새로운 개인용 풀컬러 3D프린팅 기술

‘botObject‘를 기억하시나요? 2013년 세계 최초의 데스크탑 풀컬러 3D프린터 출시를 예고하며 세간을 떠들썩하게했던 곳입니다. 하지만 아직도 정식출시가 지연되고 있죠. 해당 기업은 3D시스템즈 사로 인수합병이 진행되었고, botObject라는 이름 대신, ‘CubePro® C’ 라는 이름으로 Cubify 라인업에 포함되어 출시될 예정입니다.

개인용 3D프린팅은 대체로 열가소성 수지를 녹여 짜내는 – 용융 압출(Fused Extrusion, FDM, FFF, PJP, FLEX 등) – 조형 방식으로 하나의 압출기(Extruder)에서 한 가지 물성(색상, 소재)을 압출해야만 했습니다. 때문에 압출기가 장착된 헤드(Head)가 싱글부터 듀얼, 트리플 또는 그 이상 장착된 멀티 헤드를 통해 한 번에 3D프린팅 가능한 물성의 종류가 결정되었는데요. 이러한 현실적인 이유로 풀컬러 3D프린터는 아직 내 책상 위에 올려 놓기에 아득히 먼 미래의 장비처럼 느껴졌습니다. 그래서인지 CMYKW 색상의 필라멘트를 용융하여 색상을 구현하는 botObject의 기술이 더 크게 주목을 받았었습니다.

이번에 소개해드리는 일본 ‘Lunavast(루나바스트)’ 사에서 개발한 ‘CrafteHbot(크라프테 에이치 봇)’ 모델은 풀컬러를 구현하는 방식이 botObject 사의 기술과는 많이 다른데요. 가장 큰 차이는 바로, 잉크젯(Ink jetting – 잉크 분사) 기술을 활용한다는 것입니다.
기본 사양은 일반적인 용융 압출 방식의 3D프린터와 같습니다. 카르테지안 봇으로 1.75mm 규격의 PLA, PET, ABS 등의 필라멘트를 사용해 본 조형물을 프린팅한 후 그 위에 잉크를 분사합니다. 잉크 컬러는 기본 CMYK를 사용하지만, Light Cyan, Light Magenta가 추가로 구성되어 있습니다.

우선 결과물은 이렇습니다.

> 그라디언트 풀컬러 큐브

위의 큐브에 색상을 입히는 잉크 분사 과정입니다.

> 음… 언제 끝나려나… (영상은 혼자가 아닌 동료, 친구들과 함께 보세요. 그래야 이런저런 이야기를 나누는 동안 지루하지 않을 겁니다…)

다른 것도 있습니다. 큐브는 비교적 단순한 형태이니, 조금 더 복잡한 형태의 경우…

> 화석(?) 이라는 군요.

> 입체 지도

> 아이들의 그림을 입힌.

위의 잉크 분사 과정을 담은 영상에서 볼 수 있듯이 컬러 프린팅이 단순한 형태에 국한되어 있습니다. 이렇게나 느린 잉크 분사 과정인데, 만약 조형물의 잉크 분사 필요 면적이 더 조밀하고, 더 복잡한 형태를 취하고 있다면 얼마나 많은 시간이 더 소요될지 감조차 잡히지 않습니다. – 바로 이 부분이 가장 큰 맹점이며, 활용면에서 제약이 분명히 있습니다.

잉크 분사 기술이 적용된 산업용 장비에서는 현재 플라스터 분말에 접착제(Binder)와 잉크를 순차 분사하여 적층하는 CJP® (Color Jet Printing) 조형 방식과 종이(특히 사무용지 – 박막)를 절삭하고 잉크를 순차 분사하여 적층하는 LOM (Laminated Object Manufacturing) 조형 방식, 그리고 광 경화성 원료와 잉크를 순차 분사하며 경화 적층하는 PJ (Poly Jetting 또는 Multi Jetting)이 대표적입니다. CMYK 잉크 사용은 현재로써 풀컬러 구현의 필수 요소이지만, 결과물은 대중들이 만족할 만큼의 선명한 색상을 구현하지 못하기 때문에 역시 시제품 제작 용도에 그치는 것이 현실입니다. – 종이에 분사하는 잉크를 다른 소재에 분사하기 때문인지 본래 구현되는 채도나 명도 수준보다 크게 퇴색됩니다.

CrafteHbot의 주요 사양은 E3D v6 풀 메탈 핫-엔드, Bondtech QR Double drive gear (Dual) 압출기에 빌드 사이즈도 작지 않고, EPSON 잉크젯 시스템을 사용하며, Repetier 호스트에 잉크젯 제어 플러그인을 추가하여 제공하고, Blender(블렌더)를 사용해 컬러 모델을 구현하도록 합니다. 무게는 30kg나 하는 군요. 배송비가 만만치 않겠습니다. 현재 CrafteHbot 모델은 일본에서 판매 중입니다. 주문제작으로 2,499 달러에 판매 중입니다.

이미지 출처: http://lunavast.jp/
글: @vhankim