3D 프린팅이란 무엇인가요?

3D 프린팅은 부품을 생산하는 데 사용되는 적층 제조 기술입니다. 이 방법은 물리적 객체를 만들기 위해 단일 재료 조각이나 금형에 의존하지 않기 때문에 "적층"이라고 합니다. 대신, 재료 층을 쌓고 융합하여 객체를 만듭니다.

이 기술은 일반적으로 빠른 생산 속도와 낮은 고정 설치 비용을 제공하며, 기존 제조 기술보다 더 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 또한 3D 프린팅에 사용되는 재료의 다양성은 끊임없이 확장되고 있습니다. 특히 프로토타입 제작 및 경량 형상 제작을 위해 엔지니어링 산업에서 널리 사용되고 있습니다.

"3D 프린팅"이라는 용어는 종종 메이커 문화, 취미 활동가 및 애호가와 관련되어 있으며, 데스크톱 프린터, FDM과 같은 접근 가능한 인쇄 기술, ABS 및 PLA와 같은 저가 재료를 포함합니다(이 약어는 나중에 설명합니다). 이러한 현상은 3D 프린팅의 민주화, 특히 원래 MakerBot 및 Ultimaker와 같은 저렴한 데스크톱 기계를 이끌었던 RepRap 운동의 부상에 기인합니다. 이러한 발전은 또한 2009년 3D 프린팅 기술의 폭발적인 성장을 이끌었습니다.

적층 제조의 광범위한 적용
3D 프린팅과 비교하여 적층 제조는 산업 생산, 의료, 항공 우주 및 기타 분야에서 응용 분야를 가진 다양한 기술과 재료를 포괄하는 더 넓은 개념입니다. 적층 제조는 재료를 층별로 추가하여 객체를 구성하는 것을 강조하며 일반적으로 고정밀 및 고성능 응용 분야에 사용됩니다.

일반적으로 3D 프린팅은 적층 제조의 한 형태이지만 기술, 응용 분야 및 시장 포지셔닝에 상당한 차이가 있습니다.

반대로, 적층 제조(AM)는 거의 항상 상업 및 산업 응용 분야와 관련이 있습니다.

"래피드 프로토타이핑"은 때때로 3D 프린팅 기술을 지칭하는 데 사용되는 용어입니다. 이 이름은 3D 프린팅 기술 초창기로 거슬러 올라갑니다. 1980년대에 3D 프린팅 기술이 처음 발명되었을 때, 실제 부품을 생산하기보다는 프로토타입 제작에 주로 사용되었기 때문에 래피드 프로토타이핑이라고 불렸습니다.

기술의 진화
최근 몇 년 동안 3D 프린팅은 부품 생산을 위한 훌륭한 솔루션으로 성숙했습니다. 동시에 CNC 가공과 같은 다른 제조 기술이 더욱 경제적이고 편리해져 프로토타입 제작에 적합하게 되었습니다. 따라서 일부에서는 여전히 "래피드 프로토타이핑"을 3D 프린팅과 동의어로 간주하지만, 이 문구는 기술 발전에 따라 더 광범위한 제조 방법을 포괄하도록 점차 진화하고 있습니다.

요약하면, "래피드 프로토타이핑"은 원래 프로토타입 제작을 구체적으로 지칭했지만, 기술 발전에 따라 그 의미가 확장되어 더 광범위한 제조 방법을 포괄하게 되었습니다.

3D 프린팅은 원래 더 빠른 프로토타입 제작을 통해 산업 제품 개발을 가속화하기 위해 고안되었습니다. 이전에 몇 가지 관련 특허가 존재했지만, 척 헐이 일반적으로 3D 프린팅의 발명자로 여겨집니다. 1984년, 그는 스테레오리소그래피 장치(SLA)에 대한 특허를 받았으며, 이는 3D 프린터의 선구적인 기술이 되었습니다.

헐의 발명은 이후 3D 프린팅 기술의 기반을 마련하고 오늘날 다양한 산업에서 널리 사용되는 적층 제조의 발전을 촉진했습니다.

1. 1981: 일본의 히데오 코다마는 UV 광선을 사용하여 광중합체를 경화하는 최초의 장치에 대한 특허를 받았습니다. 그는 모델 및 프로토타입 제작을 위한 "래피드 프로토타이핑" 장치로 설계했지만, 관심 부족으로 인해 특허가 결국 포기되었습니다.
2. 1984: 프랑스 발명가 알랭 르 메호트, 올리비에 드 위트, 장 클로드 앙드레는 UV 광선을 사용하여 광중합체를 경화하는 장치에 대한 특허를 출원했습니다. 제너럴 일렉트릭은 상업적 잠재력이 없다고 판단하여 특허를 포기했습니다.
3. 1984: 르 메호트가 특허를 출원한 지 몇 주 후, 미국의 찰스 "척" 헐은 "스테레오리소그래피에 의한 3차원 객체 생산 장치"에 대한 특허를 출원하여 "스테레오리소그래피"(SLA)라는 용어를 만들었습니다. 1987년, 헐은 STL 파일 형식을 발명하고 같은 해 3D Systems를 설립했습니다.
4. 1987: 미국의 칼 데커드는 선택적 레이저 소결(SLS)에 대한 특허를 받고 2001년 3D Systems에 인수된 Desktop Manufacturing(DTM) Corp.를 공동 설립했습니다.
5. 1989: 미국의 S. 스콧 크럼프는 융합 증착 모델링(FDM)에 대한 특허를 출원하고 같은 해 아내와 함께 Stratasys를 설립했습니다.

이러한 초기 발명과 회사는 3D 프린팅 기술의 급성장을 위한 기반을 마련했습니다.

1. 1987: 3D Systems는 최초의 상업용 SLA 프린터인 "SLA-1"을 출시하여 3D 프린팅 기술의 상업화를 시작했습니다.
2. 1992: FDM 특허는 마침내 Stratasys에 수여되었고, 최초의 FDM 프린터인 "3D Modeler"가 출시되었습니다.
3. 1992: DTM은 최초의 상업용 SLS 프린터인 "Sinterstation 2000"을 출시하여 3D 프린팅 기술의 채택을 더욱 촉진했습니다.
4. 1994: 1989년에 설립된 EOS는 최초의 상업용 금속 3D 프린터인 "EOSINT M160"을 출시하여 금속 적층 제조의 새로운 시장을 열었습니다.

1. 2005: 자체 부품을 인쇄할 수 있는 자체 복제 3D 프린터를 만들기 위해 오픈 소스 RepRap 프로젝트("Replicating Rapid Prototyping")가 시작되었습니다. 이 프로젝트는 3D 프린팅 기술에 대한 대중의 관심을 크게 자극했습니다.
2. 2009: 주요 FDM 특허가 공개되었고, MakerBot은 데스크톱 3D 프린터인 "Cupcake CNC"를 출시했습니다. 가격이 수백 달러에 불과하여 기존 프린터의 수천 달러보다 훨씬 저렴했으며, 모든 구성 요소는 사용자 제작 디지털 디자인 파일을 공유하는 웹사이트인 Thingiverse에서 다운로드할 수 있었습니다.
3. 2012: Formlabs는 최초의 저렴한 SLA 프린터인 "Form 1"을 출시하고 Kickstarter에서 기록적인 295만 달러를 성공적으로 모금했습니다.
4. 2013: Protolabs Network는 인쇄 구매자와 기계 사용자의 대규모 거래를 가능하게 하는 P2P 3D 프린팅 서비스로 출시되었습니다. 이 플랫폼은 빠르게 50,000개 이상의 인쇄 "허브"를 가진 세계 최대의 단일 3D 프린팅 플랫폼으로 성장했으며, 상업 고객에게 다양한 형태의 맞춤형 제조를 더 쉽게 접근할 수 있도록 전환했습니다.
5. 2014: 주요 SLS 특허가 공개되어 많은 회사에서 더 작고 저렴한 SLS 프린터를 생산하게 되었습니다.

이러한 개발은 3D 프린팅 기술에 대한 접근성을 높여 다양한 분야에서 응용 및 혁신을 주도했습니다.

2018년 이후, 3D 프린팅에 대한 미디어 과대 광고가 크게 줄어들었지만, 모든 규모의 기업을 위한 상업적 응용 분야에 대한 관심은 역대 최고 수준에 도달했습니다. 오늘날 수천 개의 회사가 3D 프린터를 제조하고 프로토타입 제작, 맞춤형 제조, 의료 및 항공 우주를 포함한 다양한 분야에서 3D 프린팅 기술을 활용하는 광범위한 서비스를 제공합니다.

이 단계는 3D 프린팅 기술의 성숙을 나타내며, 기업이 프로토타입 제작, 맞춤형 제조, 의료 및 항공 우주를 포함한 다양한 분야에서 응용 분야에 대한 생산 프로세스에 통합하기 시작합니다. 기술 발전은 3D 프린팅의 효율성과 비용 효율성을 지속적으로 개선하여 광범위한 채택을 더욱 촉진하고 있습니다.