[라이프 트렌드] 설계도 그릴 자신 없으면 예시 도면 다운로드!

3D프린터 입문
3D프린터는 전문가만 사용할 수 있다? 가격이 비싸다? 3D프린터에 대한 대표적인 오해다. 일반인도 얼마든지 활용할 수 있다. 단 같은 값이면 다홍치마라 했다. 조금이라도 알아두면 더 현명하게 이용할 수 있다. 프린트 방식도 따져보는 게 좋다. 초보자를 위해 3D프린터에 대해 알아두면 좋은 상식을 풀어본다.

3D프린터는 크게 산업용과 보급형으로 나뉜다. 비전문가인 일반인은 보급형을 고르면 된다. ‘히팅 베드’가 어떤 유형인지는 구입 전 알아두자. 히팅 베드는 프린터 내부에서 조형물을 단단히 고정해 안착시키고 120도까지 열을 가하는 바닥재다. 조형물이 완성되면 히팅 베드가 조형물과 잘 떨어져야 한다. 딱딱한 소재가 대부분이지만 최근엔 조형물과 잘 떨어지도록 물렁물렁하게 제작된 히팅 플렉서블 베드도 나와 있다.

위가 넓고 아래가 좁은 조형물은 지지대(서포터)로 떠받쳤다가 출력이 완성된 이후 지지대를 제거한다. 출력물과 소재가 같으면 손으로 잡고 뜯어내면 된다. 지지대 가운데 물이나 레몬 용액에 담가두면 저절로 없어지는 소재도 있다. PVA 소재는 물에, HIPS 소재는 레몬 용액에 녹아 없어진다.

원하는 그림을 3D로 구현하려면 설계도가 있어야 한다. 설계도는 사용자가 직접 만들거나 이미 나와 있는 설계도를 활용한다. 우선 사용자가 설계도를 직접 만들려면 3D모델링 소프트웨어를 사용해야 한다. 상상한 그림을 입체적인 설계도로 만들어낼 수 있다. ‘구글 스케치업’은 구글 어스에서 사용자가 직접 3D 공간 모델을 쉽게 제작해 올릴 수 있게 개발된 그래픽 소프트웨어다. 토목·건축·인테리어·기계·제품 디자인 등에 사용된다. 작업툴을 다루기 편하고 모델링 작업이 빠르다. 이 밖에 ‘블렌더’ ‘팅커캐드’ ‘솔리드웍스’ ‘카티아’ ‘라이노’ ‘마야’ ‘3DMAX’ ‘프로이’ ‘UG’ 등은 머릿속에 상상한 모델을 3D로 구현할 수 있는 프로그램이다.

3D프린터로 출력해 채색한 각종 피규어와 장식품.

출력하고 싶은 모델을 직접 그리기 힘들다 해도 걱정 없다. 3D프린터를 처음 접해 설계도를 만들 줄 모른다면 여러 가지 예시 도면을 내려받아 사용하면 된다. 온라인(3D Marvels, 3D Via, GrabCAD, Google 3D Warehouse, Ponoko Product Plans, Shapeways 3D Parts Database, Thingiverse 등)에서 예시 파일을 고를 수 있다.

3D스캐너가 있으면 자신의 상반신을 본떠 조각한 듯한 조형물을 만드는 데 유용하다. 3D스캐너는 실제 사물을 3차원으로 스캔하는 기기다. 3D 파일로 추출하면 실제 출력물로 뽑을 수 있다. 이렇게 추출한 파일을 수정해 3D프린터로 크거나 작게 만들 수 있다. 3D스캐닝 기법은 자동차, 의학, 문화유산 보존, 컴퓨터 그래픽, 디자인, 법의학, 교육, 건축 등 다방면에 사용된다.

■ 인쇄 방식 따라 나뉘죠

「 3D프린터 종류
3D프린터는 ‘인쇄’ 방식에 따라 유형을 구분할 수 있다. 에프디엠(FDM)·에스엘에이(SLA)·디엘피(DLP)·폴리젯(Polyjet) 등 인쇄 방식이 다양하다. 방식별 특징을 알아보며 3D프린터에 입문해보자.

에프디엠(FDM)은 현재 보급형 3D프린터 시장에서 가장 대중화된 프린트 방식이다. 실 형태의 플라스틱(ABS·PLA 등)을 녹여 겹겹이 쌓아 올리는 방식이다. 재료비가 싸고 강도가 강하지만 표면이 거칠고 다른 방식의 프린터에 비해 정밀도가 낮다. 후가공 처리도 어렵다. 소재 중 ABS는 PLA보다 유연성 있는 플라스틱이다. PLA는 ABS보다 잘 휘지 않아 부품끼리 연결할 때 힘들 수 있다.
재료 ABS·PLA 플라스틱
지지대 출력물 모양에 따라 필요
품질 다소 떨어짐
강도 좋음
색상 재료의 색 그대로 표현　

에스엘에이(SLA)는 광경화성 액상 수지를 레이저로 쪼여 조형물을 굳히는 방식이다. 광경화성 액상 수지란 액체 상태에서 빛과 반응하면 고체의 플라스틱이 되는 특성을 가진 재질이다. 광경화성 액상 수지가 들어 있는 수조 안에 조형물이 한 층 한 층 만들어질 때마다 레이저로 쪼여 만든다. 3D프린터의 출력물이 세밀하며 출력 속도가 빠르다. 하지만 색상·원료가 제한적이다. 원료와 3D프린터가 비싸다.
재료 광경화성 액상 수지, 러버, 왁스(주물용)
지지대 출력물 모양에 따라 필요
품질 좋음
강도 강함
색상 흰색·회색 계열 단색　

디엘피(DLP)는 광경화성 액상 수지에 빔프로젝터를 사용하는 방식이다. 빔프로젝터를 통해 특정 파장의 빛만 나오게 해 광경화성 액체 플라스틱을 굳히면서 제품을 만든다. 단면 단위로 쌓아 올려 출력 속도가 빠르고 에프디엠 방식보다 정밀하다. 하지만 강도가 약하고 빔프로젝트 해상도에 따라 제품의 질이 좌우돼 대형 작품을 만들기는 어렵다. 출력물이 빛·온도에 민감하다.
재료 광경화성 액상 수지, 왁스(주물용)
지지대 출력물 모양에 따라 필요
품질 좋음
강도 약함
색상 회색 계열 단색

폴리젯(Polyjet)은 광경화성 액상 수지와 잉크젯 프린터(잉크를 분사하는 프린터)를 혼합한 방식이다. 한 출력물에 다양한 재료를 투입할 수 있다. 표면 품질이 우수하고 시제품의 품질을 확인하는 용도로 적합하다. 정밀성과 생산성이 뛰어나 의료계나 산업에서도 각광 받는다. 다양한 색상, 연질·경질을 가진 복합 재료도 사용할 수 있다. 대신에 완제품의 강도는 떨어진다. 가격이 비싸다.
재료 광경화성 액상 수지
지지대 출력물 모양에 따라 필요
품질 좋음
강도 약함
색상 재료의 색 그대로 표현

정심교 기자
」

■ 파일 다운→변환→출력→지지대 제거…따라 하면 완성

「 3D프린터 출력
2D프린터의 원료가 잉크·종이라면 3D프린터는 주로 ‘필라멘트’를 녹여 사용한다. 플라스틱의 원료인 필라멘트는 PLA와 ABS로 나뉜다. PLA의 원료는 친환경 소재인 옥수수 전분이다. 3D프린터에 들어간 필라멘트가 한 층 한 층 겹겹이 쌓이면서 설계도에 따라 결과물을 완성한다. 3D프린팅 기법을 ‘적층가공’이라고 부르는 이유다. 스마트폰 케이스·거치대 같은 비교적 간단한 구조물은 한 시간 안팎이면 제작할 수 있다. 원하는 모델의 크기가 크거나 내용물이 꽉 찰수록 출력 시간이 오래 걸린다. 이제 백문이 불여일견. 우리에겐 생소하지만 눈으로 보면 그리 어렵지 않다는 걸 알 수 있다. 첨성대 모형을 예시로 3D프린터의 출력 과정을 살펴본다.

원하는 모델을 골라 내려받는다. 이때 3D프린팅의 대표 확장자는 STL 파일.

3D프린터가 읽을 수 있는 언어인 ‘G코드’로 변환(슬라이싱)한다.

3D프린터에서 밀도, 채움 타입 등을 설정해 출력한다.

완성된 출력물에서 지지대를 제거한다.

기호에 따라 아크릴 물감으로 색을 칠한다

※첨성대 조형물의 제작에는 30시간이 소요됐다

정심교 기자
」

글=정심교 기자 simkyo@joongang.co.kr, 사진=글룩 제공, 프리랜서 김동하