3D 프린팅 기술이란?-작동 방식, 응용 프로그램 및 장애물

이 혁신적인 프린터는 일상 생활에서 점점 더 많이 보입니다.

• 총포. 2013 년에 자체 선언 된 "암호 무정부주의자"Cody Wilson은 3D 인쇄 기술을 통해 플라스틱 총을 설계, 생성 및 인쇄했습니다. 코디는 총을 발사하고 인터넷을 통해 총을위한 CAD 파일을 배포했습니다. 미국 정부가 사이트를 폐쇄하기 전에 10 만 건이 넘는 다운로드가있었습니다. 2014 년 5 월, 요시토모 이무라는 5 개의 3D 프린트 총을 소지 한 것으로 일본에서 체포되었습니다..
• 화장품. Harvard MBA 졸업생 Grace Choi는 2014 년 5 월 뉴욕시의 TechCrunch Disrupt show에서 FDA 승인 잉크와 다양한 인쇄물을 결합하여 파우더로 어떤 유형의 메이크업이든 만들 수있는 200 달러 미만의 3D 프린터 인 Mink를 시연했습니다. 크림, 립스틱에. Choi에 따르면,“빅 메이크업 회사들은 안료와 기질을 가져다가 섞어서 가격을 올립니다. 우리도 같은 일을하고 집에서 바로 화장을 할 수있게 해줍니다.”
• 신체 부위. TIME magazine의 2013 보고서에 따르면 3D 프린터는 이미 신체 세포에서 귀와 코와 같은 신체 부위를 조각하고 있습니다. 초기 단계에서 기술은 성형 및 성형 수술에 유망합니다.
• 음식. Massachusetts Institute of Technology는“Cornucopia”라고하는 식품 용 3D 프린터를 개발했으며 프랑스 요리 연구소는 Cornell이 개발 한 FabatHome을 사용하여 식품을 준비했습니다. 아마도 "스타 트렉"에 묘사 된 우주 시대 음식 복제기는 우리가 생각하는 것만 큼 미래에 멀지 않을 것입니다.
• 법의학 및 고고학. 텔레비전 쇼“CSI : New York”에서 3D 프린팅은 수술을 피하기 위해 신체 내부에 총알을 복제하는 데 사용됩니다. 고고학자들은 원래의 귀중한 물건을 손상시키지 않고 연구를 위해 깨지기 쉬운 인공물을 복제 할 수 있습니다. 예를 들어 Discovery Time Square King Tut Exposition을 방문한 고객은 Materialise 회사가 미라의 거의 동일한 3D 프린트 복제본을 볼 수있었습니다..

미켈란젤로는 한때 모든 돌 블록에 동상이 있으며 조각을 발견하는 것이 임무라고 설명했습니다. 작가가 원하는 3 차원 이미지를 이해하면 그의 임무는 외부 구조를 조심스럽게 잘라내어 숨겨진 구조를 드러내는 것입니다. 만약 미켈란젤로가 3D 프린터를 사용할 수 있었다면, 그의 창조적 인 과정은 완전히 반대 였을 것입니다. 아무것도 시작하지 않고 찾고자하는 형태가 완성 될 때까지 물질을 추가함으로써 점차 정신적 이미지를 만드는 것입니다.

3D 인쇄 작동 방식

"3D 인쇄"라는 용어는 잉크가 종이에 적용되는 2 차원 인쇄와 유사성이 거의 없기 때문에 잘못된 이름입니다. 그러나 프로세스는 결과가 다른 3 차원 물체를 만들기 위해 다른 모양으로 순차적으로 놓인 다른 재료 층의 축적이라는 점에서 인쇄와 유사합니다. 보다 정확한 설명은“첨가 제조”로, 대형 비 형성 질량에서 고체 물질을 제거하는 것을 기반으로하는 기존 제조와는 다른 생성 방법입니다..

이 프로세스는 모델을 디지털 3 차원 측정으로 변환하는 CAD (Computer Aided Design) 또는 3D 스캐너로 시작됩니다. 선택한 재료 (액체, 분말, 종이 또는 시트 재료)를 사용하여 가열, 경화, 센터링, 라미네이션 또는 광중합을 통해 여러 개의 얇은 층을 제자리에 놓고 융합시켜 단일 통합 물체를 만듭니다..

3D 프린팅 기술은 지난 3 세기 동안 발전해 왔습니다. 2014 Patent Insight Pro 보고서에는 1970 년대 초부터 발행 된 3D 프린팅 기술과 관련된 약 2,635 개의 특허가 나열되어 있습니다. 각 특허는 특허 발급을 보증하는 주장과 정당성에 대해 구체적 일 수 있지만 일반적으로 다음을 기반으로 분류 할 수 있습니다.

• 확인 된 기술 프로세스. 현재 열가소성 재료를 반 액체 상태로 가열 한 다음 컴퓨터로 제어되는 경로를 따라 층별로 압출하는 공정 인 FDM (fusion deposition modeling)부터 입체 리소그래피, 3D 프린팅에 사용되는 33 가지 공정이 있습니다. 다중 층이 완성 된 부분을 초래할 때까지 페인트 코팅 후 코트를 도포하는 것과 유사한 액체 중합체 탱크에 침지 된 플랫폼에 의해 자외선 레이저가 액체 광 중합체 층을 상승 또는 하강시키는 공정.
• 특허에 명시된 재료. 지금까지 발급 된 특허는 세라믹, 점토, 팔라듐, 종이, 고무,은, 티타늄 및 왁스를 포함한 45 가지 재료를 포함합니다..
• 사용 또는 응용. 마지막으로 건설, 국방 및 식품 산업을 포함하여 3D 프린팅의 22 개 이상의 상용 응용 프로그램이있었습니다..

3D 프린팅 산업 현황

많은 업계 관찰자들은 현재까지 대량 시장에 대한 침투가 부족한 것은 다른 회사의 광범위한 특허 및 지적 재산권 소송 가능성 때문이라고 주장합니다. 간단히 말해서, 회사는 고소를 두려워하기 때문에 기술을 활용하기 위해 자원을 소비하지 않았습니다..

경쟁에 대한 이러한 장벽은 시장에서 새로운 참가자를 유지하고 가격을 높였습니다. 실제로 대량 시장 소비자 응용 프로그램을 지원하기에는 너무 높습니다. 기본 기술에 관한 많은 특허가 2013 년에 만료되었고 2014 년과 2015 년에 만료 될 예정이므로, 텔레비전, 컴퓨터와 같은 다른 전자 하드웨어의 감소와 유사한 새로운 제품의 폭발 및 장비 가격의 감소가있을 수 있습니다. 및 휴대 전화. 낮은 가격은 소비자에게 광범위한 접근을 처음으로 제공 할 것입니다.

Pete Basiliere에 따르면 3D 프린팅의 Gartner 수석 분석가 인 3D 프린터로 집에서만 만들 수있는 강력한 소비자 응용 프로그램은 2016 년에 나타나고 PC 용 스프레드 시트 나 3D 프린터와 비슷한 영향을 미칩니다. 휴대 전화에 카메라 추가. Gridlogics Technologies의 A 보고서에 따르면이 기술은 소비자가 현재 전통적인 제조 방법으로 생산되는 일반적인 가정용 물건을 대체하거나 만들 수 있고 마케팅, 물류 및 재고 유지 관리 비용이 포함되어 있기 때문에 대량 시장 품목이 될 것이라고한다. 1980 년대 중반 최초의 3D 프린터 제작자이자 3D Systems의 공동 창립자이자 CTO 인 Charles W. Hull은이 10 년 말까지 45 억 달러 규모의 사업이 될 것으로 예측.

3D 프린팅의 응용

3D 프린팅의 향후 사용은 여전히 ​​발견되고 있습니다. 다음은 현재 일반적으로 사용되고있는 일부 현재 응용 프로그램입니다..

1. 의료
CNN에 따르면, 연구원들은 얼굴 기관 (귀와 코)뿐만 아니라 작은 기관 조직 (바이오 프린팅)을 인쇄하기 위해 이미 3D 프린터를 사용하고 있다고합니다. 기술 발전의 다음 단계 인 신장 또는 간과 같은 인쇄 장기는 초기에 약물 및 백신 테스트에 사용될 수 있으며 궁극적으로 이식에 필요한 장기를 생산할 수 있습니다.

Basiliere는“인간 장기와 조직을 인쇄 할 수있는 3D 바이오 프린팅 시설은이 기술의 결과에 대한 일반적인 이해와 수용보다 훨씬 빠르게 발전 할 것”이라고 말합니다. 이에 대해 3D 프린터 월드 편집장 인 Mike Titsch는 다음과 같이 주장합니다.“많은 주요 의료 혁신은 장기 이식에서 줄기 세포에 이르기까지 도덕적 저항을 겪었습니다. 부자 만이 감당할 수 있습니까? 우리는 신을하고 있습니까? 결국, 생명을 구하는 것은 모든 이의 제기를 능가하는 경향이 있습니다.”

2. 인공 사지
워싱턴 대 학생들은 보트 사고로 팔다리를 잃은 13 살 소녀를 위해 보철 팔을 개발했습니다. 다른 보철물만큼 진보되지는 않았지만, 재료에 대한 200 달러의 비용은 유사한 장치의 6,000 달러보다 훨씬 낮았으며, 이는 많은 회사에서 널리 사용되는 응용 프로그램을 방해합니다.

왼손에 손가락없이 태어난 일리노이 주 록 랜드의 카일리 위커 (Kylie Wicker)는 5 달러의 비용으로 플라스틱 공학 3D 프린팅 손가락 세트를 받았으며 고등학교 공학 수업에서 디자인했습니다. 캐나다의 한 교수가 3D 프린팅 프로세스를 진행하고 있으며, 지속적인 내전의 희생자들을 위해 보철 팔다리를 우간다로 보내도록하고 있습니다.

3. 패션
패션은 3D 프린팅을 활용하여 2013 년 뉴욕 ​​패션 위크의 활주로에서 선보이는 시각적으로 멋진 드레스와 액세서리를 만들었으며 2013 프랑크푸르트 국제 모터쇼에서 공개 된 독특한 "연기"드레스를 선보였습니다. 연기 드레스는 착용자의 개인 공간을 밟을 때마다 자동으로 연기 베일을 만듭니다..

Lady Gaga는 2013 ArtRave에서 세계 최초의 플라잉 드레스 인 Volantis를 3D 프린트 드레스로 입었습니다. Continuum은 세계 최초의 기성복, 완전 3D 프린트 비키니 인 N12를 제공합니다..

4. 프로토 타입 및 테스트 모델
17 개 단체로 구성된 국제 연합 인 옥스팜 인터내셔널 (Oxfam International)은 MyMiniFactory.com과 협력하여 제 3 세계 국가의 수질 위생 문제를 해결하기위한 혁신적인 디자인을 개발하기 위해 실용적이고 혁신적인 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 디자인은 대량 생산으로 이동하기 전에 신속하게 인쇄, 테스트 및 수정할 수 있습니다. 아직 초기 단계이지만, 후원자들은 붐비고 비위생적 인 환경에 살고있는 현재 240 만 명의 시리아 난민을위한 손 위생 장치와 같은 인도주의 프로젝트에서 새로운 장치의 빠른 테스트와 3D ​​프린팅으로 가능한 후속 수정이 성공할 것으로 확신합니다.

이탈리아의 발명가 Enrico Dini는 모래 입자를 결합하여 퇴적암을 만드는 D-Shape라고하는 3D 프린터를 개발했습니다. 프린터는 절반의 비용으로 기존의 방법보다 4 배 빠른 건물을 건설 할 수 있다고합니다. Kor Ecologic이 설계 한 하이브리드 자동차 인 Urbee는 2 인승으로 갤런 당 최대 200 마일까지 걸리며 추정 비용은 약 20,000 달러이며 3D 프린팅으로 완전히 제조됩니다..

5. 개인적 사용
사람들은 원하는 크기, 모양 또는 색상으로 주문형 보석류, 가정 용품, 장난감 및 도구를 인쇄 할 수있을뿐 아니라 주문 및 배송을 기다리는 대신 집에서 교체 부품을 인쇄 할 수 있습니다. . 리서치 회사 Strategy Analytics에 따르면, 가정용 3D 프린팅은 2030 년까지 매년 700 억 달러 규모의 산업으로 발전 할 수 있다고합니다..

음식을위한 3D 프린터는 아이들이 야채를 먹게하는 문제를 마침내 해결할 수도 있습니다. 부모는 모든 종류의 모양으로 만들 수 있기 때문입니다. 어쩌면 불쌍한 유아가 공룡 모양으로 준비된 브뤼셀 콩나물을 먹도록 확신 할 수 있습니다..

3D 프린팅의 장애

3D 프린터의 약속은 상당하지만 업계 지지자들의 기대에 도달하기 전에 극복해야 할 중요한 장애물이 있습니다..

1. 단순하고 저렴한 소비자 프린터 부족
1,000 달러 미만으로 판매되는 3D 프린터는 기능이 제한적이며 작동이 어려우며 신뢰할 수 없으며 손으로 조립해야 할 수도 있습니다. 이러한 결함은 궁극적으로 극복 될 수 있지만 저렴한 소비자 모델을 사용할 수 있으려면 상당한 시행 착오가 필요합니다..

전략 + 비즈니스에 관한 2013 년 기사에 따르면“3D 프린터가 얼마나 저렴한가에 관계없이 제조 공장은 아티팩트 인쇄를 위해 원자재로 규모의 경제를 계속 제공 할 것입니다.” 이 기사는 소비자가 집에서 3D 프린터를 사용하여 플라스틱 포크 또는 체스 조각을 로컬 월마트에서 구입할 수 있는지 여부를 의문합니다..

2. 인쇄에 적합한 재료 부족
현재 소비자 가격 ($ 2,500 이하)으로 제공되는 프린터는 용융 증착 모델링 기술과 PLA 및 ABS 플라스틱에 의존합니다. 이 물질은 단단하지 않으며 사용성에 한계가 있습니다. 전문가들은 차세대 소비자가 일반 소비자에게 유용하기 위해서는 탄소 복합재와 금속을 활용할 필요가 있다고 믿는다.

영국의 Telegraph에 실린 2014 년 기사는 이처럼 밝은 미래를 선포하는 새로운 기술을 옹호하며 성공적인 홈 3D 프린터조차도“몇 시간 동안 방치 된 것처럼 보이는 모델을 만든다”고 지적합니다. 작가는 인터넷에 무기 부품을 업로드하는 것이 좋지만 금속을 만들 수있는 수단 (아직 용량이없는 3D 프린터는 가지고 있지 않음)을 제외하고는 다음과 같이 언급합니다. 총알을 발사하십시오.”

3. CAD 설계 지식 필요
Thingiverse 및 Shapeways와 같은 사이트에서 다른 개체에 대한 다운로드 가능한 파일을 사용할 수 있지만 일반적으로 기술적 인 것이며 모든 3D 프린터와 호환되지 않을 수 있습니다. 프린터를 둘러싼 마케팅 과대 광고 때문에 실제 사용자의 경험보다 작동하기 쉬운 것으로 묘사 될 수 있습니다.

3D 프린터 사용자 블로그의 공헌자 인 Tom Meeks는 3D 프린터와 Keurig 커피 메이커 시스템의 유사점과 소비자 디자인 및 사용 편의성의 중요성에 대해 Keurig이 오늘날 시장에서 수용하는 데 16 년이 걸렸다는 점을 지적합니다. 그리고 잠재적 인 3D 프린터 사용자보다 더 많은 커피를 마시는 사람이 있다는 것을 인식해야합니다. 마케팅 전문가들은 프린터가 널리 수용되기 위해서는 기존의 레이저 또는 도트 매트릭스 프린터처럼 작동하기가 간단해야한다고 생각합니다.

4. 느리고 지저분하고 잠재적으로 위험한
독창적이거나 복잡하고 값 비싼 물체에 적합하지만 프린터는 대량 생산하기에는 너무 느립니다. 사용되는 재료와 사용 중 방출, 특히 분말은 지저분하고 잠재적으로 유독 할 수 있습니다. 마지막으로 PLA 플라스틱을 사용하는 현재 3D 프린터는 매우 높은 온도 (220 ~ 230도)에서 작동합니다. 이러한 문제는 극복 할 수 없지만 극복하기 위해서는 시간과 투자가 필요합니다.

최종 단어

3D 프린터가 옹호자들이 예상 한대로 텔레비전, 컴퓨터 또는 휴대 전화에 영향을 미치는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 기술이 발전함에 따라 가능성과 이점은 끝이 없습니다. 그것은 확실한 소비자가인지하고 소비자가 될 때 사용할 준비가 된 기술 일 것입니다..

어떻게 생각해? 3D 프린터 소유에 관심이 있습니까??