[IT issue] 3D 프린팅

- 3D 프린팅

• 삼차원 도면을 이용해 입체적인 물체를 출력하는 기술
• 3D모델의 데이터를 이용해, 형상을 가진 구조물을 만드는 적층 제조 공법(재료를 한 층씩 순차적으로 쌓아올리며 제조하는 방법)
• 기존 제조업에 새로운 혁신을 가져올 차세대 기술
• 보잉, 아마존, 포드, 아디다스 등과 같은 세계적인 대기업들도 적극적으로 3D프린팅 기술을 생산에 활용
• 3D프린팅 시장은 매년 25%라는 놀라운 연평균 성장률로 가파르게 성장 중
• 간편하게 작동이 가능하도록 만든 창작 도구, 3D 프린팅 펜(3D 펜) 시장 또한 성장세
• 장점
  • 저렴한 생산 비용과 빠른 납기
    : 부품 형상에 필요한 만큼의 재료만 사용하기 때문에 생산에 필요한 재료비도 적게 들어감
    : 다품종 소량생산에 특화된 기술로 주목 받음
  • 자유로운 설계 제약 조건
    : 원하는 형상을 설계하면 그냥 그대로 출력
    : 이미 조립되어 있는 부품들을 출력하여 출력하자마자 서로 맞물려 작동하게 하는 것도 가능
  • 친환경 제조
    : 필요한 재료만 녹이거나 굳혀서 적층하는 방식이기 때문에 자원의 낭비가 없음
    : 필요한 형태에 맞는 재료만 사용되기 때문에, 친환경적이며 경제적
• 위험성
  • 프린터 종류와 사용된 재료에 따라 다름
  • 가루 형태의 인쇄물 : 다른 것들보다 흡입이나 피부 트러블 가능성 더 큼
  • 레이저를 사용하는 3D 프린터 : 유해물질 흡입과 피부 접촉 외에도 일부 재료는 가연성이 있어 화상의 위험

 

- 3D 바이오프린팅

• 특히 의료와 첨단 과학 연구 분야에서 유용하게 사용됨
• 간단한 피부조직 구현 수준을 넘어 실제 환자와 약물 개발 과정에서 사용할 수 있는 기술
• 살아있는 세포에 부드러운 물성의 첨가물을 추가한 바이오잉크를 사용
  
  
• 3D 바이오프린팅의 시작은 인공각막 출력
  > 실제 인간의 각막과 유사한 격자 패턴을 구현하고 체내 안정성을 높이는 성과 나탄남
  > 상용화까지는 아직 힘듦
• 외부로 꺼내온 암·혈관 모델 
  > 3D 바이오프린팅으로 실제 암 및 암 주위 혈관과 유사한 성질을 갖춘 모델을 개발해 암의 전이 양상을 연구하는 데 큰 도움
• 바이오잉크로 출력한 인공 산호초 = 자연생태계 보전
  : 산호초는 조류에게 생활 터전을 제공하고 조류는 산호초에 필요한 에너지 대부분을 제공
  : 수온 상승 > 바다의 이산화탄소 농도 증가 > 바닷물 산성화 > 산호초 죽어감 > 조류도 공생하지 못함
  : 인공 산호초를 출력해 배양한 결과 바닷속에서 정상적으로 군락 이룸
  
  
• 생물학과 조직공학, 기계공학과 재료공학 등 다양한 분야가 협업할 수 있는 산업이기 때문에 발전 가능성 큼

 

- 맞춤형 3D푸드 프린팅 산업

• 첨단 3D 프린팅 기술과 음식의 결합
• '미개척분야' : 유망하지만 R&D(연구개발) 활동이 미약해 미성숙하였거나, 정부나 기업의 지원이 충분하지 않아 공백으로 판단되는 분야
• '개인맞춤형 3D 식품 프린팅'도 몇 년 후 핵심기술이 될 미개척분야로 도약을 준비하고 있는 기술 중 하나
• 소비자가 원하는 재료와 모양, 식감에 따라 음식을 만들어냄
• 대량 수공업 생산에 머물던 식품 산업이 맞춤형 자동화 서비스로 변화하는 과정으로 소비자의 개별적인 만족도를 높일 것
• 시장현황
  • 미국, 유럽 등 선진국에서는 3D 푸드 프린터를 레스토랑에 선보이며 대중화에 나섬
  • 국내에서는 초콜릿을 제조하는 3D 푸드 프린터 스타트업도 다수 나옴
  • 시장 규모는 2023년까지 연 평균 46.1%씩 약 6400억원 규모로 성장할 전망
  • 제품 유형별 시장점유율은 사탕, 초콜릿, 케이크 등 과자류와 피자, 파스타 등 반죽류가 61.4%로 높은 편
  • 환경의 생각한 대체육 시장 부상

 

- 건설용 3D 프린팅 기술

• 등고선 건축술이란 외곽선을 적층하는 기술로, 현재 건설용 3D 프린팅 기술의 기반
• 공정 : 3P phase(Production phase, Pumping phase, Printing phase)로 구성
• 3D 프린팅 기술을 건설분야에 적용하기 위해서는 설계, 재료, 장비기술의 확보 필수
• 건설용 3D 프린터는 갠트리(Gantry) 로봇 형식의 장비 주로 개발
  > 장비의 정확하고 정밀한 제어가 쉬움
  > 기술의 응용이 수월함
  <> 갠트리 로봇은 현장 기초면에 레일을 설치하여 레일위에서만 이동이 가능한 단점
  <> 출력물의 면적이 장비의 규모보다 커질 수 없으므로, 출력되는 구조물의 크기 제한
• 크레인형식, 로봇 팔 형식의 프린터는 장비는 갠트리 로봇과 비교하여 경량화가 가능하고 현장이동이 쉬워 최근 건설용 3D 프린터로 선호되는 형식
• 건설 3D 프린팅용 재료로는 널리 알려진 콘크리트 외에 다양한 재료 적용
• 전망
  : 지속적인 발전은 시공현장인력 투입규모 축소를 통한 안전성 확보
  : 시간적 제약에서 벗어난 연속시공으로 공기단축
  : 비정형 구조물의 출력 용이성을 바탕으로 한 거푸집 제작비용 절감 등
  >> 사회적, 경제적인 긍정적 효과 증대를 통해 건설 산업에 혁신적인 바람을 불러일으킬 것

 

 

 

 

 

3D프린팅 기술의 장점, 4차산업혁명에 각광받는 이유

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