3D 프린팅

정의

3D 프린팅은 3차원 모델 데이터를 바탕으로 재료를 층층이 쌓아 입체물을 만드는 기술이다.

영어권에서는 이를 적층 제조, 즉 Additive Manufacturing이라고 부르며 두 용어는 거의 같다.

재료를 깎아내는 절삭 가공과 반대로, 필요한 곳에만 재료를 더해 간다는 점이 핵심이다.

작동 흐름

먼저 3D 모델을 준비한다. CAD로 설계하거나 3D 스캐너로 기존 사물을 측정한다.

모델은 STL 파일로 슬라이서에 넘어가고, 슬라이서는 이를 층 단위로 나눈다.

슬라이서가 만든 G-Code에 따라 프린터가 재료를 층별로 쌓는다.

출력이 끝나면 서포터를 제거하고 분말을 털어내는 후처리를 거친다.

공정 비교

공정은 재료를 쌓는 방식과 경화 방식으로 나누면 설명이 짧아진다.

압출 방식은 노즐에서 재료를 녹여 짜내고, 광경화는 액상 수지를 빛으로 굳힌다.

분말 융합 방식은 분말을 레이저나 전자빔으로 선택적으로 녹인다.

같은 층 적층 원리라도 재료에 따라 장비 구조와 후처리가 달라진다.

모델링 기법

모델링 기법은 CAD 설계, 3D 스캔, 역설계 세 가지로 구분한다.

3D 스캔으로 얻은 데이터는 보통 점군으로 나와서 메쉬나 CAD 모델로 바꿔 써야 한다.

이 변환이 역설계다. 점군을 메쉬, NURBS 곡면, CAD 솔리드로 바꾼다.

답안에서는 CAD 설계 경로와 3D 스캔 역설계 경로를 함께 제시한다.

슬라이싱

슬라이싱은 3D 모델을 얇은 수평 단면으로 나누는 과정이다.

슬라이서 소프트웨어가 STL 모델을 읽어 층별 정보를 만든다.

결과는 프린터가 이해하는 이동 명령인 G-Code다.

G-Code에는 축이 움직일 경로와 재료 공급량이 들어 있다.

후처리와 조립

후처리는 출력이 끝난 뒤 지지대를 제거하고 분말을 털어내는 단계다.

서포터는 돌출부나 공중에 뜬 부분을 받치기 위해 함께 출력하는 구조물이다.

대형 모델은 여러 조각으로 나눠 출력한 뒤 접합한다.

접합한 뒤에도 필요하면 후처리로 마무리한다.

정리

정리하면 3D 프린팅은 층 단위로 재료를 쌓아 입체물을 만드는 적층 제조다.

작동 흐름은 모델링, 슬라이싱, 적층 출력, 후처리 순서다.

기출은 작동 원리와 모델 분할·조립, 모델링 기법을 함께 묻는다.