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'현실화 성큼' 3D 프린터의 오늘

2012.12.13 Drew Nelson  |  InfoWorld
3D 프린팅에는 가상 세계와 실제 세계의 연결이라는 ‘경이’가 있다. 수십 년 전의 제조 기술에 기반한 3D 프린팅은 세심하게 작성한 3D 설계 파일로 시작해 물리적인 플라스틱 또는 금속 객체를 제작하는 3D 프린터기의 로봇 팔로 끝을 맺는다. 이 주목받는 기술은 해커 및 스팀펑크(Steampunk) 커뮤니티의 꿈이자 소규모 제조를 기대하는 사람들의 희망이다.

하이엔드(High-End) 시장에서 3D 프린팅은 막대한 비용이 소요된다. 따라서 까다로운 티타늄 제품을 생산하는 항공 우주 분야를 겨냥하고 있다. 좀더 저렴한 시장에서는 다재다능한 레이저 시스템이 용해된 금속 또는 플라스틱 파우더로 객체를 제작한다.

가장 흥미로운 분야는 저가 시장이다. 플라스틱 선을 녹이고 침전시켜 제품을 마무리하는 FDM(Fused Deposition Modeling)이라는 공정을 사용하는 분야다.

FDM 장비는 기본적으로 로봇에 연결된 정밀 핫글루(Hot Glue) 건이라 할 수 있다. 이 인쇄기는 노즐을 움직여 객체의 단일 층을 그려내기 위해 제어 시스템이 지정하는 좌표로 이동시킨다. 그리고 노즐은 이전의 형태 위에 다음 층을 적층하게 된다. 이 장비는 이런 과정을 수십 번 반복해 실제 사용할 수 있는 완전한 형태를 구성하게 된다.

3D 프린팅을 시작하고 쇼를 즐겨라
사람들은 무엇을 제작할까? 로우엔드(Low-End) 시장에서 3D 프린터를 경험하는 사람들은 대개 엠블렘, 열쇠고리 동글(Dongle), USB 스틱 커버를 인쇄했다. 이런 것들은 실제로 장난감의 수준이다. 하지만 머지 않아 빵 상자보다 작은 크기의 객체를 제작할 수 있는 수준으로 기술이 발전할 것이다. 그러면 좀 더 복잡한 형태의 제품들을 볼 수 있을 것이다.

원래 3D 프린터는 제조사의 R&D 부서의 필요를 충족시키기 위해서 개발되었다. 전통적인 설계, 수제 기계 가공, 시험 등의 반복되는 사이클은 상당한 시간과 비용을 소요했다. 기계 가공을 중국으로 해봤자 이 주기와 관련된 시간의 지연을 연장시킬 뿐이었다. 3D 프린터는 훨씬 민첩한 프로토타입 제작 과정을 가능하게 했다.

흥미롭게도 3D 프린터는 일반 제조의 용도로도 사용되고 있다. 3D 프린팅은 대량 생산의 패러다임을 바꾸고 있다. 일반적으로 3D 프린팅보다 저렴하게 생산하려면 제품을 1만~ 10만 개 정도 생산해야 한다. 즉 그 이하의 물량에서라면 3D 프린팅은 오히려 값싼 솔루션이 될 수 있다.

오늘날, 수십 개의 기업들이 개인용 3D 프린팅 시장에서 경쟁하고 있다. 여기에는 메이커봇(MakerBot), 스트라타시스(Stratasys), 3D 시스템즈(3D Systems) 등의 기업들뿐 아니라 얼티메이커(Ultimaker)같은 오픈소스 신생기업과 오픈소스 3D 시장의 대부라 할 수 있는 렙랩(Reprap) 프로젝트 등도 있다.

자가복제 3D 프린터
10년 전, 오픈소스 3D 프린터는 존재하지 않았다. 사용자는 2만달러에 상용 제품을 구매하고 제조사에게 소모품을 주문할 수 있었다. 하지만 2007년 많은 장비들의 특허가 만료되었다.

2007년 봄, 최초의 오픈소스 3D 프린터를 영국에 위치한 바스대학교(University of Bath)에서 사용하기 시작했다. 이 장비는 대부분 상용 3D 프린터로 제작한 부품, 몇 개의 모터, 회로 등으로 구성되어 있었으며 대부분의 자체 부품을 제작할 수 있었다.

2008년, 렙랩(RepRap)이라는 최초의 자기복제 프로토타입이 다른 렙랩으로 제작한 부품으로 구성되었다. 이 장비는 순수한 오픈소스 하드웨어였다. 3D 프린터이기에 오픈소스 디자인을 입력하면 다른 인쇄기를 제작하기 위한 부품을 얻을 수 있었다.

오픈소스 3D 프린터는 종종 사용자 커뮤니티가 주도하는 반복 사이클 속에서 발전한다. 오픈소스 3D 프린터 제조기업의 전형이라 할 수 있는 기업으로 메이커봇이 있지만 이 기업은 올해 초 오픈소스를 포기하기에 이르렀다.  메이커봇은 지난 4년 동안 4종류의 모델을 개발했으며 다양한 하부 시스템에 대한 소소한 업그레이드를 진행해왔다.

종종 이런 업그레이드는 사용자들에 의해 이뤄졌다. 그러면 3D 프린팅 커뮤니티에서 새로운 디자인으로 프로토타입을 제작하고 공유하며 시험하고 발전시켰다. 마지막으로 그 결과는 차기 공식 버전의 메이커봇 인쇄기에 적용되었다.

이 과정은 장비의 비용과 복잡성을 크게 낮췄다. 현재, 2,799달러면 2007년 10배의 가격으로 살수 있었던 장비보다 뛰어난 성능을 자랑하는 메이커봇 리플리케이터 2X(Replicator 2X)를 구매할 수 있다.

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