3차원 인쇄

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윌리봇 3D 프린터

3차원 인쇄(영어: 3D printing)[1]는 연속적인 계층의 물질을 뿌리면서 3차원 물체를 만들어내는 부가 제조 기술의 일종으로, 1984년에 개발되었다.[2] 3차원 프린터 또는 입체 프린터는 컴퓨터 등의 신호를 입체물로 제작하는 장치를 말하며 일반적으로 다른 부가 제조 기술에 비해 사용하기 쉽고 속도도 더 빠르다. 그러나 3차원 인쇄라는 용어는 점차 전반적인 부가 제조 공정을 설명하는 데 쓰이고 있다.

작동 원리[편집]

여러가지 방식이 있지만, 대부분의 작동 원리는 크게 두 가지로 나뉜다.

  • 적층형 - 가루나 액체를 굳혀가며 한 층씩 쌓는 방식이다. 비교적 복잡한 모양을 만들 수 있고, 제작과 채색을 동시에 진행할 수 있다는 장점도 있다. 다만 완성품의 품질이 상대적으로 떨어 진다.
  • 절삭형 - 커다란 합성수지를 둥근 날로 깎아가며 모양을 만드는 방식으로, 비교적 매끄럽게 인쇄할 수 있지만, 컵같은 모양은 날이 들어가지 않아 만들기 어렵다.

일반적인 원리[편집]

  • 모델링(modeling): 일반적으로 CAD 또는 3차원 모델링 소프트웨어를 이용하여 3차원 도면을 완성한다. 또는 3D 스캐너를 이용해 도면을 얻을수도 있다. CAD와 기기 간의 표준 데이터 인터페이스는 STL파일 형식이다. PLY는 스캐너로 생성 된 입력 파일 형식이며, VRML (또는 WRL) 파일은 종종 풀 컬러로 인쇄 할 수있는 3D 프린팅 기술에 대한 입력으로 사용된다.
  • 프린팅(printing): 기계가 모델링 과정에서 만들어진 도면을 이용해 물체를 만들어내는 과정이다. STL파일을 읽어들여 CAD모델에서의 가상적인 단면을 만들어내 액체나 분말등의 재료의 연속적인 층을 생성하고 융합한다. 이 기술의 장점은 이러한 방법을 통해 거의 모든 모형을 만들 수 있다는 것이다. 일반적으로 해상도는 한 층의 두께와 XY축의 해상도를[보통 dpi로 표현함(dots per inch)]으로 이루어진다. 일반적으로 한 층에 100µm정도 되고 어떤 기기들은 16µm정도까지도 표현하기도 한다. XY해상도는 50~100µm정도이다. 인쇄 과정은 사용 방법과 모델의 크기와 복잡성에 따라 몇 시간에서 며칠 정도의 시간이 소요될 수 있다. 프린팅 공정마다 소요 시간등이 다르므로 필요에 따라 맞춰서 사용해야 한다.
  • 마무리(finishing): 마무리는 물건이 얼마나 복잡한지, 어떤 공정과 원료로 만들어졌는지, 얼마나 정교하게 보여야 하는가에 따라 다르다. 사포로 연마하고, 색칠하고, 또는 용접되는 것이 보통의 과정이다.

추가적인 공정[편집]

Type Technologies Materials
압출 가공(extrusion) 압출 적층 조형(Fused deposition modeling, FDM) 열가소성 수지 (e.g. PLA, ABS), HDPE(고밀도 폴리에틸렌), eutectic metals(공융 금속), edible materials(식용 물질)
실(Wire) Electron Beam Freeform Fabrication) (EBF3) 대부분의 금속 합금
알갱이(Granular) 직접 금속 레이저 소결(Direct metal laser sintering) (DMLS) 대부분의 금속 합금
전자빔 용해(Electron beam melting) (EBM) 티타늄 합금들
선택적 레이저 용해(Selective laser melting) (SLM) 티타늄 합금, 코발트 크롬 합금(Cobalt Chrome alloys), 스테인레스강, 알루미늄
선택적 열 소결(Selective heat sintering) (SHS) 열가소성 수지 분말(Thermoplastic powder)
선택적 레이저 소결(Selective laser sintering) (SLS) 열가소성 수지, 금속 분말, 세라믹 분말
잉크젯 헤드와 분말 상자기반 3D 프린팅([Powder bed and inkjet head 3d printing),

석고기반 3D 프린팅 Plaster-based 3D printing (PP)

석고
적층(Laminated) 적층 제조 방식(Laminated object manufacturing) (LOM) 종이, 금속박, 플라스틱 필름
광 중합(Light polymerised) 입체석판인쇄(Stereolithography) (SLA) 광경화성 수지(photopolymer)
디지털 빛 과정(Digital Light Processing) (DLP) 광경화성 수지(photopolymer)

같이 보기[편집]

주석[편집]

  1. The engineer: The rise of additive manufacturing
  2. See animation of layering

바깥 고리[편집]