3D 프린터로 좀 쓸만한 걸 만들어 봤습니다. 여기서 쓸만하다는 것은 우리 안주인께서 좋아한다는 뜻입니다.


이번에 제작한 것은 Voronoi 램프입니다. 아래 사진입니다.


Voronoi 램프에서 보이는 기하학적 패던은 기본적으로 3차원 Voronoi 분할을 이용한 것입니다. Voronoi 분할 이라는 것은 임의의 점이 분포할 때, 가까이 있는 두 점간의 수직이등분선(3차원의 경우는 수직이등분면)을 생성하여 면을 분할 하는 방법입니다. 좀 복잡하죠. ㅎㅎ



이 램프는 Thingiverse에서 다운로드 받았습니다. 이 모델의 원래 높이는 30cm 인데, 훨씬 정교한 원본도 있다고 되어 있답니다.


하지만, 저는 17cm 로 출력했습니다. 출력시간은 44시간 걸렸고요. 사실 이 녀석은 4번째인가 5번째 만에 성공한 겁니다. 그중 하나는 지금도 가지고 있는데 18cm 로 출력하는 바람에 제 프린터의 한계를 살짝 넘어가서 에러를 일으켰었습니다.


그리고 워낙 크다보니, 바닥면과 밀착도 문제였습니다. 식으면서 축소되어서 밑바닥이 둥글게 말리고, 결국엔 바닥이 분리되어 망친 경우가 2-3번 있었습니다. 이 때문에 바닥을 잘 붙일 수 있는 방법을 여러가지로 시험을 했는데, 결국에는 3M 에서 생산하는 마스킹 테이프, 정확하게는 SkotchBlue 2090 Painter's Tape를 별도로 구매하고, 이 테이프를 바닥면에 붙인 상태로 그대로 출력하는 방법을 사용했습니다.


이 테이프를 붙이고 그대로 출력하면, PLA 필라멘트가 아주 잘 붙습니다. 워낙 잘 붙어서 나중에 모델을 떼어내면 테이프가 파손될 정도입니다. 그래서 큰 모델은 이렇게 사용하고, 작은 모델의 경우에는 딱풀을 발라 사용하고 있습니다. 이건 기회가 있으면 나중에 따로 정리하겠습니다.


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보로노이 램프가 조명등이다보니, 안에 넣을 광원이 필요했습니다. 가장 좋은 건 역시 고휘도 LED 플래시입니다. 그래서 아는 분께 여쭤봤더니 아래 모듈을 추천해 주시더군요. 서울반도체에서 제작한 것이고... 색온도는 3000K 로 하기로 했습니다. 


- 광원 : http://www.ic114.com/AJAXWWW/SITE/sc/00V0.aspx?ID_P=P0077440



그런데 이걸 넣으려면... 정전류모듈 (HS-711N, HS-1117-2)도 필요하고... 

- DC 파워잭 : http://www.ic114.com/AJAXWWW/SITE/sc/00V0.aspx?ID_P=P0036424



이런 것도 필요할 수 있고... 무엇보다 회로를 만들어야 한다길래... (그분은 아주 간단한 회로라고 했지만) 저로서는 머리에 쥐나는 수준이라 고민을 했습니다.


그런데... 다른 분이 USB LED를 사용하면 어떻겠냐고 추천을 해주셨습니다. USB 선은 많으니까 그냥 USB에 꽂으면 불 들어오는 게 간단할 거라고요. 그래서 뒤적거려 찾은 게 아래 물건입니다. 구입처는 여기



결론적으로... 이 녀석하고 USB 충전기와, USB 연장선을 구입해서 해결했습니다. 가격은 총 5천원 정도니 싸지는 않습니다만... ㅠ


아래가 그 결과 입니다. 왼쪽 아래가 플래시, 오른쪽 까만게 USB 충전기. 그러니까 이 플래시를 Voronoi 램프 가운데 비어있는 공간에 넣어주기만 하면 됩니다.



그런데... 내부 공간이 아무 지지대가 없어서, 간수하기가 쉽지 않더군요. 그래서 내부 지지대를 만들기로 했습니다. 아래가 제작한 서포트입니다. 가운데 네모난 부분이 USB 연장선 끝부분이 들어갈 부분이고, 동그랗게 파낸 부분은 선이 들어갈 부분입니다. (편의상 위 아래를 뒤집어 출력했습니다.)



이 모델은 OpenSCAD 를 사용해 만들었습니다. 아래가 그 파일입니다. 참고하세요.


voronoi_support.scad


마지막으로 이 지지대를 꽂아본 모습입니다. 선이 들어오는 부분은 오른쪽 위에 아주 작은 못으로 박아서 고정했습니다. ㅎㅎ



그 결과... 이렇게 알흠답게 한자리를 차지하게 됐네요. 너무 기쁩니다. ㅎㅎㅎ



이상입니다. 3D 프린터랑 조금씩 더 친해지면서 참 편리하다는 생각이 듭니다. 특히 자작을 하다 보면 부품이 모자라서 중간을 메울게 필요한데, 3D 프린터가 있으면 그냥 쉽게 해결됩니다. 앞으로도 정말 많이 활용할 것 같네요.


민, 푸른하늘

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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엊그제 OpenSCAD를 처음 사용해본 글을 올렸는데, 오늘은 OpenSCAD를 사용하는 방법을 간단한 예제를 통해 소개하는 글입니다.


먼저... 최종목표. 엊그제 스마트폰 뒤적거리다가 아이디어 상품이라는 글에서 아래 사진을 봤습니다. 스폰지를 꽂아두는 용도랍니다. 귀엽게 생겼죠?


그다지 복잡하지도 않고... 해서 OpenSCAD 연습할 겸 한번 만들어보기로 했습니다.



OpenSCAD는 기본적으로 간단한 도형으로부터 출발해서 합치거나 빼거나 해서 복잡한 물건을 만들어가는 개념입니다. CGS(constructive solid geometry)라고 합니다. 먼저 제가 최종적으로 만든 것부터 보여드리겠습니다. 콧수염이랑 맨 아래쪽이 그림이 이상하지만, 렌더링 문제이므로 그냥 넘어가 주세요.



이제 제일 먼저 얼굴을 만들어보겠습니다. 먼저 아래처럼 구를 두개 만듧니다.

        sphere(r=30, center=true);

        translate([0,40,0])sphere(r=10, center=true);

아래는 그 결과입니다. 위의 명령으로는 원점에 반지름이 30인 구를 만들었고, 아래는 반지름이 10인 구를 만든 다음 y 축으로 40을 이동한 겁니다. 그림 좌측 아래에 보면 x,y,z 축의 방향을 알 수 있습니다.


다음은 hull()을 이용해 이 두개의 구를 완전히 감싸는 표면(convex hull)을 만듭니다. 

    hull(){
        sphere(r=30, center=true);
        translate([0,40,0])sphere(r=10, center=true);
    }  
아래는 그 결과입니다. 얼굴 형태는 이걸로 완성



얼굴을 함수(module)로 저장해둡니다. 모두 이런식으로 모듈로 저장해두면 나중에 사용할 때 편합니다. 다른 것들도 모두 모듈로 저장해 뒀습니다.

module face(){

    hull(){

        sphere(r=30, center=true);

        translate([0,40,0])sphere(r=10, center=true);

    }  

}


다음은 모자를 만들어 보겠습니다. 아래 두 줄로 만들었습니다. 둘다 원기둥입니다. cylinder로 만들어도 되지만, 위는 먼저 원을 만들고 높이를 2만큼 올려서 앏은 원반을 만들었습니다.
    translate([0,0,-1]) linear_extrude(height=2,center=true) 
         circle(r=25);
    translate([0,0,15]) cylinder(h=30, r1=20, r2=25, center=true);
아래 원기둥은 아래쪽 반경은 20, 윗쪽 반경은 25로 해서 위가 더 넓은 모자입니다.


이번엔 귀를 만들어보겠습니다. 귀는 도넛 형태를 하나 만든 다음 가운데를 평면으로 막아주는 방법을 썼습니다.

        rotate_extrude() translate([3.1,0,0])circle(r=3);

도넛처럼 만드는 게 조금 까다로운데요, 일단 먼저 원을 그리고 x축 방향으로 이동을 시킵니다. (모든 점들이 x>0이 되어야 한답니다.) 그러면 아래와 같이 됩니다. (circle이니까 아직 두께가 없는데, openSCAD에서는 1인 것 처럼 그려줍니다.)


그 다음 rotate_extrude를 적용하면 아래와 같이 도넛 형태가 됩니다. 도자기 빚는 물레처럼 생각하면 되는데, 다만, 직접 z 축을 중심으로 회전시키는 게 아니라, y 축을 중심으로 회전을 시킨 뒤, 회전축을 z 축 방향으로 (x 축을 중심으로 90도) 회전시킨다고 생각하시면 됩니다.



그 다음 가운데 부분은 평면으로 막아주고, 이 두 개를 합집합(union)시킨 다음, scale 명령을 사용해 약간 길쭉한 형태로 만들었습니다. 여기에서 union은 따로 쓸 필요가 없답니다. 그냥 함께 있으면 기본이 union으로 처리된다네요.

     scale([1,0.7,0.8]) union() {
        rotate_extrude() translate([3.1,0,0])circle(r=3);
        cylinder(h=4.5,r=2.5,center=true);
    }
아래는 그 결과입니다.


이런 식으로 부분 부분 만들어진 것들을 적당히 회전, 평행 이동시켜 합쳐주면 됩니다. 귀는 좌측과 우측에 대칭되도록 붙여주었습니다.

face();

translate([0,30,0]) rotate([-90,0,0]) hat();

translate([-26,14,0]) rotate([0,0,62]) ear(); //left

translate([26,14,0]) rotate([0,0,-62]) ear(); //right

아래는 그 결과입니다.



다른 것들은 단순한 도형으로 구성이 가능한데, 수염은 형태가 좀 복잡할 뿐 아니라, 동그란 표면위에 붙여야 해서 좀 까다로웠습니다.
먼저 구글에서 moustache dxf로 검색을 해보니 마침 있더군요. 이 파일을 읽어 들여서 높이를 1로 만들었습니다. OpenSCAD는 현재 dxf와 stl 파일만 불러올 수 있습니다.
linear_extrude(height=1) import(file="moustache.dxf", convexity=5);


그 다음 resize()와 translate()를 사용해 이 녀석의 크기와 위치를 조정한 뒤, 얼굴면과의 차이를 구했습니다. 그 결과 아랫부분이 둥글게 되었습니다.

difference() {

            translate([-22.5,-10])resize([45,15,50])

linear_extrude(height=1) import(file="moustache.dxf", convexity=5);

            face();

}



 
그 다음 이녀석을 조금 아래로 내린 후 얼굴면과 교집합. 그래서 아래와 위가 모두 얼굴면을 따라 동그랗게 만들었습니다. 
intersection() {
        face();

        translate([0,0,-10]) difference() {
            translate([-22.5,-10])resize([45,15,50])linear_extrude(height=1)                 import(file="moustache.dxf", convexity=5);
            face();
        }
}


눈은 그냥 구(sphere)로 만들었고, 머리카락은 원기둥으로 만들었습니다. 아래쪽에 있는 스폰지 고정하는 것은 폴리곤을 그리고 offset을 적용한 뒤, mirror를 적용했는데, 자세한 건 생각합니다.


그리고 최종적으로 얼굴과 모자의 아래쪽 반쪽을 제거했습니다. 벽에 붙여야 하니까요.


아래가 최종결과입니다. OpenSCAD에는 랜더링하는 방법이 두가지가 있습니다. Preview(F5)는 빠르지만 부정확하고, Render(F6)는 느리지만, 정확합니다. 아래는 Render로 생성한 것입니다. (색을 지원하지 않는다네요) STL로 출력하기 위해서는 Render를 먼저 해야 하는 것 같습니다.



이 파일은 Thingiverse에 올려두었습니다. STL 파일도 있고, SCAD도 있으니 참고하세요.

http://www.thingiverse.com/thing:1250277


민, 푸른하늘

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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지금까지 3D 프린팅을 위해 3D 모델을 만들때는 거의 Sketchup을 사용해 왔습니다. 


Sketchup의 강점은 무엇보다 쉽다는 것입니다. 대충 마우스로 클릭클릭한 후 Extrusion 도구를 선택하고 드래그만하면 3D 모델이 만들어지니, 간단한 모델이라면 초등학생들도 쉽게 만들 수 있습니다.


그래도 3D 모델을 만드는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 특히 Sketchupd으로는 곡면을 만드는 건 거의 불가능에 가깝습니다. 그러다 보니 저를 포함해서 3D 모델링이 쉽지 않은 사람들은 Thingiverse같은 사이트에서 다른 분들이 만들어 놓은 파일들을 찾아 약간 변형해서 사용하는 경우가 많습니다. 


며칠 전부터 제가 찾고 있던 모델은 아래와 같은 겁니다. http://www.thingiverse.com/thing:418207 입니다. 바람이 불때 등등 문이 원하지 않게 닫히는 걸 방지하도록 문 아래에 끼워두는 겁니다. Door Stopper로 검색해 보면 이것 말고도 여러가지 모델을 찾을 수 있습니다.



그런데 이 모델에는 일반적으로 3D 프린팅에 사용되는 .STL 파일외에도 .scad 파일도 함께 들어 있습니다. 잠깐 읽어보니, 3D 모델링한 원본 파일이라고 되어 있더군요. OpenSCAD 라는 오픈소스 3D 모델링 소프트웨어로 모델링한 것이라는 겁니다.



스케치업도 근근히 사용하고 있는 중인데, 새로운 프로그램을 배워야 한다는 게 내키지 않아서 그냥 약간만 읽어보려고 했는데, 이 프로그램이 아주 재미 있었습니다. 스케치업은 형태 위주로 화면에서 직접 편집을 해야 하는데, (아마 다른 3D 소프트웨어도 비슷할 것 같습니다.) 이 OpenSCAD는 프로그램을 짜는 방식으로 3D 모델링을 한다는 점이 완전히 달랐습니다. 예들 들어, 제가 저위에 보여드린 MouseStop.scad 파일은 그냥 텍스트 파일에 불과합니다. 이걸 텍스트 에디터에서 열어보면 아래처럼 생겼습니다. 



그러니까... 프로그램을 짤 줄 아는 사람들은, 특히 java나 C 계통 프로그램을 짜본 사람들은 몇가지 기본 함수만 알면 어렵지 않게 3D 모델을 제작할 수 있습니다. 프로그램을 못짜는 사람들에게는 그림의 떡이겠지만요. ㅎㅎ


기본적으로 OpenSCAD는 구, 육면체, 원기둥 과 같은 간단한 모델(Primitives)을 조합하여 3D 모델을 만드는 방식입니다. 합집합, 교집합, 차집합 등의 연산도 지원하므로 간단한 모델들을 먼저 만든 후, 이를 조합하여 최종적인 3D 모델을 제작할 수 있습니다. 필요하다면 if 와 같은 조건문, 그리고 for와 같은 반복문도 사용할 수 있고요.


그래서 오늘 하루 종일 OpenSCAD를 공부했습니다. 그래서 대충 무엇이 들어 있는지는 이해를 했습니다. 말씀드린 것처럼 프로그램의 원리를 알면 그다지 까다로울 게 없습니다.


그리고 나서는 원래 다운받았던 MouseStop.scad 파일을 약간 수정했습니다. 제일 필요했던게...  원본은 높이가 너무 낮아서 원래 기능을 할 수 없었던 것을 높이를 높여서 해결했고요, 등부분에 골을 파서 미끄럼을 방지했습니다. 수염도 3개로 만들었네요. 이렇게 수정하다보니 원래 모델이 동작하는 부분들을 약간씩 수정했고요. 아래는 그 결과입니다.



최종 파일은 아래에서 다운 받으시면 됩니다.


http://www.thingiverse.com/thing:1242018


아래는 이 모델을 STL로 출력해서 3D 프린터로 제작한 것입니다. 



문틈에 끼워봤습니다. 크기는 잘 맞네요. 우리 마눌님은 귀엽다고 아주 좋답니다. ㅎㅎ 다만 밑바닥이 너무 미끄러워서 뭔가 조치를 해야 할 것 같네요.



다음은 제작과정. 제 Ares 프린터는 TimeLapse 제작기능이 있습니다. 모델을 출력하면 자동으로 동영상이 저장됩니다. 


===

다만, OpenSCAD로는 예술적으로 예쁘게 렌더링 한더던가 하는 기능은 제한적입니다. 그런 기능을 원하면 다른 도구를 찾으라고 되어있네요. 대신 정확한 모델을 만들 때, 예를 들어 기계 부품을 만들 때 등에서는 아주 최고의 도구가 될 수 있습니다.


아무튼 재미있는 도구를 발견해서 기분이 좋네요. 앞으로 스케치업을 사용할 일이 많이 줄어들 것 같습니다. 게다가 오픈소스이니... 어둠의 경로를 살필 필요도 없겠고... 훨씬 더 기분이 좋네요~~ ㅎㅎ


민, 푸른하늘

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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이번에는 Ares로 3D 프린팅을 하는 방법입니다. 제가 예전에 3Dison의 3D 프린터를 사용해봤는데, 그다지 다른 것 같지는 않네요. 


3D 프린팅을 하려면 우선 STL 형식의 3D 모델이 필요합니다. Thingiverse와 같은 3D 모델 공유사이트에서 구할 수도 있고, Sketchup 같은 프로그램을 사용하여 직접 제작할 수도 있습니다. Selva 같은 곳에서는 그림만 넣으면 3D 모델로 변환시켜주기도 합니다.


STL 파일을 구한 뒤에는 .gcode 파일로 변환해야 합니다. 3D 모델 상태인 STL 파일을 노즐이 지나가는 길로 변환해주는 것입니다. 보통 이런 작업을 Slicing 이라고 하며, 각 회사에서 자체적으로 만든 프로그램을 이용하는 경우도 있지만, Ares 에서는 KISSlicer를 추천한다고 되어 있네요. 


먼저 KISSlicer를 다운로드 받고, 아래에 있는 4가지 설정파일도 다운로드 받아서 폴더안에 넣어둡니다. EasyArts 쪽에서 만들어준 설정파일입니다. 다른 값을 올려주신 분도 계시던데 저는 일단 그대로 사용중입니다.

 

_materials.ini

_printers.ini

_styles.ini

_supports.ini


다음이 KiSSlicer 화면입니다. 여기에서 File->Open STL Model 로 파일을 불러오면 됩니다. 맨 오른쪽위에 Slice를 누르고 Save를 눌러주면 끝입니다.



다음에는 Ares에서 작업을 합니다. Ares 연결 설정이 완료되었다면, 웹브라우저에서 그 IP 주소만 입력해주면 아래와 같은 OctoPrint:Ares 화면이 나타납니다. 


여기에서 먼저 왼쪽 아래  Upload를 누르고 방금 전에 저장한 *.gcode를 선택하면 바로 위 Files 에 추가가 됩니다. GC_Logo.gcode 가 제가 추가한 파일입니다. 이 파일아래에 다섯개의 아이콘 중 빨간 화살표로 표시한 "폴더열기"아이콘을 클릭하면 빨간 박스처리한 "State" 에 이 파일의 상태가 표시됩니다. 총 인쇄시간은 17분 정도라고 되어 있네요. 마지막으로 Print를 눌러주면 3D 프린팅 작업이 시작됩니다.




그 전에 먼저 필라멘트를 설치해야겠죠. 먼저 프린터 위쪽에 필라멘트를 올려주고, 작은 튜브를 통해 필라멘트를 넣어줍니다.



그러면 필라멘트가 아래쪽(뚜겅 반대쪽 면)에 있는 필라멘트를 공급해주는 장치로 들어가게 됩니다. 이때 오른쪽에 보이는 자주색 손잡이(스프링 밑)를 밀어올리면 필라멘트가 아래로 내려오게 됩니다. 이렇게 노즐까지 계속 밀어 넣어주어서 더이상 들어가지 않을때까지 넣어주면 됩니다. 


손잡이 부근에서 잘 안들어 가면 튜브를 풀고 넣어둔 뒤 다시 튜브를 꽂아주면 됩니다.



이제 OctoPrint:Ares 화면에서 Print를 눌러주면 3D 프린팅을 하게 됩니다. 생각보다 아주 간단하네요.


그런데... 한가지 좋은점... 이 Ares가 80만원대이면서도 Auto Leveling을 지원합니다. 그러니까 바닥이 평평한지 알아보고 나사 조여주고 하는 작업이 필요 없다는 겁니다. 아래는 Auto Levelling 하는 모습입니다.



그 다음은 머... 그냥 기다리기만 하면 됩니다. 이렇게 찍어서...



마지막 결과입니다. 머... 생각한 대로 나왔습니다. 그럼 잘됐다는 뜻이겠죠? ㅎㅎ



그런데... 모퉁이가 들어 올려지는 현상이 있네요. 아래는 뒤집어서 촬영한건데... 중심부에 비해 1.5mm 정도 올라와 있습니다. 아마도 아래판에 필라멘트가 잘 붙지 않고, 가열을 할 수 없어서 그런게 아닌가 싶은데... 어떻게 하면 이런 현상을 줄일 수 있는지 고민좀 해봐야겠습니다. 



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11월 22일 Update


사용중 KISSLicer의 설정을 약간 바꿨습니다. EasyArts Forum 에 있는 내용을 따라했습니다. 예전 출력보다 좀 나아진 듯 합니다.


MATERIAL
Destring:
Speed = 60
Trigger = 10

Fan/Cool:
Min Layer = 10

PRINTER
Hardware:
Z Offset = 0.07

Extruder Hardware:
Gain 1 = 1

또... 맨 마지막 사진처럼 모퉁이가 들려 올라가는 것때문에 여러가지로 문의를 했는데요... 두가지 해결책을 배웠습니다. 한가지는 아래판에 풀이나 헤어스프레이를 뿌려서 접착성을 높이라는 것이었고요, 두번째는 첫번째 레이어를 좀더 가깝게 (아래로) 하라는 것이었습니다. 그래서 원래 Z offset 설정은 0.1 이었고, Forum 에 있는 내용은 0.15mm 였는데 저는 0.07mm 로 설정한 겁니다. 이 정도 하니 잘 나오는 것 같네요. 



민, 푸른하늘



Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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Easy Arts 의 3D 프린터인 Ares 에는 아무런 디스플레이가 없습니다. 전면에 스위치 하나, 그리고 뒷면에 USB 포트 2개, LAN 포트 하나, 전원포트 하나만 있을 뿐입니다. 그래서 처음 전원을 넣고서는 황당한 기분이 들었습니다.


Ares 는 웹브라우저를 통해서 접근할 수 있습니다. 어차피 3D 프린터는 PC가 있어야 할테니, 웹브라우저를 통해 접근하는 건 괜찮은 생각인 것 같습니다. OS 에 대해서도 걱정할 필요없구요.


그러니까... Ares 3D 프린터가 Web Server가 되어야 하는 거니까, 주소를 알아내어야 합니다. Forum 의 Official Guide 에 들어 있는 "How to connect your Ares 3D Printer" 문서의 앞부분은 3D 프린터의 IP 주소를 알아내는 방법에 대한 기술입니다.


A Simplified User Guide.pdf


먼저 컴퓨터와 Ares의 전원을 넣습니다. 그리고 동봉해온 LAN 선으로 무선 공유기에 있는 유선 LAN 포트와 Ares의 LAN 포트를 꽂아주면 됩니다. 아래 사진중 좌측은 공유기에 꽂아준 것이고, 오른쪽은 Ares에 꽂아준 겁니다.



그 다음 Ares의 IP 주소를 알아내는 방법은 OS에 따라 약간씩 다릅니다. 저의 경우엔 Window 7이고요, 아래처럼 윈도 탐색기에서 네트워크에 들어가면 OCTOPI 라는 컴퓨터가 나타납니다. 



이 항목을 더블클릭하면 아래와 같이 로그인 창이 나타납니다. 사용자 이름엔 pi, 암호에는 raspberry 라고 입력하면 로그인이 됩니다. 맞습니다. Ares 3D Printer에는 라스베리가 들어 있습니다.!!!



접근한 뒤 여기 저기를 찾아보면 아래와 같이 "ip address... "로 시작되는 파일이 있습니다. 열어볼 필요없이 바로 그 IP 주소만 적어두면 됩니다.



이제 웹브라우저에서 이 번호를 직접 입력해 주면 아래와 비슷한 화면이 나타납니다. 이 화면을 사용하여 프린터 작업 설정변경 등 모든 작업이 이루어집니다. 



이 화면에서 오른쪽 위에 Login 이 있습니다. 이걸 누르고 "easyarts/easyarts"로 로그인하면 됩니다. Setting -> 'Access Control' -> Add User 를 누르면 새로운 계정을 만들 수 있고, 원래 easyarts 계정도 삭제할 수 있습니다.



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여기까지 설정하면 일단 Ares를 사용할 수 있는 기본적인 준비는 된 것 같습니다. 그런데 LAN 선이 불편해서 그냥 Wifi로 로그인하려고 설정해봤는데 생각대로 잘 안되네요. 이건 나중에 다시해 봐야 할 것 같습니다. 


마지막으로... 아래와 같이 Machine State 가 Operational 이라고 나오면 제어상태가 된 것이고 언제든지 3D 프린터를 이용할 수 있는 상태입니다. 만약 여기가 Offline이라고 나온다면 윗쪽에 있는 Connection 부분을 새로 설정해야 한다는데 저는 생략합니다.



3D 프린팅할 파일(Gcode)가 있으면 그걸 이 페이지에 Drag&Drop 하면 된답니다. 그러면 왼쪽 아래에 Files... 라고 되어 있는 부분에 추가가 된다네요.


이때... 파일명 오른쪽 아래에 네모난 박스를 쳐준 부분 중에서 오른쪽 끝에서 두번째 것을 누르면 위쪽 State 쪽에 통계를 볼 수 있고, 이 상태에서 Print를 누르면 파일이 프린트 된다니, 일단 프린트 작업에 들어가도 무방할 것 같습니다. 


STL 파일을 구하고, GCode 로 변환하는 작업만 하면요. ㅎㅎㅎㅎ


민, 푸른하늘

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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지난 여름 Indiegogo에서 아주 재미있는 3D 프린터에 대해 크라우드 펀딩을 모집한다는 걸 보게되었습니다. Eagy Arts 라는 중국인 벤처회사에서 만든 Ares 라는 3D 프린터 입니다. 여기에 들어가시면 볼 수 있습니다.


3D 프린터라고 되어 있지만, 이 녀석은 모듈만 갈아 끼우면 Laser Engraver, CNC, 그리고 3D 스캐닝 도 할 수 있는 녀석입니다.


이렇게 다양한 기능을 가지고 있음에도 가격은 US$579.00 이었습니다. 그래서 바로 구매를 했죠. 자세한 내용은 제가 예전에 써둔 글을 읽어보시면 됩니다.



이 글이 7월에 썼으니... 4개월 만에 드디어 Ares를 받았네요. 어제는 해체하고 조립을 했습니다. 그 과정을 적어두려고 합니다.


먼저 박스 상태. 상당히 큰 편입니다. 위를 풀고, 아랫면도 푼 뒤 위로 쏙 잡아 빼는 게 좋습니다. 그렇게 하지 않더라도 결국 그렇게 됩니다. 해보시면 압니다. :)



윗면만 뜯고 스치로폼을 하나씩 걷어 올린 겁니다. 스치로폼이 10단 정도... 로 아주 튼튼하게 잘 포장이 되어 있습니다. 하나씩 들어올릴 때마다 부품들이 나옵니다.



아래 사진 처럼... 계속 나옵니다. :)



아래는 스치로폼을 모두 제거하고 부품을 모두 모아 촬영한 겁니다. 



아래 녀석은 CNC 모듈로 보입니다. 여기에 드릴을 연결하면 조각을 할 수 있을 걸로 예상됩니다. :)



아래는 레이저 모듈로 보입니다. 사실 저는 3D 프린터 모듈보다 이 녀석이 더 마음에 드는데, 이 녀석은 연결소켓조차 달라서 어떻게 연결해야 할지 감이 안잡히는 상황입니다.



아래는 3D 프린터 모듈. 가운데 뭉치가 노즐부입니다.



안경은 레이저 작업용인 것 같고... 위쪽에 있는 작은 박스는 드릴비트가 들어 있습니다. 오른쪽 비닐로 감긴것은 작은 조각용 칼인데, 아마도 3D 프린팅한 모델을 떼어낼때 사용하라고 넣어준 것 같습니다. 머... 이것 저것 많습니다. ㅎㅎㅎ



이 녀석은 Logitech 웹캠입니다. Ares는 원래 원격으로 조종이 가능하고, 외부에서도 Webcam으로 현재의 상태를 확인할 수 있습니다. 예를 들어 출력상태가 안좋다면 외부에서도 강제 종료시킬 수 있습니다.


아... 그리고... 이 통을 열어보면 부품이 들어 있습니다. 이걸 몰라서 EasyArts Forum 에 글도 올리고 이메일도 쓰고 그랬네요. 



필라멘트도 하나 샀습니다. 하나 올거라고 생각했는데 두개가 온걸 보니, 원래 하나는 포함된 것 같습니다.



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부품소개는 마치고 이제부터 조립과정입니다. Forum 에 들어 있는 PDF 문서를 참고로 조립했습니다.


mechanical assemble.pdf


먼저 프린터 윗부분에 보면 중간 위로 나사3개가 보일 겁니다. 여기에 필라멘트를 꽂는 받침대를 설치합니다. 이 세개의 나사를 모두 풀고요,..



이렇게 나사로 고정시킨 뒤...



마지막으로 이렇게 올려주면 됩니다. 이 상태에서 위쪽으로 필라멘트를 꽂으면 되는데... 아직 필라멘트 포장을 안풀어서 생략.



다음으로 아래위로 움직이는 세로축에 다리를 6개 연결합니다. 세로축을 잘 보시면 아래와 같이 좌우로 나사가 있습니다. 이 나사를 풀고...



아래 사진처럼 막대를 걸고 나사를 다시 조여주면 됩니다.



이렇게 6개의 막대를 연결하면... 아래 오른쪽 처럼 됩니다. 



다음으로... 3D 프린터 모듈을 결합합니다. 물론 다른 모듈을 결합해도 되지만, 이 매뉴얼엔 이것뿐이 안나와 있습니다.


아래 부품들을 준비하고요...



아래 사진처럼... 

1. 맨먼저 윗면에 있는 작은 구멍에 짧은 튜브를 꽂아주고... 

2. 프린터 뚜껑 밑면에 있는 모터부 (필라멘트를 밀어주는 역할을 하는 듯) 에 긴 튜브 한쪽을 연결해줍니다.

3. 3D 프린터 모듈 잭을 프린터 뚜껑 래래쪽에 있는 잭에 연결해주고

4. 프린터 모듈을 전 단계에서 조립했던 6개의 막대에 나사로 연결해주면 됩니다.



아래는 막대 6개를 모두 고정하고... 긴 튜브 나머지 한쪽을 연결한 겁니다. 연결하는게 명확해서 잘 안될 가능성은 전혀 없습니다.



마지막.. 전체사진입니다. 



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장황하게 썼지만, 조립에는 전혀 어려울 게 없었습니다. 웹캠 박스에 짧고 긴 튜브, 나사 등의 부품이 있다는 걸 몰라서 헤매긴 했지만, 조립자체는 아주 간단합니다.


이상입니다. 


민, 푸른하늘

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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3D 프린터를 하나 구매했습니다. Ares 라는 기계입니다. Easy Arts라는 스타트업이 제작합니다. 예전에도 하나 국산인 Rokit 제품을 하나 구매했었는데, 그건 사무실에서 사용중입니다. 


이번에 구매한 것은... 사실 아직 제작도 되지 않은 겁니다. Indiegogo에서 크라우드 펀딩으로 자금을 모집하는 중이니까요. 그래도 8일 경과한 지금 처음 목표 8000 달러에 4배를 초과 달성한 상태입니다. 머... 처음 목표가 8000달러 인걸 보니 자금 모집보다는 홍보 목적 같다는 의심은 듭니다만...


아래 그림처럼 생겼습니다. 이런 형태는 많지 않지만, 세개의 막대로 움직임을 제어하는 방식으로 델타(Delta) 방식이라고 합니다. PLA 등을 이용해서 FDM 방식 그러니까 플라스틱 필라멘트를 고온에 녹여서 쌓아 올리는 방식입니다. 




지름 19cm 높이 21 cm 정도까지 출력할 수 있고요, 레이어 두께는 0.05mm까지 가능합니다. 일반적인 저가형 3D 프린터와 비슷합니다. 다만 이녀석은 Wifi로 접근할 수 있어서 현재의 상태를 스마트폰으로 확인할 수 있을 거라고 합니다.잘 출력되고 있는지 옆에서 지켜볼 필요는 없다는 뜻입니다.


그런데, 이 녀석은 3D 프린팅 기능만 가진게 아닙니다. 


먼저 3D 스캐닝이 가능합니다. 가운데 지지대에 원하는 물건을 올리면 지지대가 회전을 하고, 별도로 설치되는 레이저를 이용해 촬영하여 3D 모델을 제작합니다. 



그러니까... 예쁜 프라모델 같은 게 있다면 직접 스캐닝해서 복사본을 만들 수도 있겠죠. 물론 가리는 부분이 있어서 어느 정도 편집할 수 있는 기술이 필요하겠지만요.

최소 해상도는 0.3mm까지 가능하고 컬러도 가능합니다.


다음은 레이저 각인(Engraving) 기능입니다. 아래 애니메이션을 보시면 무슨 뜻인지 아실 겁니다. 종이나 나무, 플라스틱 정도만 가능합니다. 금속에는 안되는 모양입니다. 빔의 최소크기는 0.4mm 이정도면 얼마든지 상세한 그림을 그릴 수 있을 것 같네요.



지원되는 파일은 JPG나 BMP 그림입니다. (흑백) 그림을 올려주면 그걸 나무판에 그대로 옮겨준다고 생각하면 됩니다. 아래는 그냥 아무 사진이나 가지고 온 겁니다만, 가족사진을 이렇게 만들면 상당히 쓸만하겠다 싶습니다. 사실... 3D 프린터가 아니라, 이 기능만 있어도 활용할 데는 많을 것 같습니다. ㅎㅎ



마지막으로 CNC Engraving 입니다. 드릴/드레멜 등으로 조각을 해주는 기능이라고 생각하시면 됩니다. 이것도 딱딱한 재질은 불가능하고 부드러운 나무나 석고 정도를 처리할 수 있다고 합니다. 참고로 이건 개발중이라고... 대략 아래와 같은 것들을 조각할 수 있다고 보면 됩니다. 


드릴 속도는 4,000 rpm 이고 커터는 0.3mm - 4mm 까지 가능하다고 합니다. 상세한 걸 원하면 지름이 작은 드릴을 써야겠죠.



이 기능도 무척 기대가 됩니다. 요즘 손으로 직접 스탬프를 파고 있는데, 이녀석으로 하면 어떻게 될까... 무척 궁금하네요.


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마지막으로 제일 중요한 게 가격이죠. 가격은 모든 모듈 포함해서 579 달러로 책정되어 있습니다. 그러니까 한 65만원 정도 되겠네요. 아마 왠만큼 싸다는 3D 프린터보다 더 저렴한 가격입니다.이 친구들 목표가 luxury version at civilian price, 즉, 적절한 가격에 최고급 사양의 기기를 만드는 거랍니다. 


아... 참고로, 이렇게 3D 프린팅, 3D 스캐닝, Laser Engraving, CNC Engraving 등의 기능이 합쳐진 기기는 이 녀석이 최초는 아닙니다. 구글 검색결과를 뒤져보면 작년 말부터 몇 가지 모델이 이미 펀딩을 받아 제작중입니다. 그래도 대충 비교를 해보니, 기능은 더 많고 가격은 다른 것들에 비해 저렴한 것 같네요. 참고로 1000불 이하의 최고의 3D 프린터 10선을 보시면 이 녀석이 얼마나 뛰어난지 짐작하실 수 있을 겁니다.


10월이 기다려집니다.


민, 푸른하늘


Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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  1. 꿈꾸는 사진가

    오랜만에 놀러왔습니다.

    자주는 아니지만 잊지않고 한번씩 들어오는데...
    들어올때마다 느낀는거지만 정말 저와 관심분야가 겹치시는 것 같습니다.

    처음에는 360사진때문에 검색을 통해 들어왔는데..
    지도 활용도 그렇고 GPS쓰시는것도 그렇고..
    저도 얼마전에 F450조립했다가 땅에 쳐박아서 이번에 기성품 팬텀2를 주문했습니다.

    3D프린터 내용중에 스탬프 직접 파신다고 하셔서 글남겨봅니다.
    저도 도장, 스탬프에 관심이 많아 스탬프가 엄청 있습니다.

    얼마전에 중국사이트에 보니까 레이져 프린트로 출력해서 빛을 쬐어주면
    청사진처럼 그부분만 딱딱해지는 제품도 봤었는데..

    아마 관심분야가 비슷해서 잊지않도 제가 들르게 되나 봅니다.
    덕분에 좋은 정보 많이 얻어갑니다. ^^

    2015.07.07 16:47 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 그러게요. 가끔씩 찾아오셔도 좋은 말씀 해주셔서 감사합니다. F450을 못쓰게 되셨다니... 그거 제게 넘겨주시면 좋은데 쓰겠습니다. ㅎㅎㅎ

      빛을 쪼여서 광감성 수지를 굳히는 방식은 DLP 방식, Stereolithography(SLA) 방식 등으로 불리는데, 일반적으로 플라스틱을 압출하는 방식보다 가격이 좀 비쌉니다. 자세한 내용은 여기를 읽어보세요~ http://www.internetmap.kr/entry/3D-Printing-2-Process

      2015.07.10 17:12 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  2. 롤롤 이형준

    안녕하세요. vr파노라마 사진에 관해 관심이 많은 21살 학생입니다!!
    제가 파노라마를 찍고 싶어서 몇가지 질문을 드리고 싶은데 도통 푸른하늘님의 이메일을 찾을수가 업네요...
    이메일 좀 알려 주실 수 있으실까요?

    2015.07.09 20:23 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • 파노라마에 대해서는 http://cafe.daum.net/cubicpan 에 가입하셔서 문의하시는 게 더 나을 것 같습니다. 그래도 꼭 알고 싶으신 게 있으면 방명록에 남겨주세요.

      2015.07.10 17:06 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  3. 비밀댓글입니다

    2015.10.10 22:52 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    • https://www.indiegogo.com/projects/ares-an-affordable-all-in-one-3d-printer 에 들어가면 구입할 수 있습니다. 다만 가격은 변했네요. 499 + 66+ 69 + 73 이네요. 송료는 별도구요.

      2015.10.12 00:29 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
  4. 오석주

    이 멀티형 3D 프린터는 제가 여태껏 찾아왔고, 구글을 다 디져도 어디서 판매하는지 나오지 않았습니다. 그래서 여기서 정보를 얻을 수 있을 것 같아 물에 빠진 사람이 낙엽 잡듯 글을 남깁니다.

    이 제품이 현재 생산이 되고 있는지?
    현재 알려주신 판매사이트는 현재 운영되고 현재 가격이 맞는지?
    사용해 보신 결과 성능에는 이상이 없는지 등등 매우 궁금합니다.
    다른 곳에서는 이 제품관련 정보를 얻을 길이 없어
    최종 여기서 여쭤봅니다. 시간이 되신다면 한번 만나서 여쭤보고 싶네요. 010-8720-0380 오석주

    2018.10.13 15:09 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  5. 오석주

    이 제품은 제가 여태껏 찾아 헤매든 제품입니다.

    그러나 펀딩 작업을 한다는 정보는 보았으나
    현재 생산이나 판매되고 있는지 알 길이 없습니다.

    숱한 사이트를 뒤져도 정보가 안나옵니다.

    현재 이 제품을 사용하고 계시다면 저를 도와주시기 바랍니다.

    이 제품은 너무 갖고 싶지만 제가 아무것도 모릅니다.

    성능이나 잔고장은 없는지, 가격은? 링크된 판매사이트가 운영되고 있는 곳인지, 가격은 이 가격이 맞는지?

    시간이 되신다면 만나서도 여쭤보고 싶네요.

    이 제품을 사고 싶습니다. 어디서 살 수 있는지 도와 주세요

    2018.10.13 15:12 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]

이 글은 위키피디아의 내용을 번역한 것입니다. 잘 이해가 안되는 부분은 제 맘대로 번역을 했으므로, 내용이 의심스러운 부분은 원문을 참조하시기 바랍니다.


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3D 프린터의 종류


산업용


2012년 10월 현재, 스트라타시스에서는 $2,000 부터 $500,000 에 달하년 여러가지 적층형 제조 시스템을 판매하고 있으며, 항공우주, 건축, 자동차, 국방, 치의학 등 다양한 산업에서 사용되고 있다. 예를 들어, General Electric에서는 고급형 모델을 사용하여 터어빈 부품을 제조하고 있다.


일반 소비자용


여러 프로젝트와 여러 회사에서 가정용으로 적합한 비싸지 않은 3D 프린터를 개발하고 있다. 이 중 많은 부분은 DIY/광팬/얼리어댑터를 대상으로 하고 있으며, 교육용과 해커 집단에도 관련이 깊다.



RepRap은 데스크탑 용에서 가장 오래된 프로젝트이다. RepRap은 무료/오픈소스 하드웨어(FOSH) 3D 프린터를 생산하는 것이 목표로서, 완전한 사양이 GNU(General Public License) 라이선수하에 공개되어 있으며, (플라스틱) 부품의 경우 자체적으로 출력을 할 수 있어 새로운 프린터를 복제할 수 있다. RepRap은 회로판과 금속부품도 인쇄랑 수 있도록 보여지고 있다.


RepRAP 버전 2.0 MendelRepRAP 버전 2.0 Mendel


RepRap의 오픈소스 하드웨어 전략으로 인해, 많은 관련 프로젝트가 이들의 설계를 응용하였고, 관련있거나 파생된 3D 프린터의 생태계를 형성하였다. 이들중 대부분은 오픈소스 설계를 채택하고 있다. 이와 같은 오픈소스 설계로 인해 여러가지 다양한 3D 프린터가 쉽게 개발될 수 있다. 그러나, 프린터 디자인의 품질 및 복잡성, 그리고 프린터키트나 및 완성된 제품의 품질은 프로젝트에 따라 크게 차이가 난다. 이러한 오픈소스 3D 프린터의 빠른 개발은 많은 분야에서 관심을 끌고 있다. 맞춤식 제작과 공개 디자인의 사용이 가능해져, Thingiverse 와 Cubify와 같은 통로를 통해 오픈소스에 적합한 기술을 파생시켰다. 이 기술은 또한 지속가능한 개발 운동에도 도움을 주고 있다. 이 기술을 통해 인접지역에서 구할 수 있는 자원으로부터 쉽고 경제적으로 제작할 수 있기 때문이다.


Airwolf 3D AW3D v.4 (Prusa)Airwolf 3D AW3D v.4 (Prusa)


약 2010년부터 3D 프린터의 가격은 극적으로 인하되었다. 2만 달러에 이르던 기계가 1천달러 이하로 떨어졌다. 예를 들어 2013년 현재, 여러 회사나 개인들이 RepRap 디자인의 기계를 제작할 수 있는 부품을 500 달러정도까지 판매하고 있다. 오픈소스 Fab@Home 프로젝트에서는 초콜릿, 실리콘 실란트, 화학 반응물질 등 노즐을 통해 쏠 수 있는 것이면 무엇이든 출력 가능한 범용 프린터를 개발하였다. 이 프로젝트의 설계를 채택한 프린터는 2012년부터 약 2천 달러 정도의 가격으로 키트나 미리 조립된 형태로 판매되고 있다. 킥스타터의 펀드를 받은 퍼시 프린터( Perchy Printer)에서는 100 달러 짜리를 설계하였고, mUVe3D 와 Lumifold를 포함하여 저가의 소형 시장에 띄어들었다. Rapide 3D 는 1499 달러짜리 전문가급 크라우드소스 3D 프린터를 개발하였는데, 사용중 냄새나 소음이 없다. 3Doodler의 99 달러에 판매되는 "3D 프린팅 펜"는 킥 스타터에서 230만 달러를 달성하였다. 다만 3D Doodler는 3D 프린터라기보다는 공작용 펜에 가깝다고 비판을 받고 있다.


3D 프린터의 가격이 내려감에 따라 개인용 물품을 자작하는 용도로 비용적으로 매력적이 되었다. 아울러, 가정에서 3D 프린팅 제작하는 것은 재료를 절약하고, 배송에 따른 영향을 감소시킨다는 점에서 제조분야의 환경적 요인을 줄일 수 있다.


또한 여러가지 상용화된 Filastrucer와 같은 RecybleBots도 설계되어 샴푸병이나 우유병과 같은 폐기물 플라스틱을 값비싼 RepRap용 필라멘트로 재활용할 수 있게되었다. 이러한 분산식 재활용을 이용하면 환경에 더욱 좋다는 몇가지 증거가 있다.


플라스틱 스푼을 3D 프린팅용 재료로 재활용하는 통


RepRap 기반의 3D 프린터가 개발되고 변경가능성이 높아, 소규모 사업과 소비자용으로 적합한 새로운 부류의 프린터가 생산되었다. Solidoodle, Robo, ReRpaPro와 같은 기업에서 1천불 이하의 여러가지 제품과 키트를 출시되었다. 응용분야에 따라 프린터 해상도와 제조 속도는 개인용 프린터와 공업용 프린터 중간쯤이 된다. 다. 프린터의 종류 및 가격 등의 정보는 ( www.3ders.org. "3D printers list with prices")를 참고하라. TripodMaker 와 같은 최신의 델타 로봇은 제작속도를 향상시키기 위해 3D 프린팅을 활용하고 있다. 델타 3D 프린터의 경우, 프린터의 정확도는 형태나 이동방법의 차이로 인해 프린터 헤드의 위치에 비례한다.


일부 회사에서는 3D 프린트용 소프트웨어도 제공한다. 


대형 프린터


대형 3D 프린터는 산업용, 교육용, 혹은 전시용으로 개발되었다. 대형 델타 스타일 3D 프린터는 SeeMeCNC에서 2014년 개발되었다. 이 프린터는 직격 1.2미터, 높이 3미터 까지 제작할 수 있다. 또한 일반적인 플라스틱 필라멘트가 아닌 플라스틱 조각을 원료로 사용할 수 있다.


Large scale industrial 3D printingLarge scale industrial 3D printing


또 다른 형태의 대형 프린터로는 BAAM(Big Area Additive Manufacturing)이 있다. 목적은 대영 물체를 빠른 속도로 생산하고자하는 것이다. Cincinnati Incorporated에서 제작한 BAAM 기계는 2014년의 일반적 3D 프린터에 비해 200-500배 빠르게 출력한다. 또다른 BAAM 기계는 Lockheed Martin에서 개발중으로, 항공 산업에 사용되는 30미터 급의 긴 물체를 프린트할 수 있는 기계가 될 것이다.


Large delta-style 3D printer대형 delta-style 3D printer



효율성


현재 3D 프린터의 출력 속도가 늦어, 대량 생산에는 적합하지 않다. 이러한 오버헤드를 줄이기 위해 몇몇 용융 필라멘트식 기계는 압출 헤드를 여러개 장착하고 있다. 이들은 여러가지 색깔을 출력하거나 다른 종류의 폴리머를 사용하거나, 여러개를 동시에 출력하는데 사용된다. 여러개를 동시 생산함으로써 전반적인 속도를 올릴 수 있으며, 여러대의 기계를 사용하는 것보다 비용적으로도 유리하다.


여러개의 기계를 사용하는 것돠 달리여러가지 재료를 사용하는 기계는 하나의 물체를 여러개 동시에 출력할 수는 없지만, 여러 색이나 여러 재료를 사용할 수 있다. 출력속도는 헤드의 숫자에 비례해 증가된다. 더우기 에너지 비용도 동일한 프린트를 공유하므로 절감된다. 이와 함께 이들 두가지 기능은 전반적 비용을 감소시킨다.


2014년 현재 이러한 분야에 대한 연구는 제한적이며, 일반적인 적삭식 방법이 증착식 방법에 필적한다. ??




















Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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버락 오바마대통령은 2013년 연두 국정연설에서 "거의 모든 제품의 제작 방식을 혁신할 잠재력을 가졌다"라고 강조할 만큼 3D 프린팅에 대해 관심이 많기로 유명합니다. 


이번에는 백악관에서 스미소니언 박물관과 함께 3D 프린팅 크리스마스 트리 장식을 공모했다고 합니다.

(이 글의 원문은 여기에 있습니다. 저는 제 마음대로 수정/추가 했습니다.)


원래 백악관의 Blue Room 이라는 곳이 백악관에서 공식적으로 크리스마스 트리를 장식하는 곳인데, 올해는 3D 프린팅을 한몫을 하게 되었습니다.


지난 10월에 스미소니언 박물관과 함께 3D 프린팅 크리스마스트리 장식 공모(3D Printed Ornament Challenge)를 시작했답니다. 그 후 수백개의 작품이 응모되었는데, 20개가 최종 후보로 선택되었고, 이중 5개가 최종적으로 백악관 크리스마스 트리를 장식하게 되었다네요.


아래는 유투브영상입니다. 앞부분엔 당선작이 등장하고, 뒷부분엔 3D 프린팅 작업과정을 볼 수 있습니다.



백악관에서는 이와 비슷한 행사를 여러번 개최했었습니다. 올해 최초로 열린 백악관 DIY 대회(White House Maker Faire) 도 그중 하나로, 이 행사가 열리는 동안 오바마 대통령은 "오늘의 D.I.Y. 는 내일의 Made in America" 라고 여러번 강조했다고 합니다. 또 얼마전에는 3D 스캐닝과 3D 프린팅을 통해 제작한 오바마 대통령의 흉상이 공개되기도 했죠. (참고 : YTN 기사)



미국내 다른 기관들도 3D 프린팅 기술에 많은 관심을 갖고 있습니다. 예를 들어 NASA에서는 며칠전에 무중력상태에서 작동할 수 있는 3D 프린터를 우주정거장에 설치하여 시험에 성공하기도 했습니다. (참고 : 기사) 또 미국립보건원(National Institute of Health)에서는 연구 및 교육용 인체모델을 자유롭게 공유할 수 있는 3D 모델 공유사이트(3D Print Exchange)를 개설한 바 있습니다.


최종 선정된 5개의 모델은 아래 그림처럼 백악관 크리스마스 트리에 실제로 장식되어 있습니다.



아울러 스미소니언 박물관에서 운영하는 3D X Platform 에도 올려져 있습니다. 저도 이중 하나쯤 프린트해보고 싶었는데... 유감스럽게도 입체형이라서 필라멘트 방식의 보급형 3D 프린터로는 아무래도 한계가 있을 듯 하여 포기했습니다.



참고로... 아래는 오바마 미국 대통령의 2013년 연두교서 중에서 3D 프린팅을 언급했다는 부분입니다. 


(이 바로 앞은 미국내 일자리를 늘리겠다... 포드와 인텔, 애플 등이 미국내 생산을 늘리고 있다는 내용)


There are things we can do, right now, to accelerate this trend. Last year, we created our first manufacturing innovation institute in Youngstown, Ohio. A once-shuttered warehouse is now a state-of-the art lab where new workers are mastering the 3D printing that has the potential to revolutionize the way we make almost everything. There’s no reason this can’t happen in other towns. So tonight, I’m announcing the launch of three more of these manufacturing hubs, where businesses will partner with the Departments of Defense and Energy to turn regions left behind by globalization into global centers of high-tech jobs. And I ask this Congress to help create a network of fifteen of these hubs and guarantee that the next revolution in manufacturing is Made in America.


이러한 경향을 가속화할 수 있도록 지금 우리가 할 수 있는 것이 있습니다. 지낸해 우리는 오하이오주 영스타운에 최초의 제조 혁신 연구소를 설립했습니다. 한때 문을 닫았던 창고가 이제는 최신의 연구시설이 되어, 새로운 노동자들이 3D 프린팅을 배우고 있습니다. 3D 프린팅은 우리가 만들고 있는 거의 모든 방식을 혁신적으로 변화시킬 잠재력이 있습니다. 이와 같은 것이 다른 도시에는 안될 이유가 없겠죠. 그래서 오늘밤 저는 이러한 제조 허브를 세개 더 설치할 것을 선언합니다. 이곳에서 여러 기업과 미국방성, 에너지성 등과 협력하여 세계화에서 뒤떨어진 지역이 하이테크의 글로벌 센터로 바뀌게 될 것입니다. 아울러 저는 이러한 15개의 허브 네트워크를 설치할 수 있도록 협조하여, 제조업의 다음 혁신은 미국에서 이루어지도록 보장해 주실것을 의회에 요청합니다.


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프랑스의 디지털 예술가 질 아자로(Gilles Azzaro)는 바로 이 부분을 3D 모델로 만들어 출력했습니다. 흠... 아마도 퓨리에 변환한 결과를 3D 모델로 만든 것 같은데... 흥미롭네요. 자세한 내용은 XYZist 를 참고하세요.



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미국에서는 대통령부터 앞장서서 3D 프린팅 기술 보급에 노력하고 있습니다. 물론 우리나라에서도 올 4월 미래부와 산업부 공동으로 '3D 프린터 산업 발전전략'을 수립하고, 정책적으로 지원해주기 위한 여러가지 방안을 마련하고 있습니다. (기사 : Blotter


물론 문화가 다르기 때문에 동일선상에서 평가는 할 수 없지만, 오바마대통령이 사상 최초로 프로그램을 직접 짜는 대통령이 되었다는 기사를 보니 참 부럽네요. 물론 정치적인 행위겠지만... 그래도 이런 모습은 보는 사람이 즐겁지 않나요? ㅎㅎ


민, 푸른하늘

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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우리 회사에 보급형 3D 프린터가 있습니다. 이걸 사용해서 크리스마스 트리에 달 수 있는 장식을 몇개 제작했습니다.


우리 회사에 있는 3D 프린터는 3DISON에서 1년전쯤 나온 3DISON+ 라는 제품입니다. 3DISON 에서 나온 제품들은 모두 FDM(용융적층모델링, Fused Deposition Modelling) 방식입니다. 플라스틱필라멘트를 녹여서 작은 구멍으로 압출시키는 기술이죠. 현재 시중에 나와있는 보급형 제품들은 거의 대부분 FDM 방식이라고 보면 됩니다.


단, 3DISON+는 필라멘트를 두개 쓸 수 있는 장점이 있습니다. 즉 두개의 색을 동시에 쓸 수 있습니다. (물론 섞어쓰는 건 안됩니다.) 크기는 225x145x150 까지 출력이 됩니다.



원래 저는 지형을 3차원으로 출력하는 것을 시험해 보기 위해 이것을 구입했습니다. 그런데... 여러가지 장애가 좀 있었습니다. 


먼저 지형자료를 구해서 3D 프린터에 맞게 편집하는 소프트웨어로 스케치업을 사용했는데, 생각만큼 편하지 않아서 여러가지 시행착오를 거쳐야 했습니다. 다음으로 만들어진 3D 모델을 프린터로 보내서 출력하는 과정도 여러가지 단계를 밟아야 해서 누구나 쉽게 사용할 수 있는 정도는 아니었구요, 마지막으로 3D 프린터가 FDM 방식이다보니 제한이 많고, 출력하다가 일부가 끊어지는 등 여간 신경이 쓰이는 게 아니었습니다. (이 과정은 언젠가 시간이되면 따로 작성하겠습니다.)


소프트웨어 부분은 다른 종류도 있을테고 기능도 점점 나아질 수 있으니 별 문제는 아니라고 생각합니다만, FDM 방식의 프린터는 아무래도 "아줌마들도 쓸 수 있는" 수준이 되기는 힘들 것 같다는 생각이 들었습니다.


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아무튼... 놀고 있는 3D 프린터를 사용해서 크리스마스 장식을 만들어보기로 했습니다. 


먼저, 3D 프린팅을 하려면 우선 3D 모델이 필요한데, 직접 만들 수도 있지만, 가장 편한 것은 아무래도 다른 분들이 만든 것을 가져다가 쓰는 것이겠죠. 3D 모델 공유/판매 사이트로는 ShapewaysThingiverse, MyMiniFactory, Threeding 등이 있습니다.


아래는 Thingiverse 사이트에서 Xmas라고 검색한 결과입니다. 아주 여러가지 모델이 올려져 있습니다. 대부분은 연습용에 가깝지만, 가끔은 아주 멋진 모델도 있습니다.



여기에서 다운로드 받은 파일은 .STL 형식입니다. STL은 3D Systems에서 개발한 포맷으로 3D 프린팅에서는 거의 표준으로 사용되는 포맷입니다. 그렇지만, 이 파일을 3D 프린터에 출력하기 위해서는 GCode로 변환하고 다시 기계가 사용하는 포맷으로 변환해야 합니다. 3Dison에서는 이런 목적으로 CreatorK 라는 소프트웨어를 제공하고 있습니다.


아래는 CreatorK에 이번에 출력할 나비모양 장식 파일을 띄워본 것입니다. 파일은 여기에 들어가면 있습니다.



다음은 Gcode 생성을 누르면 나타나는 화면입니다. 여기서 여러가지 사항을 설정할 수 있습니다. 



여기에서 채우기(%)는 3D 입체 모형 내부를 어떻게 채울지 지정하는 것으로, 저는 100% 모두 채우라고 지정을 했지만, 50%나 80% 정도로 설정하면 내부가 약간 덜 채워져서 가볍게 만들어집니다. 재료도 절약되겠죠.


레이어 높이는 모델을 정밀도를 결정하는 중요한 요소입니다. 높이를 낮게 설정하면 표면이 깨끗하게 나오지만, 출력시간은 그에 비례해 늘어나게 됩니다. 


쉘(shell)은 껍질의 두께를 말합니다. 특히 내부 채우기가 100%가 아니면 반드시 필요하다고 합니다.


기타 출력속도/여유시간속도/출력온도 등은 필요에 따라 바꿔주면 됩니다.


원래 PC에 3D 프린터가 연결되어 있다면, CreatorK를 통해 직접 출력할 수도 있지만, 그냥 .x3g 파일로 변환한 후, 그 파일을 SD 카드에 넣어서 출력하는 게 더 좋답니다. 


아래는 이렇게 출력한 결과물입니다. 



일단 형태는 마음에 듭니다. 단, 크리스마스와는 별로 관계없다는 게 함정. :) 그런데... 아래쪽 그림에서 오른쪽을 보시면... 상태가 별로입니다. 높이도 고르지 않고 인쇄가 안된 곳도 있고... 



아래 그림은 최악의 결과입니다. 레이어 높이를 0.5로 설정하고, 채우기를 80% 정도로 둔 것 같은데, 차마 눈뜨고 보지 못할 정도네요.



아래는 실패를 거울삼아 새로 출력한 것들입니다. 꽤 쓸만하게 나왔네요. ㅎㅎ


아무튼... 결론적으로 적어도 FDM 방식의 기계는 가정용으로는 적합하지 않은 것 같습니다. 이것저것 배워야 할 것도 많고, 설정을 조금 달리하면 원하는 결과물이 안만들어지고... 가끔은 필라멘트가 잘 안들어가는 바람에 일부가 비기도 하고요.


HP에서 내년봄에 출시한다는 분말바인더 방식의 Multi Jet Fusion, 그리고 AutoDesk 사에서 개발중인 STL(StereoLithography) 방식의 Ember 가 기다려지는 이유입니다.


민, 푸른하늘


Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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이 글은 위키피디아의 내용을 번역한 것입니다. 잘 이해가 안되는 부분은 제 맘대로 번역을 했으므로, 내용이 의심스러운 부분은 원문을 참조하시기 바랍니다.


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공정(Process)


1970년대 후반부터 여러가지 3D 프린팅 공정이 개발되었다. 대부분의 프린터는 크기가 크고 가격도 비싸며, 생산품목도 한정되었다.



현재는 다양한 적층식 공정이 존재한다. 공정간의 차이점은 주로 부품을 생산하기 위해 레이어를 쌓아올리는 방법과 재료이다. SLM(selective laser melting, 선택적 레이저 용융법), DMLS(direct metal laser sintering, 직접 금속 레이저 소결법), SLS(selective laser sintering, 선택적 레이저 소결), FDM( fused deposition modeling, 용융증착모델링법) 등은 재료를 녹이거나 부드럽게 하여 적층을 하는 반면, SLA(stereolithography)과 같은 경우에는 여러가지 복잡한 기술을 사용하여, 액체 재료를 경화시킨다. 


LOM(laminated object manufacturing, 박층 물체제조)는 (종이나 폴리머, 금속 등) 얇은 층을 원하는 형태로 잘라서 서로 붙이는 방식이다. 각각의 방식은 장단점이 있으며, 따라서 분말형 재료와 수지형 재료를 모두 제공해주는 회사도 있다. 또 어떤 회사는 표준 업무용 종이를 사용하여 견고한 프로토타입을 제작하기도 한다. 3D 프린터를 선택할 때는, 프린터의 속도 및 가격, 부품 제작비용, 재료의 비용 및 종류, 색상 사용가능성 등을 고려해야 한다.


금속을 사용할 수 있는 프린터는 가격이 높다. 그러나 경우에 따라서는 저렴한 프린터로 주형을 제작하고 이를 사용하여 금속부품을 제작하는 방법을 사용한다.


TypeTechnologiesMaterials
Extrusion
압출
Fused deposition modeling (FDM)Thermoplastics (e.g. PLAABS), HDPEeutectic metals, edible materials, Rubber (Sugru), Modeling clay,PlasticineRTV siliconePorcelainMetal clay (including Precious Metal Clay)
RobocastingCeramic MaterialsMetal alloycermetmetal matrix compositeceramic matrix composite

Wire

Electron Beam Freeform Fabrication (EBF3)Almost any metal alloy

Granular
입자식

Direct metal laser sintering (DMLS)Almost any metal alloy
Electron-beam melting(EBM)Almost any metal alloy including Titanium alloys
Selective laser melting(SLM)Titanium alloysCobalt Chrome alloysStainless Steel, Aluminium
Selective heat sintering(SHS) [29]Thermoplastic powder
Selective laser sintering(SLS)Thermoplasticsmetal powdersceramic powders
Powder bed and inkjet head 3D printing
분말-잉크젯
Plaster-based 3D printing (PP)Plaster
Laminated
박층
Laminated object manufacturing (LOM)Paper, metal foilplastic film
Light polymerised
감광성 수지
Stereolithography (SLA)photopolymer 광폴리머
Digital Light Processing(DLP)

photopolymer 광폴리머


압출 층착법(Extrusion deposition)


FDM(Fused deposition modeling, 용융적층모델링)은 1980년대 후반 S. Scott Crump에 의해 개발되었으며, 1990년 Stratasys에서 상업화하였다. 이 기술에 대한 특허가 말소된 후, 오픈소스 개발그룸이 많이 생겨났으며, 이러한 형태를 활용한 상업적 및 DIY 를 막론하고, 다양한 제품이 등장하였다. 그 결과 이 기술의 가격은 최초에 비해 1/100 수준으로 떨어졌다.


FDM 방식은 원재료를 아주 가늘게 압출하여 즉시 굳히는 방식으로 모델/부품을 제작한다. 코일에 감겨져 있는 열가소성 필라멘트나 금속선이 풀리면서 압출 노즐 헤드로 공급된다. 노즐헤드에서는 원재료를 가열한다. 일반적으로 스텝모터나 서보모터를 사용하며 압출헤드를 이동시키고 압출량을 조절하게 된다. 헤드는 수평 및 수직방향으로 이동할 수 있는데, 마이크로콘트롤러에서 작동되는 CAM(computer-aided manufacturing) 소프트웨어를 사용하여 콘트롤 하는 것이 일반적이다.




재료로서는 ABS(acrylonitrile butadiene styrene), PC(polycarbonate), PLA(polylactic acid), HDPE(high density polyethylene), PC/ABS, PPSU(polyphenylsulfone), HIPS(high impact polystyrene) 등 여러가지 폴리머가 사용된다. 일반적으로 폴리머는 수지(resin)을 가공하여 필라멘트 형태로 사용한다. 오픈소스 그룹에서는 일반 플라스틱 폐기물을 플라스틱으로 처리하기 위한 여러가지 프로젝트가 진행중이다. 플라스틱을 조각으로 분쇄한 뒤 필라멘트로 압출하는 기계가 사용된다.


FDM은 제작할 수 있는 형태가 다소 제한적이다. 예를 들어 FDM 방식으로는 제작중 지지를 받을 수 없어서 종유석형태의 구조물은 만들 수 없다. 이 경우, 얇은 지지물을 구조물과 함께 출력한 후, 마무리 과정에서 떼어내는 방법을 사용한다.


과립형 입자의 용융(Binding of granular materials)


또 다른 방법으로는 판에 깔려진 과립 재료를 선택적으로 용융하는 방식이 있다. 하나의 층을 녹여붙인 뒤, 작업대를 아래로 내리고, 과립형의 레이어를 추가한 후, 용융시키는 절차를 반복하게 된다. 이 방식에서는 보조 지지대가 필요 없다. 대부분 레이저를 사용하여 재료를 소결시켜 고체로 만든다. 금속 및 폴리머(PA, PA-GF, Rigid GF, PEEK, PS, Alumide, Carbonmide, elastomers 등)를 사용할 수 있는 SLS(selective laser sintering 선택적 레이저 소결)와, DMLS(direct metal laser sintering, 직접 금속 레이저 소결) 등이 그 예이다.


The CandyFab 과립식 프린터The CandyFab 과립식 프린터. 뜨거운 공기로 과립설탕을 녹이는 방법으로 식용 예술품을 생산한다.


SLS(Selective Laser Sintering, 선택적 레이저 소결법)은 1980년대 중반 텍사스 오스틴 대학교의 Carl Deckard 박사와 Joseph Beaman 박사가 개발하여 특허를 취득하였다. DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, 방위 고등 연구 계획국)의 지원을 받았다. 1979년 R. F. Housholder는 비슷한 절차에 대해 특허를 받았으나, 상업화되지는 않았다.


SLM(Selective laser melting, 선택적 레이저 용융)의 경우, 분말과립을 융합할 때 소결이 아닌, 고에너지 레이저를 사용해 분말을 용융시켜 물질을 완전히 압축함으로써, 일반적인 금속 제조법과 비슷한 정도의 기계적 특성을 가지도록 하는 방법이다.

 

EBM(Electron beam melting, 전자빔 용융법)은 금속 부품(예: titanium alloys) 에 대한 적층식 제조공정과 비슷하다. EBM은 고진공 상태에서, 전자빔으로 금속 분말을 용융시켜 부품을 제조한다. 금속의 녹는점 이하에서 이루어지는 금속 소결기법과는 달리, EBM으로 생산된 부품은 완전히 치밀하고 빈공간이 없어, 매우 강하다.


또 다른 방법으로는 잉크젯 3D 프린팅 시스템이 있다. 이 프린터는 먼저 분말(석고나 수지)를 한층 뿌린후, 잉크젯과 비슷한 방식으로 그 단면부에 해당하는 접착제(binder)를 뿌리는 방식으로 3D 모델을 제작한다. 이러한 방식을 반복하여 모든 레이어를 출력한다. 이 기술은 컬러 모형, 합성고무 등도 출력할 수 있다. 출력후 왁스나 열경화성 수지를 침투시키면 강도를 높일 수 있다.


합판식(Lamination)


일부 프린터는 종이를 사용하므로, 비용을 낮출 수 있다.1990년대에 몇몇 회사에서는 특별한 접착제가 코팅된 종이를, 이산화탄소 레이저로단면을 잘라내고 합판식으로 접착하는 프린터를 판매하였다.


2005년 Mcor Technologies Ltd에서는 일반 사무용지를 사용하는 다른 공정을 개발했다. 여기에서는 텅스텐 카바이드 칼날로 형상을 잘라내고, 선택적으로 접착제를 살포한후, 압착시키는 방식으로 모형을 제작하였다.


현재 얇은 플라스틱이나 금속판을 사용하여 합판식으로 물체를 프린트하는 제품이 여러가지 시판되고 있다. 


광중합(Photopolymerization)


SLA(Sterolithography, 스테레오리소그래피)는 1986년 Chuk Hull에 의해 개발되었다. SLA에서 기본적으로 사용되는 광중합은 액체로부터 고체부품을 생산한다. 이 공정은 1860년대 François Willème (1830–1905)가 개발한 "photosculpture"법 으로부터 1974년 미쯔비시의 마쓰바라가 개발한 광중합 공정에 이르는 여러가지 기존의 공정을 획기적으로 재정의하였다. "photosculpture" 법은 여러가지 등거리 각으로부터 물체를 사진을 찍고, 각각의 사진을 스크린에 투사한뒤, 팬터그래프(확대/축소기)를 사용해 모델용 진흙에 외곽선을 추적하는 여러가지 공정으로 구성되었다.


광중합 공정에서는 빛을 잘 조절하여 액체폴리머에 노출한다. 노출된 폴리머는 경화된다. 그 다음 작업대를 조금 내리고, 또다시 액체 폴리머를 빛에 노출시킨다. 이와 같은 과정을 반복하면 모델이 완성된다. 그후 액체 폴리머를 빼내면 고체 모델만 남게 된다. EnvisionTEC의 Perfactory는 DLP 방식의 고속 프로토타이핑 시스템의 예이다.


Stereolithography apparatusStereolithography apparatus


OBjet PolyJet 과 같은 잉크젯 프린터 시스템은 광폴리머 재료를 아주 얇게(약 16-30 µm)를 살포하는 방식으로 부품을 제조한다. 각각의 광폴리머 층은 살포된 즉시 자외선에 노출시켜 경화시킴으로써, 제조가 끝난 부품은 후처리를 하지 않아도 즉시 사용할 수 있다. 복잡한 형태의 물체를 출력할 때, 지지부분에는 겔과 비슷한 지지용 재료를 살포하고, 완성된 후 손이나 물로 제거한다. 이 방식은 합성고무(elastomer)에도 적용할 수 있다.

다중광 광중합에 사용되는 3D 마이크로제조기법을 사용하면 극히 작은 물체도 만들 수 있다. 이 방법론은 초점을 맞춘 레이저를 사용하여 젤 덩어리내에 원하는 3D 물체를 추적하는 방식이다. 광여기(photo excitation)가 비선형적이기 때문에 레이저의 초점이 맞춰진 곳만 겔이 경화되어 고체가 되고, 나머지 겔은 공정이 완료된 후 씻어내면 된다. 엊물려있고 동작이 되는 복잡한 구조뿐만 아니라, 100nm 이하의 극소형 물체도 쉽게 만들 수 있다.


합성레진을 LED를 사용하여 경화시키는 방법도 있다.


Mask image 투사 기반의 스테레오리소그래피


이 기법은 우선 3D 디지털 모델을 여러개지 수평면으로 분할한다. 각각의 분할면은 2차원의 마스크 영상으로 변환한다. 이 마스크 영상이 광감성 액체수지 표면에 투사한뒤, 빛을 수지에 투사하여 대항 레이어의 형태로 경화시킨다. 이 기법은 경화되는 속도가 다른 여러가지 물질로 구성된 물체를 제작할 때 사용된다. 어떤 연구용 시스템에서는 빛을 아래쪽에서 투사하여 수지가 균일하고도 얇은 층으로 퍼지도록 하여 생산시간을 크게 줄였다. Objet Connex와 같은 상업용 시판 제품의 경우, 수지를 작은 노즐을 통해 도포한다. 


바이오 프린팅(Bioprinting)


3D 바이오프린팅이란, 세포나 응축된 재료를 사용하여 3D 구조물을 생산하는 공정을 말한다. 3D 바이오프린팅은 의학적 응용이 무궁무진하여, 코넥대학교와 같은 학술기관이나, Organovo와 같은 회사에서 집중적으로 연구하고 있다. 중요한 연구분야로는 재생의학분야에서 조직생성분야이다. 3D 프린팅 자체가 갖고 있는 복잡성에 더해, 3D 바이오프린팅은 재료나 세포유형, 성장률 선택등에서 훨씬 더 고려할 사항이 많다. 이러한 추가적인 고려사항으로 인해, 바이오프린팅 연구는 학제를 뛰어넘는 노력이 필요하여, 재료과학, 세포생물학, 모든 종류의 설계 및 약학 등 많은 분야의 연구자들이 함께 참여하고 있다.


3D 바이오프린팅은 여러가지 종류의 인체조직을 생성하는 분야에서 일차적인 성공을 거두고 있다. 피부나 뼈, 연골, 기도, 심장 조직등이 그 예이다. 이와 같이 결정적으로 중요하지는 않은 조직 구조에서는 일차적 성공을 거두었으나, 현재는 대동맥 심장 판막과 같이 완벽하게 기능하는 기관이나 조직을 생성하기 위한 방향으로 심각한 연구가 진행중이다.


코넬 대학교 공과대학 Jonathan Butcher 연구실에서는 살아있는 심장판막을 바이오프린트하는 방법을 개발하고 있다. PEGDA(폴리에틸렌 글리콜디아실레이트,Polyethylene glycol-diacrylate)가 기반폴리머로 사용된다. 생학적 적합성과 쉽게 변경되는 기계적 특성 때문이다. PEGDA의 해결책으로는 교차결합시 기계적 경직성의 차이에 따른 두가지가 있다. 좀더 딱딱한 쪽은 대동맥 뿌리벽??(aortic root wall)에 사용되며, 유연한 폴리머는 판막 날개에 사용된다. 이러한 해결책을 사용하여, 기계적 이질성을 가지면서도 세포적합성이 있는 판막을 생성할 수 있다. 이것이 심장 대독맥 판막 인쇄공정의 미래 개발 기반이 될 것이다.


코넬대학교 로렌스 보나사 연구실에서는 연골부 형태를 3D 프린팅하는 연구를 수행해 왔다. 이중에는 추간판을 "Tissue Engineered-Total Disk Replacement constructs"로 대체하는 연구도 있다. Tissue engineered 추간판은 세포를 종자로한 constructs로 프린팅된후, 쥐에 이식되었다.


Printerinks와 미국의 Organova가 공동으로 3D 프린팅기술로 인간의 조직을 개발하고 있다. 생체검사에서 얻어진 세포조직을 배양하여 개조된 프린트카트리지에 장착한다.이 결과물질을 바이오잉크라고 한다.


나노사이즈 3D 프린팅


3D 프린팅 기술은 나노급 물체를 제작하는데도 사용될 수 있다. 이렇게 프린트된 물체는 전형적으로 실리콘액과 같은 고형배양기에서 증식된다. 프린팅된 직후에는 너무 작고 부서지기 쉽기 때문이다. 3D 나노 구조물은 대부분 정적인 스텐실 마스크를 통해 물질을 쌓아올리는 방법으로 생성하지만, 3D 나노 구조물은 물질을 적층하는 과정에서 스텐실 마스크를 물리적으로 움직여서 프린트한다. 압력구성방식(piezo-actuator)으로 조종하는 스텐실 마스크를 통해 금속 증기를 살포하는 방법으로 폭 최소 10nm이고 높이가 조정가능한 나노 구조물을 생산하였다.  아울러 금속 증기 기법은 기존의 방법에서 사용되는 열이나 화학물질에 민감한 표면에 사용될 수 있는 장점이 있다. 








Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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지은이 : 크리스토퍼 바넷

옮긴이 : 길이훈, 김상태

한빛비즈

구입 : 알라딘서점


이 글은 3D 프린팅 넥스트 레볼루션을 읽고 필요한대로 정리한 글입니다. 제 전공과 관련이 없는 바이오프린팅(BioPrinting) 등은 아얘 정리하지 않는 등 마음대로 첨삭을 했으므로 참고하시기 바랍니다.


3D 프린팅 기술은 지금 이 순간에도 계속 발전하고 있습니다. 그래도 이 책은 3D 프린팅 기술에 대해 전반적으로 이해하는데 많은 도움이 되었습니다. 관심있는 분들은 읽어보시길.


민, 푸른하늘

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1장 차세대 혁명이 시작된다.


3D 프린팅 기술의 종류


- 반고체상태의 열가소성수지를 압출하여 제작

- 레이저 혹든 다른 광원에 반응하는 광폴리머(Photopolymer)으로 물체 제작

- 매우 고운 분말을 굳히는 방식


왜 3D 프린팅인가?


- 더 우수한 제품 : 설계 검증을 위한 프로토타입 생산, Rapid Prototype - MakerBot

- 생산에 변혁 : 3D 금형 주조(Sand casting) - Solidscape

- 완성품 제작 : 직접 디지털 제조(DDM) - 조립이 필요없는 기어박스. 

- 개인 취향, 대량주문생산(Mass Customization) - Cubify.com

- 소량 생산 : 

- 디지털 저장 운송 - Thingiverse

- 공유 발전

- 소매의 유형이 변한다. 주문제작 : The Buildshop, i.materialise.com

- 바이오프린팅

- 환경에 좋음 - 재료 소비량이 줄고, 쓰레기 발생량 준다.


2장 3D 프린팅 기술의 모든 것


플라스틱 적층방식


재료 - 열가소성수지, 금속, 콘크리트, 세라믹, 음식, 세포

필라멘트 - 프린터 헤드 - 200~250도로 용융 - 압출 - 헤드가 평평하게 만듦 - 빌드 플랫폼 이나 헤드의 움직임으로 한게이의 층을 생성 - Z방향으로 이동 - 다시 다음 층 생성 

FDM(용융증착모델링, Fused Deposition Modelling, 스트라타시스)

FFM(용융필라멘트 모델링, Fused Filament Modelling)

FFF(용융필라멘트 제조, Fused Filament Fabrication)

FDM(용융증착법, Fused Deposition Method)


ABS - 사출에 사용되는 열가소성수지. (일반적인 플라스틱... 볼펜등)

PLA(Ploylactic acid) - 바이오 플라스틱. 투명도와 색상이 다양함. 

기타 PC(PolyCarbonate), ABS-PC, ABSi 등도 있음


한계 - 표면이 계단식으로. 연마작업 필요. 열응력으로 휘어질 수 있음. 돌출부에 지지대가 필요할 수 있음(고가의 경우 물에 녹는 재료로 지지대를 생성)


금속 출력 - FDMm(Fused Deposition Modelling of metals, 금속용융증착모델링)

                WAAM(Wire and Arc Addictive Manufacturing, 와이어와 아크 적층제조)

MJS(Multiphase jet solidification, 다상 분사 응고법) 세라믹/금속등을 결합제와 합쳐 필라멘트로 제작. 

     - 압출후에는 화학적, 열가공 등으로 결합제 제거후 높은 온도로 성형. 

     - FDC(Fused Deposition of Ceramic, 세라믹 용융증착) 

목재 필라멘트

콘크리트. Contour crafting, 등고선 공예법. 2004년. 

초콜릿


레이저 - 광폴리머


압출방식의 한계 - 대형제품 제작에 불리. 정밀한 제품 불가. 

스테레오리소그라피(StereoLithography) - 액체상태의 광폴리머를 레이저에 노출하여 하나의 층 생성. 빌드플랫폼이 아래로 이동. 두번째 층 생성 - 반복.- 용제에 세척 - 자외선 오븐에서 결합공정, 광택처리, 블래스팅(표면연마) 등의 후공정이 필요할 수 있음. 

   - 표면이 매끄러움. 기계 1억-5억 정도. Asiga에서 2011년 7백만원, Formlabs에서 Form1(12cm 크기)

   - 돌출 구조물의 경우 지지대가 필요함.

   - 고무성질, ABS등을 대체물, 투명플라스틱 등 다양한 광폴리머가 존재함.


DLP(Digital Light Processing) 투사방식의 프로젝터로 3D 프린터...방식은 동일

  - 치과용, 의학용, 불투명 등 다양함. 재료가격은 높지만, 품질은 매우 우수하다. 


나노스크라이브, 2PP(Two Photo Polymerization, 광전자에 의한 플라스틱화) - 원리는 비슷. 펨토초 펄스식 레이저. 100-200 nm정밀도. 박테리아 크기도 출력가능. 개발중.


액체 분사식. - 잉크젯 비슷한 방식으로 액체를 분사 - 자외선으로 응고.. 후처리 공정 필요없음. 여러가지 재료를 사용할 수 있는 제품도 있음. 예) 스트라타시스의 코넥스 - 120가지 재료 사용가능. 1m x 80cm x 50 cm. 0.016 mm두께. 


입자재료 바인딩법(Granular Materials Binding)


바인더분사 - 접착제/결합제 사용방법 - 잉크젯 방식. 분말베드(Powder Bed)에 분말을 한층깔고 롤러로 민뒤 프린터헤드가 바인더용액 분사하여 굳힘 - 분말베드를 아래로 내림 - 반복. 약 한시간정보 방치해야 함. - 분말 제거후 재활용. 주로 컨셉모델이나 예술작품에 사용됨.

1993년 MIT에서 개발됨. 1995년 Z corporation에서 독점 - 3D 시스템즈에서 합병.

장점 - 지지대 필요없음. 속도가 빠름. 저렴함. 색상을 지원(이경우 바인더+컬러잉크 분사)

예 : Z corporation ZP150등, VoxelJet VX4000


사형주조 : 모래틀. 특수한 공학용 모래를 사용. 매우 복잡하고 큰 금형을 생산가능. 비용절감


금속 - 금속분말에 바인더 용액 분사. 가열램프로 건조. 매우 깨지기 쉬우므로, 오븐에서 결합과정 필요. 그후에도 공극이 있어 금속을 침투시키는 공정. - 후공정으로 연삭 필요. 금속 3D 프린팅중 가장 저렴함. 


세라믹 - 알루미나, 실리카, 세라믹등. 완료된후 유약, 하소, 소결공정을 거치면 세라믹제품. 꽃병, 접시, 컵등. 독특한 식기 제작가능


유리 - 도 가능.


분말베드 용융법


SLS(Selective Laser Sintering, 선택적 레이저 소결법) - 바인더 분사법과 비슷하나, 레이저로 입자를 굳히는 방법. 플라스틱, 금속, 세라믹, 사형주조용 모래, 왁스(모형... 금형재료로 사용)


DMLS(Direct Metal Laser Sintering, 직접금속레이저 소결법) - 금속을 더 빨리 굳힐 수 있음. 매우정교하며, 매우 견고함. 항공기부품 제작


DED(Directed Energy Deposition, 직접 에너지 증착법) - 금속을 레이저로 직접 녹여 증착(증기로 만들어서). 프린트헤드에서 금속 증기를 내보맨. 중간에 금속을 바꿀 수 있음(스테인레스, 구리, 니켈, 코발트, 알루미늄 등). 기존의 제품의 수리도 가능함. 

예: Optomac. 


EBM(Electron Beam Melting, 전자빔 용융법) - 진공상태에서 각층별로 금속물체 생성. 완전 고밀도(100% 고체)의 금속부품을 정확하게 생산. 현재는 티타늄, 코발트 크롬등 고가의 재료에만 적용. 의학용 임플란트. 

예 : ARCAM


선택적 가열 소결법. - 분말베드 용융 3D 프린팅. 가열가능한 프린터헤드로 분말을 굳힘. 가열 소결법. 

예: 블루 프린터(Blue Printer)



LOM(Laminated Object Manufacturing, 합판식 물체 제조)



종이, 플라스틱, 금속박판 등으로 물체 제조. 박판을 올림 - 접착제 첨가 (또는 롤러로 압착) - 레이저로 윤곽을 따라 박판을 잘라냄 - 플랫폼을 아래로 이동 - 반복. 

가장 낭비가 심함. 

예 : Herisys (현재 사라짐). Solid3D, Mcor(A4 복사용지 사용. 층별로 컬러 잉크 분사. )


3D 프린터가 찍어내는 세상


- 3D 프린터로 생산도구를 제작. 상품이나 개인적 물건을 중간과정없이 직접 생산

- 사우스햅튼 대학 UAV를 3D 프린팅. - SULSA(the Southampton University Laser Sintered Aircraft)

- Urbee - Kor EcoLoic 의 Jim Kore가 개발한 최초의 운행가능한 3D 프린팅 자동차. 스트라타시스 장비


3D 프린팅과 예술


- 현재 3D 프린팅은 상대적으로 작고 고부가가치인 제품 생산에 경쟁력이 있다. 

- Nervous System - 자연적인 패턴에 영감을 얻어 디지털 모델로. n-e-r-v-o-u-s.com 에서 판매. Shapeways 에서 대행 출력. 



- 밧세바 그로스맨(Bathsheba Grossman) 머티리얼라이즈와 쉐이프웨이즈에서 다양한 금속과 플라스틱으로 조각품과 보석류를 세작하고 bathsheba.com 에서 판매. 매력적인 수학적 형태의 금속조각 Zarf 제작. 

- 금이나 은으로 직접 금속 레이저 소결하는 방법이 유명할 것.



디자이너만의 3D 프린팅


- FOC(Freedom of Creation) - 3D 프린팅 디자이너 작품 판매. - 레이저 소결법. 흰색 플라스틱 

- 3D 시스템스 인수. Cubify에서 판매됨.


- Protos Eyewear - 3D 프린터로 제작한 선글라스 제작 및 판매 - SLS(선택적 레이저 소결법)

  - 가격, 재표, 품질이 기존 제조법과 필적한 만한 위치에 도달했다...


- MakieLab. Makie... 10인치 움직이는 인형. 앱을 통해 디자인 가능. SLS로 나일론으로 프린팅. 



- Thatsmyface.com - 정면/측면 사진 -> 3차원 모델 생성. 표준규격의 인형에 부착. 바인더 분사방식의 Z 프린터를 이용하여 출력. 


- Kidmechano. - 자세를 바꿀 수 있는 3D 프린팅 인형 모드보츠(Modibots)


- Bespoke Invations - 의수 의족. 3D 시스템스에 병합. 환자의 다리를 3D 스캔하여 맞춤식 의족. 


- ClearCorrect - 투명한 플라스틱 치아교정기 제작. 스트라타시스의 재료분사방식의 3D 프린터로 제작


산업용 부품


- C&A Tool. 디젤연료 주입장치와 기타 부품을 레이저 소결법을 이용하여 생산. 주문제작. 

- Mercury Customs - 주문식 오토바이

- Kelly Manufacturing - 항공기구. 

- TDF(Trainer Development Flight) - 안테나등 제작

- DSI(Deep Space Industries) - 소행성을 개척하기 위하여... 우주암석으로 금속부품 제조. 부서진 부품을 녹여서 새로운 부품도 만들 수 있다.


- D-Sahpe - 건물을 만들 수 있는 거대한 3D 프린터.  6m x 6m 까지 제작. 각층은 5-10mm 경화에 24시간 소요. 달 기지 구축 가능성 검토. 


현장에서 뛰고 있는 기업들


3D 프린터 제조회사


- 3D 시스템즈. - 1984 년 Charles Hull. 액체 광폴리머, 자외선 램프. 1985년 특허획득. 회사설립. 최초의 산업용 3D 프린터 SLA-250 출시. stl 파일 형식 개발. 기타 열가소성수지 압출. 선택적레이저소결(SLS), 직접 금속 레이저 소결법(DMLS), 재료 분사법, 바인더 분사법 등 다양한 기술의 3D 프린터 판매중. 


3D 시스템즈는 바이더분사법의 Z 코퍼레이션을 합병하는 등, 20여개의 3D 프린팅 벤처회사를 인수. 

Cubify 운영. - 3D 프린터 판매, 3D 디자이너가 디자인을 올리면 대행제작하여 판매.

                     CityScape - 도시를 설계하면 3D 모델을 다운로드 받을 수 있음

                     360Heros - GoPro 360 파노라마 비디오.



- Stratasys - 1988년 Scott Crumps. 글루건으로 장난감 개구리 만들다가... 회사 설립. FDM(용융증착모델링) 특허. 합병. 2012년 Objet 합병. 

  Mojo, Dimension, Fotus, uPrint 등의 3D 프린터 판매

  RedEye on Demand - 3D 프린팅 대행서비스

  Polyjet Matrix - 재료분사식. 120개의 다양한 재료. 

   - 주로 고급 제품만 제작 판매. 


- 아르캠 - 스웨덴. 미세한 금속분말을 진공상태에서 녹여 제품을 생산. 티타늄. 코발트 크롬 등 고가의 재료 사용. 순수한 재료로 매우 정교한 제품을 생산. 


- 엑스원 - 청동, 스테인레스, 모래, 유리 등 바인더 분사방식. 모래는 사형(거푸집) 제작


- 오르가노보 - 세포를 출력하는 노보겐(NovoGen MMX) 생산. 바이오 프린팅


- 엔비전텍 - 2002년 창업, DLP 투사기술로 액체 광폴리머 응고. Perfactory - 비전문가용. 울트라... 바이오프린팅 및 대형기기. 


- EOS - 1989년 설립. 선택적 레이저 소결법. 분말로 제품출력. 사형 생산 가능


- 컨셉 레이저 - 독일. 레이저 쿠징... 금속분말로 정확하게 최종제품 출력


- SLM 솔루션즈 - SLM(선택적 레이저 용융법) 


- 복셀젯 - 분말 바인더 분사식. VX4000 (4m x 2m x 1m 제작). 


- 델타 마이크로 팩토리 - 중국. PP3DP. 열가소성수지 압출


- 옵토맥 Optomec - 직접 에너지 증착법. 레이저로 녹인 금속 분말을 부착. (LENS 라고 부름) 마모되고 손상된 부품을 수리하는데도 사용할 수 있음. (기존 망가진 부품에 녹인 금속을 부착) 에어로졸 제트 3D 프린터는 다른 제품의 표면위에 전자제품을 출력 (예 : 태양전지위에 안테나를 출력)


- Makerbot Industries - 리플리케이터. 전세계 3D 프린터 시장의 20%. 오픈소스인 RepLab 에서 독립하여 저가형 프린터 생산 판매. 싱기버스 운영. 



- 아시가 - 2011. 7000불 이하의 데스탑형 소테레오리소그라피 제품. 액체 광폴리머.


- 폼랩 - 아시가와 비슷. 125mm x 125mm x 165mm까지 출력가능. 


- 앰코 - 종이로 출력. 


3D 프린팅 소프트웨어


- Autodesk - 3D 설계 프로그램. STL로 변환가능.  Autodesk 123D - 사진을 3D 모델로 변환. 


- 사쏘 시스템즈 - 다쏘 항공에서 분사... Solidwork. 


- Trimble - 무료 SketchUp. 


3D 프린팅 서비스


- 현재 3D 프린팅서비스 회사는 수백개 이상. 

- Shapeways - 업로드할 수 있는 웹사이트 운영. 물건을 배송. 디지털 모델을 만들 수 있는 프로그램도 제공. 쉐이프웨이즈샵 - 창작품을 판매하려는 디자이너에게 중개역할. 

Itty Bitty Sad Keanu Reaves 미니어처. 

ABS, 알루미늄, 세라믹, 광폴리머, 스테인레스, 은 등 30여가지 재료.

- Materialize : 벨기에. 의학과 공학 분야에 특화된 프로그램개발. 

   기업서비스 - 프로토타입제작,제품생산 컨설팅.

   MGX - 3D 프린팅 서비스. 

ABS, 알루미나, 청동, 세라믹, 금, 광폴리머, 은, 스테인리스, 티타늄 등. 


- 스컬프테오 - 3D 프린팅 설계를 업로드하고 여러가지 재질로 출력된 제품을 배송. 라이츠웨티브, 트루스페이스와 같은 중저가의 프로그램으로도 3D 모델 제작, 업로드 가능.


차고에서 시작하는 3D 프린팅


- 오픈소스 3D 프린팅


- RepRap - Replicating Rapid Prototyping - 자기복제형 기계 - 열가소성수지 압출식. 

  플라스틱은 출력하여 사용. 모터, 전자회로 등은 RepRapPro.com 에서 키트 형태로 구매. 

  모델 - Darwin -> Menthel Max. 200x200x140까지 제작가능

  오픈소스 - 메이커봇도 RepRap을 기반...




- Fab@Home - 재료를 주사기로 짜내는 방식으로 건조/가열/자외선 등으로 굳힘. FabEpoxy, 실리콘, 치즈, 점토, 석고 등 가능. 세라믹 점토. 초콜릿

  Model1 - 2007, 200x200x200까지 출력

  Model2 - 조립비용 저렴. 작업 목적에 따라 프린터 헤드 교환. 8개의 주사기


- DLP 투사법을 이용한 3D 프린터 오픈소스 설계. 광폴리머. - 정교한 물건 제작 가능. 

    Lemon Currie - 오픈소스 DLP 3D 프린터 설계 공개

    Lunavast XG2 - 




- 현재 저가형 3D 프린터는 한계가 있다.

   - 3D 시스템즈의 Cube

   - 메이커기어 M2 - 200 x 250 x 200

   - Portabee - 휴대용. 

   - 프린트알봇 - 합판으로 만들어진 저렴한 3D 프린터 

   - Solidoodle - 

   - Up!


지속가능한 발전


- 지역 생산성... 가까운 곳에서 생산 (현재는 운송비가 1/7)

- 디지털 운송 - UPS, 7Eleven. 과잉생산 방지

- 재료낭비가 줄어듦.가볍고 밀도가 낮은 부품 생산. EADS, 금속레이저 소결법. 제트엔진 커버용 힌지 생산. 금속 사용량 절반. 내부가 비거나, 벌집 구조의 부품. 

- 오래된 것 수리. 100년전의 자동차부품 제작. 

- 플라스틱 쓰레기 재활용. 필라봇- 그라인더 압출기, 감는장치로 구성. - 3D 프린터용 필라멘트 제작


- 나노기술, 합성생물학. - KAIST에서 옥수수등의 유기물로 바이오 플라스틱 PLA를 생성하는 박테리아 개발


부작용


- 불법적 물건 제조 - 열쇠복제, 무기제조.  Disfence Distributed - AR-15 자동총 3D 프린팅. 설계 공개

- 지적재산권 종말 - 3D 스캐너. 

- 건강과 안전. 

- 고용에 미칠 충격







Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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이글은 위키피디아의 내용을 번역한 것입니다. 잘 이해가 안되는 부분은 제 맘대로 번역을 했으므로, 내용이 의심스러운 부분은 원문을 참조하시기 바랍니다.


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3D 프린팅 또는 적층식 제조법(Additive manufacturing, AM) 이란, 3차원 물체를 인쇄할 수 있는 여러가지 공정 을 가르킨다. 주로 컴퓨터로 제어하면서 물질을 여러 층으로 쌓아 올리는, 적층식 공정(additive process)이 널리 사용된다. 이러한 방식을 사용하면 아무리 복잡한 형태도 문제없이 거의 모든 것을 만들 수 있으며, 3D 모델 등 전자적 데이터로부터 만들어진다. 3D 프린터는 공업용 로봇의 일종이다.


역사


용어와 방법(Terminology and methods)


초기 적층식 장비와 소재는 1980년대에 개발되었다. 1984년, 3D Systems Corporation의 Chuck Hull은 입체석판인쇄술(stereolithography)이라는 공정을 개발하였다. stereolithography는 자외석 레이저를 사용하여 감폴리머(photopolymer)를 처리하여 층을 올려가는 방식이다. Hull은 이 공정을 "생성할 물체의 단면 형태를 생성함으로써, 3차원 물체를 생성하기 위한 시스템"이라고 정의하였다. 아울러 그는, 현재 많은 공정에서 널리 사용되고 있는 디지털 분할 및 채우기(digital slicing and infill) 전략 뿐만 아니라, 3D 프린터용 소프트웨어에서 널리 채택되고 있는  STL(STereoLithography) 파일 포맷도 개발하였다. 3D 프린팅이라는 용어는 원래 표준 및 맞춤형 잉크젯 프린트 헤드에서 사용되는 프로세스에서 원래 사용되는 용어였다. 현재 대부분의 3D 프린터에서 사용되는 기술 - 특히 취미용 혹은 고객용 모델 - 은 플라스틱 사출기술의 특별한 응용인 deposition modeling  이 결합된 것이다.



금속 소결(metal sintering) 혹은 용융(melting) (예: 선택적 레이저 소결(selective laser sintering), 직접 금속 레이저 소결(direct metal laser sintering), 선택적 레이저 용융(selective laser melting) 등)을 위한 적층식 공정은, 대부분 1980년대 부터 1990년대에 시작되었다. 그때까지의 금속성형은 주조(casting), 조립(fabrication), 타형(stamping), 기계가공(machining) 등을 통해 이루어졌다. 이러한 기술에도 다양한 자동화가 가능하지만 (예를 들어 로봇 용접이나 컴퓨터수치제어(CNC)), 툴 또는 헤드가 3차원으로 이동하면서 원 재료를 층별로 원하는 형태로 바꾼다는 개념은 CNC 선반, CNC EDM과 같이 오로지 금속을 제거하는 공정에만 적용되었다. 적층식 공정이라는 포괄적 용어는 2000년대에 들어서면서, 보다 널리 사용되기 시작하였다. 다양한 공정이 성숙되기 시작하였고, 이에 따라 3차원 제어가 금속 제거하는 방법에만 적용할 수 있다는 패러다임이 깨졌다. 이 시기에 이르러 기존의 금속을 제거하는 방식의 다양한 공정을 대표하여 절삭식 제작(subtractive manufacturing)이라는 용어가 등장하였다. 그러나 그 당시 3D 프린팅은 대부분 폴리머기술(polymer technologies)만을 지칭하였고, AM(적층식 제조)이라는 용어는 polymer/inkjet/stereolithography 보다는 금속작업에 더 널리 사용되는 경향이 있었다.


2010년대에 들어서면서 3D 프린팅과 AM(적층식 제조법)은 거의 모든 적층식 기술을 대표하는 용어로 사용되기 시작하였다. 이는 원래의 기술적인 의미와는 멀어졌으나, 해당기술들이 자동제어하에 연속적으로 소재층을 추가하고 결합하는 방식을 공유하는 기술이라는 간단한 사실을 반영하고 있다.(기타 AM과 동의어로 사용되는 다른 용어로서는, 데스크탑 제작(desktop manufacturing), 신속제작(rapid manufacturing), 주문식 제작(on-demand manufacturing) 등이 있다.)


응용분야


적층 기술은 1980년대부터 제품개발이나 데이터의 실사표현, 신속한 프로토타입 개발 그리고 특수한 제조공정에서 응용되기 시작하였다. 그 시기부터 실재 생산 공정((job production, mass production, and distributed manufacturing)으로 확장도 시도되기 시작되었다. 2010년대 초에 들어서야 금속가공 산업에서 산업적 생산 역할이 상당한 수준에 도달하게 되었다. 21세기가 시작되면서 적층식 기기의 판매는 상당히 증가하였으며, 가격은 상당한 수준으로 인하되었다. 컨성팅 회사인 Wohlers Associates 에 따르면 2012년의 전세계 3D 프린터 및 서비스 시장은 22억불 (2조원)에 달하며, 이는 2011년에 비해 29% 증가된 수치였다. 적층 기술은 건축, 토목, 산업 설계, 자동차, 우주산업, 군사, 설계, 치의학, 의학 산업, 바이오테크(인간 장기 교체), 패션, 신발, 보석, 안경, 교육, GIS, 음식 기타 다양한 산업에서 활용될 수 있다.




일반이론


모델링


3D 프린팅에 사용되는 모델은 CAD(computer aided design) 소프트웨어나 3D 스캐너를 사용하여 생성한다. 3D 컴퓨터 그래픽을 위한 도형데이터를 모델링하는 과정은 조각과 같은 성형 기법과 비슷하다. 3D 스캐닝은 실세계 물체의 형상에 관한 디지털 데이터를 분석하고 취합하는 과정이다. 이러한 데이터에 기초하여 스캐닝된 물체의 3차원 모델을 생상할 수 있다. 


3D 프린팅에 적합한 모델의 생성은 매뉴얼이건 자동이건 일반적인 소비자에겐 쉽지 않다. 이것이 최근에 들어서야 3D 프린팅 marketplace가 출현하게 된 이유이다. Marketplace로는 Shapeways, Thingiverse, MyMiniFactory, Threeding 등이 있다.


프린팅


STL 파일로부터 3D 모델을 프린트하려면, 먼저 슬라이서(slicer)라고 하는 소프트웨어를 거쳐, 모델을 얇은 레이어로 변환하고 각자 특정한 프린터에 맞는 명령어를 포함하는 G-code 파일을 생성해야 한다. 오픈소스 슬라이서 프로그램으로는 Skeinforge, Slic3r, KISSlicer, Cura 등이 있다.



3D 프린터는 G-code 명령에 따라 층별로 액체, 가루, 종이 등의 재료를 쌓아올림으로써, 단면으로 이루어진 모델을 생성한다. 이러한 레이어는 CAD 모델에서 가상적인 단면에 해당하는데, 서로 결합 혹은 자동 융합하여 최종적인 형태가 만들어진다. 이러한 기법은 어떠한 형태나 기하학적 형상도 생성할 수 있다는 장점이 있다.

프린터 해상도는 레이어 두께와 X-Y 해상도를 dpi(1인치당 점수) 혹은 마이크로미터(µm)로 표시한다. 전형적인 레이어 두께는 100 µm(250 dpi)정도로, Objet Connex 시르즈나 3D Systems의 Projet 시리즈와 같은 일부 기계들의 경우에는 16µm(1600 dpi)까지도 프린트할 수 있다. X-Y 해상도는 레이저프린터의 해상도와 비슷한 개념이다. 입자(3D 점)의 크기는 지름 약 50-100µm(510-250 dpi)정도이다.


현재 널리 사용되는 모델 구축방법으로는 출력방법이나 크기, 모델의 복잡성에 따라 다르지만, 몇 시간 에서 며칠 정도 소요된다. 적층식 시스템의 경우, 기계의 종류, 크기, 동시 출력하는 모델의 수 등에 따라 다르지만, 몇 시간정도로 다른 시스템에 비해 출력시간이 짧은 편이다.

많은 양의 폴리머(polymer) 제품을 생산할 경우, 사출성형과 같은 전통적인 기법이 저렴하지만, 생산량이 많지 않을 경우, 적층식 제조법이 훨씬 빠르고 유연하며, 비용도 저렴하다. 디자이너나 개념 설계팀의 경우, 3D 프린터를 사용하면, 비교적 크지 않은 프린터를 사용하여, 부품이나 개념설계 제품을 생산해 볼 수 있는 장점이 있다.


마무리(Finishing)


많은 응용분야에서는 프린터로 출력한 그대로로도 충분하지만, 원하는 물체를 표준 해상도로 약간 크게 출력한 후, 고해상도로 절삭식 공정을 통해 재료를 제거하는 방식을 사용하면 보다 정밀한 제품을 만들 수 있다. LUMEX Avance-25를 참조하라. IMTS 2014 IMTS Press Release | International Manufacturing Technology Show에도 나올 예정이다.


일부 적층식 제조법의 경우, 부품을 만드는 과정에서 여러가지 재료를 한꺼번에 사용할 수 있다. 여러가지 색을 출력하거나, 색상을 조합할 수 잇는 기기도 있다. 모델을 만들때 지지부를 활용하는 경우도 있다. 이러한 지지부는 출력이 끝난 후 제거하거나 녹여내는데, 제작과정에서 공중에 떠있는 부분을 지탱하는 역할을 한다.


Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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