3D프린팅 공법의 특징과 장점

다양한 장점으로 부각받는 3D프린팅

4차산업 혁명을 대표하는 키워드 중 하나인 3D프린팅은 적층 방식의 제조 공법입니다. 현대 산업에 혁신을 불러 일으킬 수 있다고 평가되고 있기 때문에 세간의 주목을 받고 있는데요. 이 적층 제조 방식이 왜 그렇게 집중을 받고 있는 걸까요?

아마 3D프린팅이 제조 공법 중 가장 디지털 친화적 기술이기 때문일 것입니다. 클라우드를 통해 수요자와 공급자가 손쉽게 파일을 주고받으며 비교적 빠르게 데이터를 실물화할 수 있습니다. 사람의 손을 통해 원형을 제작할 필요가 없기 때문에 디지털상에서 경제적으로 형상을 수정할 수 있습니다. 이는 신제품 개발 프로세스상 필연적으로 발생하는 수정 단계를 획기적으로 효율화했습니다. 적층 제조 방식인 3D프린팅의 장점에 대해 알려드리겠습니다.

제약 없는 디자인과 설계

신제품 개발 프로세스 단계는 제품 디자이너, 설계자에게 있어서 보릿고개와 같습니다. 끝없는 수정과 재설계의 연속이며 빠듯한 예산은 언제나 부족하기 때문입니다. 3D 프린팅의 보편화 이전에는 프로토타입을 만들기 위해 목업소를 이용해야 했습니다. 숙련된 작업자의 손은 정교하고 신속했습니다. 하지만 완벽한 디자인을 위해서는 미세한 차이를 가진 여러 가지의 시안들이 많이 필요하고, 또 수많은 수정안이 필요합니다. 이러한 상황 속에서 산업이 고도화될수록 인건비와 공임의 단가는 상승했고, 시장이 요구하는 제품의 완성도 역시 갈수록 높아졌습니다.

3D 프린팅은 이러한 문제를 단번에 해결하는 해결사로 자리매김했습니다. 3D 프린터가 똑같은 제품을 여러 번 만드는 일이 너무나 쉬웠을 뿐만 아니라, 감각적인 표현을 위한 미세한 수정사항에도 난색을 표하는 법이 없었기 때문입니다. 그저 수정된 3D 데이터 파일만을 요구할 뿐이었습니다.

이러한 문제 해결은 가히 제조의 혁신이라 불릴만 했습니다. 덕분에 제품 디자이너와 설계자는 창의적이고 완벽한 형상을 만드는 데 집중할 수 있었습니다. 제조 프로세스상 60% 이상의 작업들은 수정을 거쳤기 때문에 이러한 프로세스의 자동화는 기업에게도 빛과 소금 같은 선물이었죠.

환경 친화적인 제조

적층 방식의 3D프린팅은 비단 제품 디자이너나 설계자, 기업뿐만 아니라 지구의 입장에서도 반가운 제조 공법입니다. 3D프린팅은 "Desktop Manufacturing" 즉, 공간을 적게 차지하는 제조를 실현한 제조 공법입니다. 기존 방식의 제조 공장은 제조업에 종사하지 않는 일반인이 생각하더라도 그 규모를 상상할 수 있습니다. 크고 넓은 부지에 대형 장비들이 바쁘게 움직이며 깎아진 재료의 부산물이 수북이 쌓여 있는 모습입니다. 반면 3D프린터는 작고 귀여운 소리를 내며 열심히 일할 뿐이지요.

3D프린터의 환경 친화성은 상상에 그치지 않습니다. 3D프린터는 전기로 작동하지만 전통적인 제조 공정과 비교할 때 미미한 에너지를 소모합니다. 또한 3D프린팅은 적층 방식의 제조 공법으로, 부산물을 거의 만들지 않습니다. CNC 절삭가공을 반대의 예로 들어보겠습니다. 하나의 가공물을 얻기 위해 정말 많은 양을 깎아낼 뿐만 아니라 이는 곧 폐기물이 됩니다. 또한 여타 전통적인 제조 기법으로는 형성할 수 없던 질량 대비 효율적인 형상을 가공할 수 있습니다. 예를 들어 벌집구조 같은 구조는 약 40%의 질량만을 가지고 동일한 형상의 꽉 채운 형상과 동일한 강도를 가질 수 있습니다.

이는 3D 프린팅이 친환경적일 뿐만 아니라 경제적인 가공 기법이라는 뜻입니다.

신속한 생산

적층 제조 방식인 3D 프린팅의 단점은 생산 속도가 늦다는 데 있습니다. 하지만 어떤 전통적인 제조 기법의 프로세스보다 신속합니다. 이 역설은 위에서 언급한 수정의 용이성도 포함되지만 그것뿐만은 아닙니다. 전통적인 제조 기법은 덩치가 커서 움직이는 데 시간이 많이 듭니다. 하지만 3D프린팅은 언제든 제조할 준비가 되어 있죠. 마치 CNC 절삭가공, 금형사출과 같은 제조 기법이 고배기량의 석회를 가득 실은 레미콘 트럭과 같다면, 3D프린팅은 매력적인 단기통의 레이싱 바이크라 생각하시면 좋습니다.

짧은 제로백을 가진 덕분에 3D프린팅은 여러 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 완전 자동으로 운영되는 자동차 공장에서 지그가 파손되었다면 담당자는 어디로 전화해야 할까요? 아마도 119 구조대는 이 문제를 해결해줄 수 없을 것입니다.(하지만 대게 모든 일을 해결해주는 영웅입니다.) 3D프린팅을 이용해여 이러한 지그를 만드는 일은 이미 현업에서 흔히 일어나는 일입니다. 또한 지독한 코로나 바이러스 때문에 병원에서 인공호흡기가 부족한 상황이 생기자, 3D프린터로 1만개를 하루 만에 제작한 영웅적인 일도 있었습니다.

이처럼 3D프린팅은 느리면서 빠르고, 빠르면서 느린 제조 기법입니다.

모든 수요를 충족시키는 제조 기법은 없기에 CNC와 같은 정교함, 금형사출과 같은 대량생산에는 알맞지 않습니다. 적재적소에 알맞은 기법을 선택하는 것은 무언가를 만들 때 가장 중요한 일입니다.

하지만 3D 프린팅이 정말 좋은 선택지가 될 것이라는 것에는 의심의 여지가 없습니다.

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