3D 프린터로 스마트폰 여는 방법 (농담 아님)
도구
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배경
적층 제조라고도 불리는 3D 프린팅은 재료를 층층이 쌓아 올려 디지털 파일로부터 3차원 물체를 만드는 공정입니다. 최초의 3D 프린터는 1980년대에 개발되었지만, 이 기술이 더욱 보편화되고 대중적인 인기를 얻게 된 것은 2010년대 초반이 되어서였습니다.
3D 프린팅의 초기 선구자 중 한 명은 일본의 연구원 고다마 히데오로, 그는 1981년에 "광경화성 폴리머를 사용한 3차원 플라스틱 모델 제작을 위한 자동화 방법"이라는 제목의 논문을 발표했습니다. 고다마는 이 논문에서 자외선(UV)에 노출되면 굳는 광중합체를 사용하여 3D 물체를 만드는 방법을 제안했습니다. 고다마의 방식은 물체를 일련의 2차원 단면으로 나누는 슬라이싱 과정을 거친 뒤, 이를 쌓아 올려 3차원 모델을 만드는 것이었습니다.
그러나 고다마의 연구는 일본 외에서 널리 인정받지 못했고, 3D 프린팅이 더 많은 관심을 받기 시작한 것은 1990년대 중반에 이르러서였습니다. 1986년, 3D Systems의 공동 창업자인 척 헐(Chuck Hull)은 유사한 광중합 공정을 사용하여 3D 물체를 만드는 스테레오리소그래피(stereolithography)라는 공정을 발명했습니다. 이후 선택적 레이저 소결(selective laser sintering)과 필라멘트 압출 적층(fused deposition modeling) 등 다른 재료와 기법을 사용하는 방식들이 뒤따랐습니다.
그 이후로 3D 프린팅 기술은 계속해서 진화하며 신속 조형(rapid prototyping)부터 의료용 임플란트, 심지어 식품에 이르기까지 다양한 응용 분야를 위한 새로운 재료와 방법이 개발되었습니다. 데스크톱 3D 프린터가 100달러 정도의 저렴한 가격으로 구매 가능해지면서 기술은 더욱 저렴하고 접근하기 쉬워졌습니다.
오늘날 3D 프린팅은 항공우주, 자동차, 패션, 건축 등 다양한 산업에서 사용되고 있으며, 맞춤형 부품과 제품을 즉시 생산할 수 있게 함으로써 제조 및 공급망에 혁신을 가져올 잠재력을 지니고 있습니다.
일반
3D 프린터는 재료를 연속적으로 층층이 쌓아 디지털 디자인으로부터 실제 물체를 만들 수 있는 기계입니다. 이 기계는 재료를 층별로 추가하여 물체를 만들기 때문에 적층 제조 기계라고도 알려져 있습니다.
3D 프린팅에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), PLA(폴리락트산), PET-G(폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜), 나일론과 같은 다양한 유형의 열가소성 수지입니다. 각 재료는 강도, 유연성, 내구성과 같은 고유한 특성을 가지고 있어 물체의 유형에 따라 적합한 재료가 사용됩니다.
3D 프린팅에 사용할 수 있는 다른 재료로는 금속, 세라믹, 심지어 음식까지 있습니다! 하지만 이러한 재료는 특수 프린터가 필요하며 일상적인 응용 분야에서는 덜 사용됩니다.
3D 물체를 만들려면 먼저 Autodesk Inventor, FreeCAD, PTC Creo와 같은 CAD(Computer-Aided Design) 프로그램으로 설계해야 합니다. 이러한 프로그램에서 물체의 3D 모델을 생성하고 크기, 모양 및 기타 세부 사항을 지정할 수 있습니다.
설계가 완료되면 3D 프린터가 이해할 수 있는 형식으로 변환해야 합니다. 이는 일반적으로 Cura 또는 PrusaSlicer와 같은 슬라이싱 프로그램을 사용하여 수행됩니다. 슬라이싱 프로그램은 3D 모델을 가져와 수천 개의 층으로 나누며, 각 층은 최종 물체의 얇은 단면을 나타냅니다. 그 후 프린터가 층별로 물체를 만드는 데 사용하는 G-코드(G-code)라는 일련의 명령을 생성합니다.
G-코드에는 프린터의 이동 속도, 압출할 재료의 양, 필라멘트를 녹일 온도 등 프린터의 움직임에 대한 지침이 포함되어 있습니다. 또한 베드 온도와 팬 속도 등 인쇄 과정의 다른 요소들도 제어합니다.
G-코드가 생성되면 일반적으로 SD 카드나 네트워크를 통해 3D 프린터로 전송할 수 있습니다. 프린터는 지침을 읽고 인쇄 과정을 시작하며, 최종 물체가 완성될 때까지 녹은 필라멘트를 층층이 쌓아 올립니다.
