정보통신기사, 정보통신학과, 통신직 등 정보통신일반 요점 정리 141. IT 중심의 융합 기술 3

141. IT 중심의 융합 기술 3

 

바. 3D 프린팅
컴퓨터 디자인 프로그램으로 만든 설계도를 바탕으로 실물의 입체적 모양을 그대로
찍어내는 기술로 적층식 제조(AM, Additive Manufacturing) 방식으로 디지털화된 3차
원 설계도에 근거하여 재료를 층층이 쌓아 입체형 제품을 제조하는 프린팅 기술이다.

(1) 3D 프린팅의 특징
금형없이 설계도면만으로 생산이 가능하여 생산성을 높일 수 있으며, 모양/형태에
제한없이 어떤 제품이든 생산이 가능하다. 또한 다품종 소량생산, 맞춤형 제작이 가능
하여 개인화할 수 있으며, 시제품(프로토타입)의 제작비용과 시간을 절감할 수 있다.
(2) 3D 프린팅 소재 및 방식
3D 프린팅에 사용되는 소재로는 플라스틱, 유리, 탄소 복합제와 같은 복합재료 등
거의 모든 재료가 사용되고 있으며, 와이어, 분말, 필름을 레이저 열원이나 가열된
롤을 가압하여 적층하며, 기술적으로 완성단계에 있다. 그러나 금속 소재의 경우 아
직 기술개발의 초기 단계에 있으며, 이종재료 적층이나 고정밀 적층, 적층률 향상에 초점이 맞춰져 있다. 또한 와이어나 분말을 레이저나 전자빔, 플라즈마 열원으로 용
융 또는 소결하여 적층하는 방식과 금속 포일 상부에 초음파 롤을 가압하여 적층하
는 방식, 스프레이로 분사하여 적층하는 방식에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.

[표 8-12]는 3D 프린팅의 방식별 분류를 나타낸 것이다.

표 8-12 3D 프린팅 방식별 분류

명칭	원리	비고
재료압출 방식 (ME, Material Extrusion)	고온 가열한 재료를 노즐을 통해 압력으로 연 속적으로 밀어내며 위치를 이동시켜 물체를 형 성시킴	FDM, FFF
광중합 방식 (PP, Photo Polymerization)	빛의 조사로 플라스틱 소재를 중합반응을 일으 켜 선택적으로 고형화 시키는 방식	SLA, DLP, CLIP
재료분사 방식 (MJ, Material Jetting)	용액 형태의 소재 자체를 제팅으로 토출시키고 자외선 등으로 경화시킴	Polyjet
접착제분사 방식 (BJ, Binder Jetting)	가루 형태의 모재 위에 액체 형태의 접착제를 토 출시켜 모재를 결합시킴	Sand
분말적층용융 방식 (PBF, Power Bed Fusion)	가루 형태의 모재 위에 고에너지빔(레이저나 전 자빔 등)을 주사하며 조사해 선택적으로 결합 시킴	SLS
고에너지 직접조사 방식 (DED, Direct Energy Deposition)	고에너지원(레이저나 전자빔 등)으로 원소재를 녹여 부착시킴	DMT
Sheet Lamination 방식	얇은 필름 형태의 재료를 열, 접착제 등으로 붙 여가며 적층시킴

(3) 3D 프린팅 기술
재료에 따라 고체, 액체, 분말 형태를 이용하는 방법이 있으며, 정밀도나 비용, 기
술 등에서 차이가 있다. 대표적인 3D 프린팅 기술은 [표 8-13]과 같으며, 자세한 내
용은 다음과 같다.
• FDM(수지압출법) : 고체플라스틱을 실타래처럼 뽑아 조금씩 녹여가며 쌓는 방
식으로 비용이 저렴하나, 후가공이 필요하고 정밀도도 조금 낮은 것이 단점이다.
• SLA(광경화 수지조형) : 빛에 반응하는 액체 형태의 광경화성 플라스틱이 들어있
는 수조에 레이저를 쏘아 한 층씩 굳히는 방식이다.
• DLP(디지털 광학기술) : 레이저에 반응하는 광경화성 플라스틱을 판위에 얇게 분
사해 제작하는 방법으로 정밀도 높은 제품 제작이 가능하나 가격이 다소 비싸다.

<방식에 따른 3D 프린터의 종류>

3D 프린터 종류	생산 방식	재료	생산된 제품의 품질	가격
FDM (Fused Deposition Modeling)	수지 융융 압출 기술	고체	낮음	낮음
SLA (Stereolithography)	광경화성 수지조형기술	액체	높음	중간
SLS (Selective Laser Sintering)	선택적 레이저소결기술	분말	높음	높음

(4) 3D 프린팅 공정
3D 프린팅은 제품을 [그림 8-55]와 같이 설계를 위한 모델링 공정, 디지털화된 모
델을 적층하여 입체물을 만드는 프린팅 공정, 최종적으로 표면을 연마하거나 염색하
는 후처리 공정 등 3단계로 나눌 수 있다. 전 공정을 처리하기 위해서는 광학기술, 전
기·전자, 기계, 소프트웨어, 재료 등 종합적인 기술력이 필요하다.

 

(5) 3D 프린팅의 활용 분야
3D 프린팅은 1984년 최초로 개발된 이후 2000년대까지 단순히 제품모형 및 시제
품 제작에 일부 사용되었으나, 최근 기술진보 및 경제성확보 등으로 활용범위가 확대
되고 있으며, 창작자와 이용자의 경계를 없애는 cresumer(create+consumer)를 가능
하게 하므로 [그림 8-56]과 같이 소비재·전자, 자동차, 메디컬·덴탈, 산업기계, 사
무기기, 항공, 우주 등 다양한 산업분야의 기능성 부품 제조에 주로 활용되고 있다.