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3D 프린터는 거들 뿐··· 상상력·영감으로 탄생한 10가지

2016.11.16 Michelle Davidson  |  Network World

3D 프린터로 가장 먼저 인쇄된 물품이 무엇이었는지 아는가? 안구 세척컵이라는 그리 재미 없는 물품이었다. 1983년 3D 프린팅 창안자 척 헐(Chuck Hull)이 인쇄했다.

이 새로운 제조 공정은 이후 각양각색의 보철 기기, 특수 양초 디자인, 악기, 심지어 생체 조직 등을 만들어내는데 활용되고 있으며, 새롭고 혁신적인 활용법이 지금 이 순간에도 지속적으로 등장하고 있다. 눈여겨볼 만한 10가지 사례를 살펴본다.

프린스 유골함 - 페이즐리 파크(Paisley Park) 모형
미네소타의 챈허슨에 위치한 ‘페이즐리 파크’는 프린스의 안식처였다. 그는 거기에 살면서 작품 및 공연 활동을 했다. “공원에서 함께 놀자”며 다른 이들을 초대하기도 했다. 올해 4월 사망한 그의 마지막 안식처는 바로 이 건물의 모형이다.

포레브런스(Foreverence)가 설계한 이 3D 인쇄 세라믹 항아리는 이 예술가가 살던 집의 축소 모형이다. 높이는 14인치에 길이는 18인치이다. 흰색 정면에는 프린스의 상징과도 같은 "러브 심볼 #2(Love Symbol #2)"가 보라색으로 표현되어 있으며 크리스탈로 장식돼 있다.

항아리를 열면 타일 바닥, 장식용 비둘기, 프린스의 야마하(Yamaha) 피아노의 미니어처 버전, 작업등 등이 포함된 안마당 모형이 보인다. 프린스의 유골은 건물의 앞쪽 기둥에 들어 있다. 이 항아리는 최근에 박물관으로 개장한 페이즐리 파크 현관 인근에서 볼 수 있다.


Credit:Foreverence

맞춤형 기타
맞춤형 기타를 원하는 음악가들에게 3D 프린터가 꽤 편리한 대안일 수 있다. 오디 기타스(Odd Guitars)의 악기는 주문 제작된다. 원하는 색상, 재질, 기재와 기타 맞춤 옵션을 주문할 수 있다.

이 기업의 웹사이트에서 창업자 올라프 디젤은 이렇게 말했다. "3D 인쇄의 좋은 점 중 하나는 부품 비용이 크게 증가하지 않으면서 사용자가 일련의 맞춤 옵션을 선택할 수 있다는 점이다."

원한다면 그림에 나온 아메리칸 그래피티(American Graffiti) 모델 같은 해당 기업이 설계한 기타를 주문할 수 있다.

오드 기타스는 SLS(Selective Laser Sintering, sPro 230 SLS 시스템)이라는 3D 프린팅 기술을 이용해 기타 본체를 제작한다. 그리고 나서 넥(Neck), 브리지(Bridge), 픽업(Pickup), 튜닝 헤드(Tuning Head), 컨트롤(Controls)이 추가된다.

웹사이트에서는 제작 과정이 다음과 같이 소개돼 있다. "얇은 나일론 분말층을 편다. 이후 부품 제작에 필요한 정확한 위치에 용해한다. 그리고 나서 해당 층을 1mm 내리고 그 위에 또 다른 분말층을 펴 용해한다. 부품이 제작될 때까지 이 공정이 반복된다. 일반적인 층 두께는 0.1mm이다."

이렇게 제작된 기타는 물론 실제 연주될 수 있다.


Credit:Olaf Diegel/ODD Guitars

로봇 잔디깎이
리프랩 윈드터빈(Reprap Windturbine)의 3D 인쇄 로봇 잔디깎이 ‘아듀모어’(ardumower)는 잔디 분야의 룸바(Roomba) 같은 존재다. ‘경계 철사 울타리’ 안에서 동작한다. 울타리에 가까워지면 멈추고 돈 후 잔디를 계속 깎는다.

그리고 사용자가 직접 제작 가능한 제품이다. 섀시와 기계 부품을 일반적인 3D 프린터 사용해 인쇄할 수 있다. 단 전자 제품 및 경계 울타리 제작용 파일과 설명서, 금속 절단기 날, 전자 부품, 배터리, 모터는 별도 구매해야 한다.

아듀모어는 2개의 12V 구동 모터로 작동한다. 절단 장치는 12V DC 모터와 직경 220mm의 커터 디스크로 구성되어 있다. 전력은 충전용 12V NiMH 또는 11,1V LiPo 배터리로 공급된다.

물론 여타 상용 로봇 잔디깎이보다 더 저렴하다. 이제 시간과 3D 프린터만 있다면 잔디 관리로부터 자유로울 수 있다.


Credit:Reprap Windturbinev

생체 공학 팔
팔을 대체할 수 있는 보철물의 가격이 3천-3만 달러 수준이다. 하지만 3D 인쇄를 이용하면 생체 공학 보철을 수백 달러만으로 구입할 수 있다.

엑시(Exii)가 이런 팔을 제작했다. 핵베리(HACKberry)는 손을 사용할 수 있게 해주는 3D 인쇄 가능한 전기 보철 팔이다. 유연한 손목, 모터로 부분 작동하는 손가락, 저렴한 부품(전장, 센서, 배터리)이 3D 인쇄된 플라스틱 쉘에 들어 있다. 근육 센서와 스마트폰 기술을 이용해 오픈소스 보철을 제어한다.

회사 개발진은 "이 바이오닉 손은 신경과 근육 조직이 두뇌로부터 신호를 받는다. 이후 해당 데이터를 탑재된 마이크로컨트롤러로 전송하여 손과 팔의 움직임으로 변환해 움직인다. 이 시스템을 통해 사용자들은 손을 쥐거나 펴고 개별적인 손가락도 제어할 수 있다"라고 소개했다.

한편 이 팔은 오픈소스(Open Source) 프로젝트로 진행되고 있다. 핵베리 소프트웨어는 CC0 1.0 Universal에 따라 제공되며 하드웨어는 Creative Commons License BY-SA 4.0 International에 따라 제공된다.

현재는 프로토타입만 개발되었다. 하지만 설립자들이 이 팔을 대량 도입할 수 있을 것으로 판단하고 있다. 향후 의료 기기 규정을 충족하는 경우 "전 세계 개발자들과 인공 팔 사용자들이 원하는 대로 제작할 수 있는 플랫폼"이 될 것이라는 기대다.


Credit:Exiii

귀를 비롯한 인간 조직
신체의 일부를 대체하려는 시도가 3D 생체 프린팅 기술을 통해 한 단계 더 발전하고 있다. WFIRM(Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)에 근무하는 재생 의학자들이 3D 생체 프린터(ITOPS(Integrated Tissue and Organ Printing System))를 개발했다. 이는 이식을 견딜 만큼 충분히 튼튼한 대체 조직을 생성할 수 있으며, 지금껏 귀, 뼈, 근육 조직을 인쇄하는데 성공했다.

이 시스템은 생분해성 플라스틱 같은 재료를 이용해 조직의 모양과 세포가 포함된 수성 젤을 형성한다. 강력한 임시 외부 구조도 형성된다. 인쇄 공정 시 세포를 훼손하지 않는다.

WFIRM의 책임자 겸 해당 연구의 수석 저자 안토니 아탤라는 이 시스템에 대해 "여러 형태의 안정된 휴먼 스케일(Human Scale) 조직을 제작할 수 있다. 이 기술이 더욱 발전하면 잠재적으로 외과적 이식을 위한 살아 있는 조직과 장기 구조를 인쇄하는데 사용될 수 있다"라고 말했다.


Credit:Wake Forest Institute for Regenerative Medicine


독수리의 부리
보철의 형태로 도움을 받는 것은 비단 인간뿐만이 아니다. 3D 프린터를 이용해 개가 다리를 얻고 오리가 발을 얻으며 거북이가 턱을 얻고 말이 발굽을 얻었다. 최근에는 대머리 독수리인 뷰티(Beauty)가 부리를 얻었다.

뷰티는 2005년 알래스카(Alaska)에서 얼굴이 수렵꾼의 총에 맞았다. 뷰티는 부리가 너무 심각하게 손상되어 스스로 음식을 먹지도 못했다. 2년 동안 보살핌을 받던 뷰티는 2007년 육식조 전문가 제인 핑크 캔트웰을 만났다.

그녀는 뷰티를 아이다호(Idaho)에 위치한 자신의 BPN(Birds of Prey Northwest) 목장으로 데려가 당시 KEG(Kinetic Engineering Group)에서 기계 엔지니어로 근무하던 네이트 캘빈(Nate Calvin)과 논의했다. 이들은 곧 과학자, 엔지니어, 치과의사팀과 함께 뷰티에게 완벽하게 맞는 나일론 중합체 부리를 설계했다. 캘빈은 3D 모델링 프로그램을 이용해 부리를 개발하고 3D 프린터를 이용해 제작했다. 뷰티는 이제 스스로 음식을 먹고 물도 마실 수 있다.


Credit:U.S. Fish and Wildlife Service

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