓아서 출력물을 만들어낸다. 주로 PLS(Polylactic Acid), ABS(Acrylonitrile Polybutadiene Styrene) 두종류의 플라스틱 필라멘트를 재료로 사용한다. PLA, ABS, 소재 외에도 나무 느낌이 나는 필라멘트, 말랑말랑한 느낌의 소재 그리고 나일론 소재도 출시되어 사용되고 있다. 이중 나일론 소재는 염색이 가능한 것이 특징이다. 은 점토(Silver Clay)를 활용하여 금속 3D 프린팅도 가능하다. 은 점토는 출력 후에 오븐에 구우면 금속 결과물을 확인할 수 있다. 기본적으로 ABS 필라멘트와 PLA 필라멘트는 구분하기가 다소 어렵지만 출력과정에서 냄새로 구분이 가능하다. 외관으로는 컬러에 따라 구분하기도 한다. 결과물의 질에서도 차이가 난다. ABS는 좀 더 매끈한 느낌이지만 PLA는 약간 투박하다. 그렇다면 ABS는 언제 사용하고, PLA는 언제 사용하는 걸까? ABS는 소형부품이나 작은 캐릭터에 적합하고, PLA는 대형동상이나 대형조형물에 적합하다. 이유는 수축율 때문인데 ABS 필라멘트로 큰 것을 뽑으면 형태가 일그러진다. ABS는 PLA에 비해 표면이 매끈한 결과물을 얻을 수 있다. 그러나 녹는점이 240도이기 때문에 열을 계속 유지해주어야 해서 다루기 어렵다. 또한 열에 매우 민감해서 휨이나 수축이 일어날 수 있다. 그래서 대형제품을 출력하는 데에는 매우 불리하다. 반면 PLA는 녹는점은 215도 정도로 큰 것을 출력할 때는 PLA가 유리하다. ABS만큼 수축이 심하지 않기 때문이다. 대개 출력물의 크기가 10센티미터 이하일 경우 작은 것으로, 이상일 경우 큰 결과물로 여긴다.

 

1. ABS 필라멘트 : ABS 필라멘트는 유독가스를 제거한 석유추출물 재료로, 광택이 나는 것이 특징이다. 레고와 같은 재질이며 단단하지만 빨리 식기 때문에 수축성이 있다. 큰 조형물을 출력할 때 균열이 나거나 휨 현상이 발생할 수 있다. 그러므로 FDM 방식에서는 출력물이 올라가는 출력 판을 110도로 가열한다. 가열을 지속하는 이유는 열이 없으면 바로 수축을 일으키기 때문이다. 출력 판에 열 강화 테이프를 사용하면 좋은 결과물을 얻을 수 있다. ABS 필라멘트로 프린트할 때 특유의 냄새가 나기 때문에 밀폐된 공간이 아닌 환기가 되는 곳에서 사용할 것을 추천한다.

 

2. PLA 필라멘트 : PLA 필라멘트는 옥수수 전분을 이용해 만든 무독성 친환경적 재료다. ABS 재질에 비해 경도가 강하며 일반적으로 쉽게 부숴 지지 않는다. 큰 형상을 프린트할 때 ABS재질에 비해 균열이나 휘는 현상이 적다. 프린트 할 때 ABS 와는 달리 식물성의 달콤한 냄새가 난다. 또한 표면이 반짝인다는 특징이 있다.

3. 플렉서블 필라멘트 : 플렉서블 필라멘트(Flexible Filament)는 고무성분이 들어간 필라멘트로 탄성과 유연성이 매우 뛰어나다. 출력물이 잘 구부러지고 원형으로 되돌아오는 성질이 강하다. 단점은 출력물을 지지하는 서포터를 제거하기가 어렵다는 것이며, 빠른 속도로 출력하면 실패할 가능성이 높다. 서포터란 구조적으로 불안정한 물체를 출력할 때 이를 보완해주는 임의의 구조물이라고 여기면 된다. 샌들이나 디자인 상품으로 개발하기 매우 좋다. 

 

4. 나무 필라멘트 : 나무공예에 적합한 재료이며, 목분과 PLA가 혼합된 필라멘트다. 나무 질감을 표현하는데 매우 유용하며 나무향이 난다. 열팽창 성질이 PLA 필라멘트와 동일하다. 유연하여 프린트할 때 조형물의 휨 현상이 거의 없다. 유독가스 등의 유해물질이 나오지 않는 인체에 안전한 재료다. 소재의 특성상 온도차에 따라 출력물 색상이 달라진다. 낮은 온도에서는 살구 색으로 출력되고 높은 온도에서는 짙은 갈색으로 출력된다.

 

5. 나일론 필라멘트 : 나일론 필라멘트(Nylon Filament)는 PLA 필라멘트보다 유연하고 부드러운 성질의 재료이지만 플렉서블 필라멘트에 비해 유연성이 낮다. 탄력성과 광택이 뛰어난 재료다. 염료를 이용한 도색이 쉽다. 

 

6. PVA 필라멘트 : 물에 녹는 특성을 가진 필라멘트 재료다. 노즐이 두개인 프린터를 사용하되 노즐중 하나에는 PVA 필라멘트를 써서 서포터로 출력한다. 그런 다움, 출력물을 물에 넣으면 PVA로 만든 서포터 부분이 물에 녹아 매우 깨끗한 결과물을 얻을 수 있다. 건조한 곳에 보관해야 한다.

 

7. 엔지니어 필라멘트 : 공업재료와 구조재료로 사용되고 있는 강도 높은 플라스틱이다. 강철보다 강하고 알루미늄보다 전성이 풍부하며 금이나 은보다도 내약품성이 강한 고분자 구조의 고기능 수지다. 따라서 강도와 탄성뿐만 아니라 내 충격과 내마모성, 내열성, 내한성, 화학반응이나 용매작용에 의한 손상을 견디는 성질인 내약품성, 그리고 전기 절연성 등이 뛰어나 가정용 및 일반 잡화 등에 쓸수 있다. 대표적으로 헬멧, 카메라, 시계부품, 항공기, 휴대전화 등 각 분야에 걸쳐 사용된다.

 

8. HIPS 필라멘트 : HIPS(High Impact Polystyrene) 필라멘트의 강도는 ABS와 PLA 필라멘트의 중간이다. 유독가스를 제거한 석유 추출물 재료다. 광택이 나며 단단하지만 수축성이 있어 큰 조형물을 프린팅할 때 균열이 생긴다. 노즐이 두개인 프린터에서 주로 사용되며 본 조형물의 지지대 역할을 하는 서포터로 이용된다. HIPS로 출력된 부분을 리모넨 오일(Limonene Oil)에 담가 녹일 수 있다. 녹일 때 특유의 향과 증기가 나므로 지속적인 환기가 필요하다.

 

9. 스톤 필라멘트 : 스톤(Stone) 필라멘트는 표면이 거칠고 돌 같은 느낌을 주는 재료다. 재료의 특성상 165~175도 온도에서 출력을 권장한다. 온도가 올라가면 노즐에서 굳는 현상이 발생되어 노즐뿐만 아니라 노즐 윗부분의 튜브까지 교체해야 하므로 주의가 필요하다. 이는 ABS와 PLA 필라멘트를 제외한 모든 특수 재료를 사용하는 경우에 모두 해당되므로 각별히 유의해야 시간과 재료의 비용을 아낄 수 있다. 나무 필라멘트처럼 노즐 사이즈가 클수록 유리하며 가정용 프린터의 경우 0.4 밀리미터 노즐이 사용되지만, 제조사에서는 이 재료를 사용할 때 0.6 밀리미터 이상의 노즐을 사용할 것을 추천한다. 나무나 스톤 필라멘트는 특수한 재질이다 보니, 막힘 현상을 방지하기 위해 정밀하게 0.1 이나 일반적인 0.4 밀리미터 노즐보다 약간 느슨하게 0.6 밀리미터로 출력하는 것을 권장하는 것으로 생각한다.

 

더 섬세한 모형도 출력할 수 있을까? 이제부터 소개하는 방식은 형태가 복잡한 모형에 주로 사용되는 DLP, SLA, SLM, SLA 프린팅 방식이다. DLP(디지털광학기술) 방식은 쉽게 말하면 빛을 투사하여 투사한 모양대로 적층하는 방식이고, SLA(광경화수지조형) 방식은 광경화성 수지가 담긴 수조안에 레이저빔을 투사하여 적층하는 방식이다. 액체 재료에 레이저를 쏘아 결과물을 만든다. 한층 씩 쌓아가는 FDM 방식과 달리 DLP의 경우, 빔 프로젝터처럼 면 단위로 결과물이 출력된다. 아직 3D프린터를 접해보지 않았다면, 단번에 이해하기 쉽지 않을 것이다. 타이드 인스티튜트에서 운영하는 팹랩서울(FablabSeoul), 오픈크리에이터 등에서 3D프린터 장비교육을 받고 실제로 3D프린터가 작동하는 모습을 보면 이해가 더 빠르다. 실제 방문하는 것이 여의치 않다면, 유튜브를 통해 FDM, DLP, SLA, SLS등 다양한 프린팅 방식을 볼 수 있으니 참고하면 좋다.

 

1. 액상재료 '레진'과 DLP, SLA 방식 프린터 : DLP와 SLA 모두 플라스틱 레진을 사용한다. 이 프린터들은 매우 전교한 결과물을 출력할 수 있기 때문에 금속 주조로도 사용이 가능하다. 예를 들어 정교한 세공품을 만들고 그것을 만들 수 있는 금속 주조 틀을 만들면 대량생산까지 할 수 있다.

 

2. SLA 방식 : 아래 그림은 SLA 방식 프린터의 작동방식을 보여준다. 레이저 빛을 받은 액체 재료가 아래에서부터 서서히 고체화되는 상황을 표현한 것이다. 단층으로 한 층 한 층 쌓아가면서 오브젝트를 만들어내므로 대부분의 3D프린터는 시간이 오래 걸린다. 대부분의 3D프린터는 비슷한 방식으로 작동된다.

 

3. SLM 방식 : SLM(Selective Laser Melting) 프린터는 레이저를 쏘며 조형하는 방식인데, 나사(NASA)에서도 사용하는 3D프린터로, 로켓의 모터 부품을 만들어 성공적으로 사용하고 있다. 대부분의 3D프린터는 노즐에서 가늘게 재료를 뽑아 밑에서부터 쌓아가는 비슷한 구조로 되어 있으며, SLM 방식 프린터 또한 한 층 한 층 만들어진다. 복잡하게 보이지만 구동 원리는 의외로 매우 간단하다. 

 

1) 금속파우더를 담은 용기에 레이저를 쏘이면 레이저의 영향으로 가루가 굳어 오브젝트가 형성된다. 

2) 레이저를 쏘아 가루가 굳으면 왼쪽에서부터 롤러가 파우더 위로 재료를 한 겹 밀어내듯 지나간다.

3) 그러면 파우더가 출력물이 있는 곳으로 한층 더 깔리고

4) 동시에 출력 판은 출력물이 생성되는 만큼 한층 씩 내려가는 식이다.

5) 레이저로 쏘고 출력 판을 내리고 파우더를 한층 더 깔아주는 과정이 반복되면서 조금씩 형상을 만들어 낸다. 

 

프린팅이 끝나면 물체가 마치 가루 속에 묻혀 있는 모습이 되어 있을 것이다. 이러한 방식은 파우더라는 재료의 특성에 맞춘 것일 뿐 한층 씩 쌓아서 만들어간다는 기본개념은 거의 대다수 프린팅 방식에서 같다.

 

그림 1.3. Metal 3D프린터

 

4. SLS 방식 프린터 : 3D시스템스사(3D Systems)의 Z프린터(Z Printer)는 석고를 이용하여 컬러 프린팅을 할수 있다. 고가의 장비에서는 분말형태의 금속을 이용하여 3D 프린팅을 하는 경우도 있다. 분말을 이용할 때 유리한 점은 서포터가 불필요해지므로, 재료의 낭비가 없고 상상한 대로 표현 가능하다는 것이다. FDM 방식은 출력물을 아래에서부터 쌓는 방식이기 때문에 디자인된 아이템이 공중에 떠있는 형태일 경우, 바닥(출력판, 베드)과 출력물이 생성되는 곳 사이의 빈 공간을 지탱해줄 '서포터'가 필요하다. SLS 방식 프린터에서는 이 서포터가 없어도 출력이 가능하다. SLS 방식 프린터의 작동방식도 SLM과 같다. SLS 방식의 프린터 역시 SLM 방식의 프린터처럼 정교한 오브젝트를 출력할 수 있다. 

 

3D프린터의 재료개발이야말로 미개척 황금시장이다. 누가, 어떻게, 어떤 목적으로 개발하는지에 따라서 장을 선점하는 것은 물론이고 한순간에 미래를 바꿀 혁신을 가져오는 바탕이 되기도 한다. 3D 프린터 재료의 가장 중요한 요소는 친환경적 소재의 안전성과 수급가능성이다. 이 두 가지 조건은 반드시 고려해서 개발되어야 한다.

 

1. 음식재료 : 초코스케치(Choco Sketchs)는 초콜릿으로 그림을 그릴 수 있는 3D프린터키트다. 초코스케치의 초콜릿은 초콜릿 3D프린터에 맞게 성분이 조절되어 있다. 전용프린터에서만 출력이 가능하다.

 

그림 1.3. 초콜릿 3D프린터

 

2. 금속재료 : 철, 은, 구리, 황동을 아주 곱게 분말로 만든 다음, 그것을 점토 형태로 다시 가공한 페이스트형 3D프린팅 재료다. 재료의 특성상 출력 후에 토스트오븐이나 가마에 구워야한다. 일반 가정용 프린터로는 출력이 불가능하다.

 

3D 프린터에 대한 정보를 찾다보면 프린팅 할 때의 어려움이나 시행착오보다는 장밋빛 미래만을 이야기하는 유혹적인 정보가 눈에 띄고 거기에 사로잡히게 마련이다. 다음은 보다 제대로 3D프린터에 접근하기 위한, 동시에 시행착오를 줄일 수 있는 아홉 가지 핵심정보를 살펴볼 것이다. 사소해 보이지만, 아니 오히려 사소하기 때문에 쉽게 간과하여 놓칠수 있는 부분이니, 작업 전에 반드시 읽어보기를 권한다.

 

1. 프린터에 따라 결과물의 차이는 천차만별이다 : FDM 출력물의 품질로는 물건을 상품화하기가 매우 어렵다. 뱀이 몸을 여러 번 말아 또 아리를 튼 모습이나 줄을 둘러 팽이를 감싼 모습을 상상해보라. 굴곡 있는 표면이 상상되지 않는가? 노즐에서 가는 줄 같은 재료가 여러번 쌓여 면을 만든다고 한다면, 그 표면이 부드러울 리 없다. 재료가 한줄 씩 쌓이면 자연히 표면은 거칠어진다. 어느 정도 상품성을 갖추려면 FDM 으로 출력하고 나서 거친 표면을 가공해야 한다. 후가공은 시간이 많이 들고 오랜 인내가 필요하다. FDM 제조사들 중에서는 다른 고가 3D 프린터에서 출력된 제품을 마치 자사 출력물인양 홍보하는 곳도 있고, 후 가공에 정성을 들여 그럴듯한 제품으로 3D프린터의 능력을 어물쩍 부풀리는 곳도 있다. 제조사의 특성을 정확하게 알고 있어야 불필요한 투자를 막을 수 있다. 그런데 이제 막 3D 프린터를 접한 사람이 제품 설명서만 보고 그 특성에 따른 차이를 잘 알기는 어렵다. 그럴 때는 프린터를 구입하기 전에 샘플을 출력해보는 것도 좋은 방법이다. 거의 모든 3D 프린터의 출력물에는 얇은 층이 형성된다. 샘플을 출력했을 때, 출력물 표면의 층이 얼마나 얇은지 살펴본다. 고가의 프린터의 경우는 그것이 극히 미세하여 보이지 않는 것처럼 여겨진다.

 

2. FDM 프린터와 차세대 3D프린터 DLP 와 SLA 프린터 비교 : 현재 FDM 방식이 많이 사용된다. 그러나 3D 프린터 제조사는 DLP 와 SLA 등 다른 기술을 차용한 프린터를 개발 중이고 출시도 앞두고 있다. 몇 년 안에 다양한 프린팅 방식의 프린터들이 폭넓게 사용될 전망이다. 특히 주목을 끄는 것은 DLP 와 SLA 방식 프린터다. 이 두 방식으로 프린트하면 표면이 매끈한 출력물을 얻을 수 있으며, 가격 또한 저렴하여 인기를 끌 것이다. DLP 와 SLA 는 매우 디테일한 작업을 해야 하는 귀금속 디자이너들에게는 특히 좋은 도구가 될 것이라 본다. 그러나 고가의 레진일부를 제외하고는 대개 재료에서 냄새가 나며 연료 탱크를 주기적으로 바꿔야 한다는 단점이 있다. FDM 방식을 쓸 경우에는 국내 제조사 프린터를 선택할 것을 권한다. FDM 방식은 활용범위가 넓지만, 고장이 잘 난다는 단점이 있다. 설계도 복잡하게 되어 있으므로, 고장이 났을 때 스스로 해결하기에는 벅차다.

3. 재료의 유해성을 잘 알아보자 : FDM 방식의 ABS 필라멘트에서는 독한 냄새가 난다. 또 여러 번 언급했듯 DLP 와 SLA 방식의 재료인 액체 레진은 저렴한 것을 썼을 때 특히 냄새가 심하다. 고가의 액체 레진은 각 제조사의 사양에 따라 냄새 여부가 결정되기도 한다. 아이들이 있는 집에서는 사용하기 어려울 정도다.

 

4. 댜양한 후가공이 완성을 좌우 한다 : 3D 프린팅 할 때 출력물 겉면에 얇은 층이 발생하는데 화학 약품을 써서 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 아세톤으로 약 60~70도 정도로 가열하여 그 증기통에 출력물을 넣으면 ABS 출력물의 표면이 녹으면서 매끄러워진다. 이 방법은 상업적으로도 종종 이용된다. 그러나 아세톤 외에 다른 화학 약품들은 주의 깊게 취급해야 한다. 쉽게 위험에 노출되기 때문이다. 자칫 눈이나 코로 들어갔을 때 그 유독성 때문에 담보할 수 없는 일이 벌어질 수 있다. 그러므로 확인되지 않은 화학약품은 사용하지 않기를 권한다.

 

5. 3D 프린터를 구입할 때 꼭 확인해야 할 사항 : 기기를 갖추고 시작하려는 사람이라면, 프린터 구입을 위해 다양한 제품을 꼼꼼하게 비교할 것이다. 하지만 어떤 기능이 우선되어야 하고, 어떤 기능이 덜 필요한지 등 프린터 구입의 기준을 세우는데 어려움을 겪는다. 이때 가장 먼저 살펴야 할 부분은 흔히 베드라고도 불리는 3D 프린터의 출력 판이다. 더 정확히 말하면 '자동 수평조정이 되는 출력 판의 유무'다. 출력 판의 중심이 자동으로 맞춰지는 기능이 있는 제품이 좋다. 많은 FDM 의 출력물 에러는 바닥이 평평하지 못하기 때문에 발생하는데 바닥이 평평하지 않으면 필라멘트가 출력 판에 안정적으로 붙지 못한다.

 

6. 직접 구매로 비용을 낮출 수 있다 : 실제로 3D 프린터 재료의 원가는 그다지 비싸지 않다. 공개되어 있는 가격은 거품이 많이 끼어 있는데, 3D 프린터 제조사를 통해 직접구매하면 저렴한 가격으로 필라멘트나 레진을 구입할 수 있다. 해외구매도 한 방법이다. 재료비를 아끼는 것도 중요하지만 검증된 제품을 사야 프린터 관리나 프린팅에 좋다. 자신이 가지고 있는 프린터에 최적화된 검증된 제품을 쓰는 편이 장기적으로 유리하다.

 

7. 3D 프린팅은 몇 개월 안에 숙련되지 않는다 : 전체적인 분위기가 3D 프린팅을 쉬운 기술로 소개하고 있기 때문에 실제 사용해보면 실망하는 이들이 적지 않다. 아무것도 모르는 초보자가 3D 프린팅에 상업적으로 성공한 제품을 만들려면 적게는 2~3개월에서 수개월은 걸린다. 물론 채색이나 출력물 표면의 품질 등은 기술이 발전되면 해결될 수 있을지 모르지만 기본적인 모델링의 개념이나 재료의 사용, 출력 후가공과 분할 등은 몇 개월 안에 해결할 수 없는 문제다. 이를 해결하기 위해서는 3D 프린터의 노하우가 반드시 필요하다. 몇 개월 연습하여 간단한 것은 만들어 낼 수 있을지 모르나 상용화 가능한 것을 만들려면 체계적인 교육과 경험이 필수다.

8. 쉬운 소프트웨어는 늘 등장 한다 : 제품을 프린트하려면 그전에 제품을 설계해야 한다. 3D 프린팅은 일반적인 소프트웨어보다는 캐드전문 설계 도구를 사용하는 것이 유리하다. 캐드전문 설계 도구는 디자인 프로그램인 마야, 맥스보다 좀 더 정확한 수치를 입력할 수 있기 때문에 3D 프린팅에 유리하다. 전문 설계 도구는 접근성이 좋지 않지만, 현재 점점 쉽게 사용할 수 있도록 진화하는 과정에 있다. 예전 포토샵을 생각해보자. 지금 얼마나 쉬워졌는가?

 

9. 결과물을 보려면 인내심이 필요하다 : 10센티미터 피규어 인형을 출력하는데 5~10시간이 소요된다. 오브젝트가 얼마나 단순한지, 프린팅 할 때 세팅을 어떻게 했는지에 따라 출력시간은 더 줄어들 수도, 더 늘어날 수도 있다. 또 프린터 기종에 따라 다르겠지만, 아무리 좋은 기계라 하더라도 한두 시간 안에 인형 하나를 붕어빵 찍어내듯이 출력할 수는 없다.

 

지금까지 3D 프린터 입문자가 알아야 할 기본적인 부분들을 살펴보았다. 어디에서부터 시작해야할지 판단해야한다. 재료와 프린팅 방식에 따른 프린터 종류에 대해 다양하게 다뤘지만 무엇보다 한번 직접 해보는 것보다 좋은 공부는 없다. 

 

3D모델링의 기초상식

 

3D 모델링 사업을 고려할 때 가장 고민이 되는 부분은 3D 프린터 구입이나 장비 사용법이 아니다. 바로 제품 디자인이다. 디자인을 하려면 3D 모델링을 필수로 알아야 하는데, 초보자가 어느 정도 3D 모델링에 대한 감을 잡기까지는 적어도 3개월이라는 시간이 걸린다. 자기만의 사업을 시작하려면 3D 모델링을 반드시 습득해야 하지만, 그전에 3D 프린터를 하루빨리 사용하고 싶어 하는 이에게 도움이 될 만한 정보를 소개하려 한다. 바로 무료 3D 모델링 데이터 사이트다. 인터넷에는 특히 해외의 경우 메이커봇의 싱기버스(Thingiverse)를 중심으로 무료로 3D 데이터를 받을 수 있는 사이트가 많다. 이러한 사이트의 목적은 바로 독립적인 3D 프린터 생태계를 만드는 것이다. 사이트 내에 대량의 3D 데이터를 공유하는 시스템을 만들어 보다 많은 사람들이 3D 프린터에 관심을 갖고 자사의 3D프린터를 쉽게 사용하도록 이끈다. 이 서비스를 이용하면 직접 모델링하지 않고도 자신이 원하는 것을 아주 손쉽게 출력할 수 있다. 물론 운이 좋으면 평소에 갖고 싶었던 피규어나 스타워즈 장난감 등도 마음껏 다운로드하여 출력할 수 있다. 게다가 검증된 데이터들만 공유하기 때문에 아주 쉽게 제대로 된 결과물이 출력된다. 그래서 업 로드된 도안을 이용했을 때 3D 프린터를 처음 접한 사람들은 3D 프린팅이 매우 쉽다고 느낀다. 

 

대표적인 3D 모델링 데이터 사이트는 싱기버스(http://www.thingiverse.com)다. 3D프린터 제조사인 메이커봇은 프린터를 판매하는데 그치지 않고 방대한 양의 3D프린팅 데이터를 공유할 수 있는 싱기버스라는 사이트를 운영하고 있다. 싱기버스는 3D프린터계의 유튜브 정도로 이해할수 있다. 메이커봇사의 창업자인 브리 페티스(Bre Pettis)는 마케터출신으로, 현재 3D 프린터 산업에서 가장 중요한 부분인 콘텐츠의 공급에 대해 정확하게 이해했다. 그래서 자사의 제품을 구입한 사람뿐만 아니라 일반인들도 쉽게 자신의 디자인을 올리고 다운로드할수 있는 생태계를 만들었다. 싱키버스는 기본적으로 무료사이트이지만 판매와 공유도 가능하다. 먼저 싱기버스에 방문하여 내가 원하는 출력물을 검색해본다. 예를 들어, 다음과 같이 싱기버스 메인화면에서 제품사진을 클릭하면 다운로드할 수 있는 링크로 연결된다. 화면 왼쪽에 나타나는 메뉴에서, 맨 아래에 있는 다운로드 버튼을 누르면 바로 다운로드할 수 있다. 다운로드 받은 파일은 STL 파일형식이다. 이것을 3D 프린터가 이해할 수 있는 G코드(G code)로 변형해야 한다. 큐라(Cura), 메이크웨어(Makeware) 등 각 3D프린터에 맞는 G코드형성 프로그램을 이용하여 변형하여 프린트에서 출력한다. 3D 모델링은 쉽지 않은 작업이고, 모델링을 처음 접하는 사람에게는 그 진입장벽이 더 높게 느껴진다. 그런 이들에게 3D 스캐너는 거의 완벽한 대안처럼 생각될 것이다. 현재 3D 스캐너의 상용화나 활용 가능성에 대해서는 다양한 의견이 있다. 향후의 발전 가능성을 고려할때 3D 스캐너 분야도 함께 성장할 것임은 분명한 일이다. 여기서는 3D 스캐너의 간단한 기본개념과 함께 실제로 사용할 수 있는 요소를 소개하고자 한다.

1. 모든 모델링 작업은 넙스와 폴리곤에서 시작된다 : 3D 모델링을 연구하다 보면 넙스와 폴리곤이라는 단어를 자주 접하게 된다. 넙스(NURBS, Non-Uniform Rational B Spline)는 일정한 점들을 연결한 직선에서 3D 곡선을 구하는 방식이고, 폴리곤(Polygon)은 입체의 표면을 만드는 다면체의 입체 형태를 말한다. 넙스에 비해서 약간 불안정한 구조이기는 하나 사용방법이 쉬워 많은 모델러들이 선호하는 방식이다. 포토샵과 일러스트레이터에 비유하자면 넙스는 벡터방식이고 폴리곤은 픽셀방식인 셈이다. 벡터와 픽셀의 특성은 다음과 같다. 벡터는 매우 부드럽고 아름다운 라인을 만들수 있는데다 아무리 늘려도 기본 모양이 깨지지 않는다. 그러나 픽셀은 점들의 집합체이기 때문에 늘리면 확장된 만큼 픽셀이 그 공간을 채우지 못하기 때문에 이미지가 깨지게 된다. 물론 폴리곤도 매끈하게 만들수 있다. 그러나 폴리곤의 수가 많이 필요하기 때문에 넙스로 부드러운 제품을 만드는것이 유리하다. 말하자면 3D 스캐너는 사람이나 특정물체의 표면 좌표값을 추출하여 넙스 또는 폴리곤 패치 형식으로 데이터를 얻는 방식이다. 흔히 물체를 스캔한다고 하면, 3D 스캐너를 이용하여 레이저나 백색광을 대상물에 투사하여 대상물의 형상정보를 취득하고 이를 디지털 정보로 전환하는 모든 과정을 통칭한다.

 

2. 3D 스캐너와 3D 프린팅은 찰떡궁합이다 : 3D 스캐너와 3D 프린팅은 찰떡궁합이다. 이보다 더 좋을 수는 없다. 스캐너는 마치 사진처럼 3D 형체를 표현하며 3D 프린팅까지 거치면 이 3D 파일은 생생한 형태감을 갖추게 된다. 3D 스캐너가 쓰일 만한 가장 일반적인 사례는 바로 캐릭터 상품이다. 실제 사람을 스캔해서 의미 있는 캐릭터 상품을 만드는 것이다. 오토데스크에서 나온 123D 캐치라는 소프트웨어를 사용하여 직접 찍은 사진들을 3D 데이터로 변환하거나 3D 시스템스의 센스(Sense)라는 스캐너를 이용하여 사람을 그대로 스캔하는 식이다. 실제 사람을 스캔하는 방식으로 피규어 제작이 가능하다. 그 외에도 3D 스캐너의 놀라운 기능을 활용한 영역은 3D 프린터의 가능성만큼 다양해질 것이고, 발 빠른 사람들은 이미 이를 이용한 사업을 준비하고 있다. 결론적으로 얘기하면 모든 것이 가능하다는 말이다. 현재 3D 프린터의 개발과 발전 과정처럼 3D 스캐너 역시 모델링 작업을 대신해줄 만능도구는 아니지만, 자신이 활용할 수 있는 범위를 충분히 파악하고 사용한다면, 모델링 작업의 진입장벽을 한 단계 낮춰줄 것이다.

 

'3D 스캐너'라는 단어만 들으면 스캔만 하면 출력준비가 모두 완료될 것처럼 느껴진다. 이 역시 3D 프린터 만능 설에 대한 오해만큼이나 큰 착각이다. 3D 스캔 과정 중에도 문제는 발생한다. 출력하려는 물체에 구멍이 있거나 표면이 고르지 않다면 물체를 스캔하는데 어려움이 생긴다. 사람을 스캔할 경우 머리카락을 제대로 인식하지 못하는 등 3D 스캔 중 나타나는 문제는 제각각이다. 고가의 스캐너를 사용해도 마찬가지이므로 반드시 스캐너에 대한 정확한 이해가 필요하다. 3D 스캐너가 모델링 작업의 완벽한 대안이 될수 없는 이유는, 이런 문제들을 결국 3D 모델링 소프트웨어를 통해 해결해야 하기 때문이다. 한 예로 Z브러시(Zbrush) 라는 소프트웨어는 스캔한 데이터를 복원하는데 매우 유용하며, 모델링 파일을 다듬는데 종종 쓰인다. 고가 스캐너의 경우 스캐너를 구입하면 자체 소프트웨어를 지원한다. 그러므로 3D 스캐너를 사용하고 나서 모델링 작업이 필요하다면, 해당 스캐너 회사에 문의하여 소프트웨어를 지원받고 모델링 하면 된다. 3D 스캐너가 만능도구가 아니라는 것은 바로 이런 이유에서다. 스캔하고 나서 후 보정 작업을 거쳐야 하기 때문에, 일반 사용자가 쉽게 사용할 수 있을 것처럼 보이면서도 실제로 사용해보면 손이 많이 가는 것이다. 3D 스캐너의 강력한 장점에도 불구하고 대중화가 더딘 이유 중에 하나다. 스캐너가 해주지 못하는 몇 가지 부분들을 보완할 수 있는 모델링 실력만 갖춘다면, 자신의 아이디어를 표현할 좋은 도구가 되어줄 것이다. 모델링 파일을 쉽게 얻을수 있는 다양한 경로를 소개했지만 결국 가치있고 남다른 상품을 만들기 위해서는 자신의 아이디어를 직접 표현할 줄 아는 것이 중요하다. 그리고 3D 프린팅 제품을 만들때 필요한 부분을 이해해야 한다. 3D 프린팅용 제품을 제작할 때는 크게 두 가지 도구를 쓰게 된다. 바로 디자인용 소프트웨어와 설계용 소프트웨어다. 디자인 소프트웨어가 스케치가 가능한 3D 작업도구라면 캐드 소프트웨어는 정확한 수치를 입력해야하는 설계도구다. 캐드를 사용하게 되면 마치 레고 블록처럼 오차 없이 완벽하고 정확하게 제품을 만들수 있어 현재 3D 프린팅 최고의 모델링 도구로 치고 있다. 예를 들어 애니메이션이나 인체를 만들 때는 마야(Maya)나 3D맥스(3D Max) 등을 사용하고, 제품설계는 오토캐드(AutoCAD)나 클레오(Creo) 등의 소프트웨어를 사용하는 식이다. 그런데 앞으로는 디자인 도구와 설계도구의 경계가 점차 사라질 것이라는 것이 업계의 전망이다. 두 가지 기능이 통합된 도구가 나온다는 것이다. 그러나 상용화 가능한 단계까지 개발되는 것을 기다릴 수 없는 노릇이고, 시중에 있는 디자인 도구와 제작 도구를 선택하여 바로 사업아이템이나 작품에 적용하는 연습이 필요하다. 시중에는 너무나도 많은 소프트웨어가 사용되고 있다. 어떤 소프트웨어를 사용해야 내가 적용하려는 아이템에 적합할지, 어떤 소프트웨어로 시작해야 조금이라도 쉽고 빠르게 3D 프린팅을 익힐수 있을지, 시작하는 사람에게는 고민할 일투성이다. 오토데스크는 3D 모델링의 가장 앞단을 이끌고 있는 회사다. 오토데스크에서 오토데스크 360 이라고 부르는 것이 있다. 오토데스크의 모든 클라우드 베이스의 소프트웨어를 통합하여 부르는 전체 워크플로를 말한다. 처음 시작하는 소프트웨어로 추천하는 도구는 바로 오토데스크에서 배포하는 123D 디자인(123D Design)이다. 123D 디자인은 설계에 초점을 맞춘 매력적인 소프트웨어인데, 사용하기가 쉽고 짧은 시간 안에 상당히 괜찮은 결과물을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그런 만큼 기능에 한계가 있다는 단점이 있지만, 좀 더 다양한 기능을 활용할 수 있는 퓨전 360(Fusion 360)이나 오토데스크의 상위버전의 소프트웨어로 넘어가기에 좋다는 특징이 있다. 123D 디자인이나 퓨전360 등은 같은 오토데스크에서 나오는 소프트웨어이기 때문에 인터페이스나 기본개념을 공유한다. 이렇게 단계적으로 학습이 가능한 제품라인은 오토데스크에서 야심차게 준비하고 있는 여러 프로젝트 중에 하나이기도 하다. 좀더 깊게 공부할 의향이 있고, 미래의 비전을 보고 3D 프린팅에 접근하고 있다면 123D 디자인이 그 시작점으로 좋을것이다. 이러한 이유로 입문자뿐만 아니라 3D 모델링에 대해 기본지식을 갖고 있는 사람이라 하더라도 한번쯤은 123D 디자인을 활용해 보기를 바란다. 3D 프린팅 제품을 접해봤다면 알겠지만 3D 프린팅으로 접근할 수 있는 분야는 무궁무진하며, 원하는 것을 얻기 위해서는 그 만큼 다룰 줄 아는 소프트웨어가 많으면 많을수록 유리하다. 그래서 입문자가 고민해볼 수 있는 다양한 초중급, 유무료 소프트웨어를 소개한다. 

 

3D프린터 입문자에게 추천하는 심플한 소프트웨어는 아래와 같다.

 

1. 123D 디자인 : 123D 디자인(123D Design)은 초보자들을 위한 3D 프린트용 소프트웨어다. 기본적인 기능을 갖추고 있지만, 그것만으로도 상당히 복합한 제품을 빠른 시간 안에 만들 수 있다는 장점이 있다. 아무것도 모르는 상태에서 3D 프린트 소프트웨어를 배우고 싶다면 123D 디자인을 추천한다. 그 이유는 앞서 말했듯 오토데스크의 상위버전과 기본적인 부분들을 공유하고 있기 때문에 다양한 기능을 습득하기 위한 연결점으로 훌륭하기 때문이다. 무료인데다 흔히 3D 프린터로 출력하기까지 디자인 모델링 소프트웨어, 3D 프린터 출력용 컴파일 소프트웨어, 3D 프린터 출력의 세 단계를 거쳐야 하는데, 3D 프린터로 바로 출력할수 있게 편리하게 설계되어 있다. 아이패드, 데스크탑에서 클라우드로 작동한다. 

 

2. 123D 캐치 : 123D 캐치(123D Catch)는 여러 각도에서 찍은 평범한 사진들을 자동으로 조합하여 3D 이미지로 변환시켜주는 클라우드 기반의 소프트웨어다. 세심하고 디테일한 디자인에는 한계가 있지만, 직접 3D 모델링하기가 어렵고, 사진에 있는것을 그대로 구현하는 것으로도 충분한 결과물을 준비하고 있다면 상당히 괜찮은 소프트웨어다.

 

3. 123D 크리에이처 : 123D 크리에이처(123D Creature)는 아이패드에서만 작동되는, 애플리케이션 개념의 소프트웨어다. 게임이나 영화 등에서 흔히 볼수 있는 환상적인 생명체나 캐릭터를 디자인하는데 적합하다.

 

4. 123D 메이크 : 123D 메이크(123D Make)는 예술작품을 만드는데 적합한 소프트웨어로, 3D 모델링을 감각적인 느낌으로 작업하고 싶은 이에게 권한다. 3D 모델을 예술작품으로 만들어 줄수 있는 컷 패턴(Cut Pattern) 기능을 사용한다. 오브젝트를 연속적인 패턴으로 자를수 있어 패턴을 이용한 창조적인 제품을 만들어 낼 때 유용한 소프트웨어다.

 

5. 123D 스컬프트 : 123D 스컬프트(123D Sculupt)는 123D 크리에이처처럼 아이패드에서 작동하는 애플리케이션으로, 3차원 입체 오브젝트를 조각하며 페인팅 할수 있다. 

 

123D 디자인, 123D 케치, 123D 크리에이처, 123D 메이커, 123D 스컬프트 등은 쉽지만 전문가용이라고 하기에는 기능에도 한계가 있다. 3D 프린터 시장이 커지고 인기가 많아짐에 따라 예비 사용자에게 호소하기 위해 개발된 소프트웨어라 보는 것이 더 적합하다. 그러나 그만큼 쉽고 만들어진 기능에 따라 사용하기만 하면 된다는 장점이 있다. 전문가들이 사용하는 도구를 원한다면 다음에 소개할 퓨전 360이나 메시믹서 등을 사용하기를 권한다. 

 

3D프린터 무료디자인 소프트웨어는 아래와 같다.

 

1. 123D 디자인 : 현재 오토데스크가 보유하고 있는 가장 훌륭한 디자인 기능과 라이브러리를 지원한다. 또한 아이패드에서 사용 가능하다는 점도 특징으로 꼽히며, 셰이프웨이스(Shapeways)와 바로 연결 가능하게 설계되어 있다. 윈도, 맥, 온라인 클라우드에서 사용 가능하다.

 

2. 싱커캐드 : 싱커캐드(Thinkercad)는 쉬운 기능을 이용하여 복잡한 것도 쉽게 설계할수 있도록 기획된 환상적인 입문자용 프로그램이다. 웹브라우저에서 작동되며 기능을 익히기가 쉽고 셰이프웨이스와도 바로 연동하여 자신의 디자인 상품을 판매할수 있다.

 

3. 3D 틴 : 3D틴(3D Tin)은 웹GL(Web GL)을 이용한 클라우드 기반의 소프트웨어다. 다른 이들과 디자인을 공유하는 한 무료로 사용할수 있다. 크롬, 사파리, 파이어폭스에서 작동되며 레고 스타일 디자인을 만드는데 매우 유용하다.

 

4. 블렌더 : 블렌더(Blender)는 막강한 전문적인 기능을 갖춘 소프트웨어다. 유튜브나 웹 레퍼런스 등이 많아 혼자서 공부하더라도 사용 가능한 자료가 많다는 것이 장점이며, 그만큼 나만의 디자인을 구현하는데 필요한 기능들도 커뮤니티를 통해 알아볼수 있다. 교육용으로도 사용되고 있다.

 

5. 프리캐드 : 프리캐드(FreeCAD)는 오픈소스를 이용한 매개변수 3D 모델링 도구다. 일반유저, 취미생활자 그리고 경험있는 디자이너들에게 모두 유익한 프로그램이다. 공학적인 부분과 건축분야에서 매우 유용하게 사용할수 있도록 설계되어 있다. 윈도, 맥, 리눅스에서 사용 가능하다.

 

6. 스컬프트리스 : 스컬프트리스(Sculptris)는 무료로 사용 가능한 디지털 조각도구다. 디저털 조각 도구 입문자들을 위해 개발되었으며, Z브러시(Zbrush)를 만든 회사에서 제공한다. 윈도와 맥에서 사용 가능하다.

7. 스케치업 : 스케치업(Sketchup)은 구글에 제공하는 드로잉 베이스 도구로 건축 디자이너가 사용하기 좋다. 스케치업 메이크라는 무료버전과 스케치업 프로라는 유료버전, 두개로 나뉘어 있다. 건축에 최적화되었지만, 자동차를 비롯한 각종 다양한 물체도 모델링할수 있다. 윈도와 맥에서 사용가능하다.

 

8. 3DMTP : 3DMTP(3D Model to Print)는 클라우드 기반의 서비스로, 3차원 건축모델을 만드는데 초점이 맞춰져 있다. 이프로그램은 3D 파일의 크기를 늘리거나 줄이는데 잘쓰이며 그리고 3D 프린팅 할때 효율적으로 디자인할수 있다. 온라인 서비스를 하고 있다.

 

그림 1.4. 3D모델링

 

사출성형기

 

플라스틱 제품이나 작품을 만드는 기계는 사출성형기(Injection Modling Machine)가 있다. 사출성형기는 짧은 시간에 많이 만들어야하는 플라스틱 제품을 만들기 위하여 제품형상의 틀을 뜬 금형 속에 플라스틱 안료를 녹여 사출하는 방식으로 동일한 형상의 플라스틱 제품을 대량 생산하는 산업기계이다. 

 

그림 1.5. 사출성형기(대형)

그림 1.6. 사출성형기(소형)

 

사출성형기는 짧은 시간에 많이 만들어야하는 부품이나 소모품 등 동일한 물건을 복제하는데 적합하지만 새로운 제품이나 작품을 만드는 경우에는 한계가 있다. 이런 니즈에 맞는 것이 바로 3D프린터다. 또한 3D프린터로 형틀을 만들고 한번 금형을 만들면 그 다음부터는 사출성형기(소형)로 동일한 물건을 계속 만들 수도 있으므로, 집이 곧 공장이 된다. 

 

그림 1.7. 금형과 성형물