[005] 3D프린팅 기술 유형 알기

3D 프린터, 3D프린팅이 물체의 단면을 한 층씩 쌓는다는 건 이제 알겠는데 자세히 보니 생김새도 모두 다르고 쌓는 방법들이 제각각이죠!
머릿속이 복잡해집니다. 왜 이런 차이가 있는지, 나는 무엇을 선택해야 하는지 말예요.

이 세상엔 정말 많은 소재들이 있습니다. 석재, 목재, 점토 같은 자연 소재도 있고 금속, 유리, 플라스틱 같은 인공 소재도 있죠.
이러한 소재들은 그 성질이 모두 제각각이기 때문에 각기 다른 방법으로 다루어야 합니다.

그래서 기술이 저마다 다르게 개발된 것이죠! 깊게 들어가면 3D프린팅 기술은 정말 다양합니다.
하지만 다음의 네 가지만 기억하면 매우 쉽습니다!

1. 짜내기!

쭈욱- 짜낼 수 있는 소재들은 무엇이 있을까요?
점토, 초콜릿, 쿠키반죽, 시멘트 등등 이런 ‘반죽(Paste)’ 유형의 소재를 압출하는 것을 ‘Paste Extrusion’ 이라고 합니다.

압출은 반죽 외에도 ‘열가소성(열을 가하면 녹고, 식으면 형태가 굳어지는 성질)’ 소재에 녹을 수 있는 열을 가해 녹여(용융, Fuse) 압출하는 방법도 있습니다. 열가소성을 가진 대표적인 소재가 바로 ‘플라스틱’입니다. 이러한 방식을 ‘Fused Extrusion’이라고 합니다.

Fused Extrusion의 대표적인 기술명들은 FDM(Fused Deposition Modeling), FFF(Fused Filament Fabrication) 등이죠.
어쨋든 녹여서 짜낸다는 뜻입니다. 🙂

개인용 장비에서 주로 활용되는 플라스틱 소재를 녹여내기 쉽도록, ‘가느다란 실가닥’ 같이 준비된 것을 사용하는데 이를 ‘필라멘트(Filament)’ 라고 부릅니다.

2. 빛으로 굳히기!

플라스틱 소재들 중에는 희한하게도 열을 받으면 녹는 것 뿐만 아니라, 빛을 조사하면 그 부위가 굳는 성질을 가진 것들도 있습니다!
플라스틱 소재 중에는 신기하게도 빛을 받으면 딱딱하게 굳는 성질을 가진 것들이 있습니다.

이러한 성질을 ‘광경화성(Photocurable)’ 이라고 합니다. 굳혀진다는 말은 곧, 액체상태라는 것을 의미합니다. 그래서 수조(Vat)에 필요한 만큼 부어 사용하게 됩니다.

회사나 가정에서 사용하는 ‘빔프로젝터’를 잘 아시죠? 바로 이 빔프로젝터를 이용해 빛을 조사하는 방식을 ‘DLP(Digital Light Processing)’이라고 합니다.
이 외에도 레이저 빔을 이용한 것도 있는데요. 이를 ‘SLA(StereoLithography Apparatus or SL)’이라고 부릅니다. 최초의 3D프린팅 기술이기도 하죠!

3. 가루 붙이기!

‘단언컨데 세상에서 가장 완벽한 물질’ 이라는 금속 소재는 압출이나 경화를 시킬 수 없죠.

그래서 고운 가루(Powder)형태로 준비한 후 고열을 가해 녹여 붙이는 작업이 필요합니다. 수조에 가루를 부어놓고 조형하고자 하는 부분에만 고열을 가합니다. 그러면 녹은 가루들끼리는 서로 엉겨붙어 모양이 만들어지죠. 이러한 것을 ‘소결(Sintering)’이라고 합니다. 대표적인 방식은 ‘SLS(Selective Laser Sintering)’이 있습니다.

열을 가해 가루를 붙이기도 하지만, 때론 ‘접착제(Binder)’를 사용하기도 합니다. 금속보단 석고(Plaster) 분말에 효과적이죠. 이러한 방식을 ‘Binder Jetting’이라고 합니다.

분말에 접착제를 사용하면서 동시에 ‘잉크젯(Ink Jetting)’기술로 색상을 입혀주면 종이인쇄에 사용되는 것과 같은 화려한 색상이 입혀지기도 합니다. 대표적인 기술은 ‘CJP(Color Jet Printing)’이 있습니다.

4. 자르고 붙이고 자르고 붙이고…

3D프린팅의 기본 개념은 ‘적층’ 이죠! 그래서 가장 쉽게 접근할 수 있는 방법이 바로, 소재를 얇은 ‘판(Laminate)’으로 준비하는 것입니다.
판을 조형하고자 하는 모양대로 한 장을 자르고, 잘려진 모양 안에 접착제를 바른 후, 다시 그 위에 다음 장의 판을 얹는 과정을 반복합니다.
이 방식을 ‘LOM(Laminated Object Manufacturing)’이라고 합니다.

처음에는 금속판을 이용하기 위해 개발된 기술이지만, 효율이 떨어져 많이 활용되지 않다가 최근 흔히 사용되는 A4용지를 이용한 기술이 개발되었습니다. 종이이기 때문에 이 역시 잉크젯 기술을 이용해 다채로운 색상 구현이 가능합니다.