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3D 프린터

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by

유진 이

on 20 May 2015

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Transcript of 3D 프린터

FDM방식
SLA방식
더 섬세한 표현 가능
색상표현의 한계
다양한 색을 혼합해서 사용하는 것은 불가능
반투명색, 회색, 흰색만 지원됨
일반적인 프린터는 평면으로 된 2D개체를 사용
Printer
3학년9반
양지혜,강하린, 이유진
3D프린팅의 개념
BUT!
3D 프린터는 3D로 디자인된 정보를 입력받아 입체적인 형태로 출력
프린팅 방식 분류
SLA 방식
SLS 방식
2D 프린터의 '잉크' = 3D 프린터의 '원료'
스캔, 복사, 출력
원료의 특징
파우더 기반
고체 기반
액체 기반
SLA
Stereolithography
Apparatus
저전력, 고밀도의 UV 레이저를 이용
폴리머 액체에 물체의 모양대로 레이저를 쏘아
얇은 막(Layer)을 생성
SLS
Selective Laser Sintering
SLA 방식과 거의 유사한 과정을 거침
FDM
Fused Deposition Modeling
실 형태의 플라스틱이나 왁스 원료가 노즐을 통해 분사되어 얇은막 형성
노즐을 통과한 원료는 신속하게 경화되어 막 부분에 층층이 쌓임
미네소타의
Stratasys
사에 의해 개발됨
ABS, 폴리아미드, 폴리에틸렌 등 여러형태의 원료 사용 가능
빛을 받으면 고체로 변함
1988년 Charles (Chuck) W. Hull에 의해 소개됨
최초의 3D프린팅 기술
파우더 형태의 폴리머나 메탈원료에 레이저를 쏴서 고형화 시킴
현재 가장 활발하게 개발되고 있음
가장 저가
비싼 유지비
광경화성 액체 수지 한 통에 150,000
상대적으로 재료가 고가
(FMD 필라맨트는 1~2만원)
미세한 분말로 만들 수 있는 물질은 모두 사용가능
나일론, 모래, 세라믹, 유리분말 등등
2014년 2월에 특허가 만료됨
급속한 기술 개발 기대
분말 소결 방식
재료의 다양성
플라스틱에서 금속까지
고품질의 상품 제조
서포터 제거 과정 없어 재료 변형 없음
높은 온도의 레이저 빔
후처리 과정
매끄러운 표면
레이저
스캔 미러
미소결
분말
광학렌즈
리코팅 롤러
보충 분말함
조형 분말함
소결 분말
Z축으로 이동
A.고온의 레이저 조사
B.녹여진 분말체가 서로 접합
C.접합부위가 정해진 두께의 층 형성
인쇄물의 높이를 결정(Z)
;Photopolymer
UV 레이저
스캔 미러
광경화성 액체 수지
조형판 하강
층(Layer)
리코터 블레이드
수조(VAT)
광경화성 수지 적층 조형
University of Texas System 연구진에 의해 개발됨
가장 널리 쓰이고 있는 기술
목차
빛의 종류
3D프린팅의 개념
빛의 종류
CARBON 3D
프린팅 방식(SLA,SLS,FDM)
혁신의 시작 3D 프린터
혁신의 시작 3D 프린터
3D 프린터의 활용사례
자동차/항공분야
예술/문화분야
우주분야
건축분야
의료분야
3
3D프린터를 이용하여 만든 아우디RSQ
나이키에서 선보인 3D프린팅 기술을 이용한 축구화
저렴한 비용으로 제작한 의수
3D 프린터에서 사용되는 빛
Ultra Violet 즉 자외선
CLIP technology
Continuous Liquid Interface Production
이 과정에서는 2차원 모양을 만들고, 그것을 전통적인 창에 붙이게 된다. 그 다음에 레이어를 만들기 위해서는 그것을 분리해야 한다. 새 레진을 만들고, 다시 위치 잡고, 이 과정을 계속 반복하여 시간이 오래 걸린다.
하지만, 새롭게 만든 창으로 우리가 할 수 있는 것은 바닥에서 산소가 나올때, 빛이 그 산소에 닿게 되면, 그 산소가 억제 시키고 사각지대가 만들어진다. 이 사각지대는 수십 미크론 이상의 두께로 두 세 개의 혈액 세포의 직경이 된다. 창 환경에서 그 부분은 액체로 남고, 우리는 물체를 들어올려서, 산소 성분을 바꾸면 사각지대의 두께를 바꿀 수 있다.
이렇게 되면 우리는 통제 할 수 있는 주요 변수들을 갖게 되는데, 산소성분, 빛, 빛의 강도, 투여량, 점성 같은 것을 가지게 되므로 25~100배 빠른 프린팅을 할 수 있다.

레이어를 만들기
위해서 분리
새 레진 만들고
다시위치잡음
반복
시간이 너무 오래걸림!!
2차원 모양만듬
전통적인 창에 붙임
먼저, CLIP는 네 가지의 기능적 구성 요소를 가지고 있다. 첫 번째, 액체 웅덩이를 담을 용기가 있고, 두 번째, 액체 웅덩이 속으로 들어가게 될 판이 있고, 그 판이 액체에서 물체를 들어 올린다. 세 번째는 디지털 방식의 빛 주사 시스템인 용기 아래에서 자외선 영역의 빛을 비추게 된다. 마지막으로 가장 중요한 특별한 창이 있다. 이 창은 빛을 투과 시킬 뿐만 아니라 산소도 투과 시켜 마치 컨택트 렌즈와 같은 특징을 가진다. 그래서 우리는 그 과정이 어떻게 되는지 볼 수도 있게 된다.
산소가 투과 되지 않은 창을 가진 전통적인 방식에서는 아래 그림과 같은 과정을 계속 반복해야 한다.
액체 기체등의 투과성의 창
영사기
자외선 경화 레진
액체 웅덩이 속으로
들어가게될 판
판이 액체에서 물체를 들어올림
빛(자외선)
액체 웅덩이를
담을 용기
BUT
25~100배 빠름!!
바닥에서 빛이 나올때, 빛이 산소에 닿게 되면, 그 산소가 억제 되어지고 사각지대가 만들어짐
수십 미크론 이상의 두께로 두 세 개의 혈액 세포의 직경이 됨
창 환경에서 그 부분은 액체로 남고, 우리는 물체를 들어올려서, 산소 성분을 바꾸면 사각지대의 두께를 바꿀 수 있다
CLIP의 가공 방식
Continuous Liquid Interface Production
CARBON-3D는 빛과 산소를 함께 이용하여 물건이 계속 자라도록 합니다.
빛과 산소는 다른 방식으로 작용 빛은 레진(수지)을 취해서 고체로 만들 수 있습니다
즉 액체를 고체로 만들 수 있습니다.
산소는 반대로 그 과정을 억제 합니다. 따라서, 빛과 산소는 서로 상극적인 관계입니다.
만약 우리가 빛과 산소의 공간을 제어 할 수 있다면, CARBON-3D의 과정을 제어 할 수 있습니다.
주요 기술 방식별 특성 비교 표
CLIP와 다른 3D 프린터의 속도 비교
CLIP와 전통적인 3D 프린팅의 표면 차이
이음새가 없고 매끄럽다
적층구조로 거칠고 깔끔하지 않다
아무일도 일어나지 않는 공간
적층한다
속도는 다양한 요인에 의존하면서, 전통적인 3D 인쇄는 완료하기위해 몇 시간 혹은 며칠이 소요됨. 아래 표는 같은 복잡한 물체 51mm 직경의 제조를 일대일 비교한 것이다.이는 기존의 제조 기술에 의해 제조 될 수 없다.
전망 및 제언
STRATASYS와 3D Systems 사 주가 변동 추이
글로벌 3D 프린트, 상위 8대 기업 중 STRATASYS등 5개 업체가 미국 기업이다.
또한 Apple과 같은 미국의 대형 IT 업체들이 3D 프린터 시장 진출을 고려하고 있어
글로벌 3D 프린터를 시장에서 미국 기업들의 우세는 한동안 지속될 전망이다.
일본 3D 프린터 시장은 대폭 성장을 예측하고 있다. (다품종 소량 생산에 적합)


(지난 2012년 초 10달러였던 3D Systems 주가는
2년동안 5배 넘게 뛰었다. 스트라타시스(Stratasys)도 2009년 8달러에 불과했으나 2013년엔 100달러를 넘어섰다.4년 반만에 1300%가 오른 셈이다.)

전망 및 제언
바이오 프린터
3D 프린팅 기술을 이용해 재건 수술에 활용할 수 있는 세포조직 등을 만들어내는 것인데 아직 제조되지 않았지만 만들어진다면 , 바이오 프린팅 기술이 활성화되면 인공장기나 인체조직을 만들 수 있게 된다.
실제로 3D프린터로 만든 간조직을 40일간 생존시킨 사례가 있다.

전망 및 제언
푸드 프린터기
D 프린터를 이용해서 초콜릿 같은 음식을 만들기도 한다.
그것들은 실제로 먹을 수도 있고 영양소도 충분히 들어있다.
‘스무스 푸드(Smoothfood)’라고 불리는 이 식품은 젤리 형태인데 식사 장애를 겪는 환자들, 그리고 치아가 약해 음식을 씹기 힘든 노년층들 위해 만들어졌다.

결론
현 3D 프린터의 단점인 제품의 구성도, 거친 표면, 적층 방식으로 레이저 광원을 쏴 시간이 오래 걸린다는 결함 등을 보완 해주기 위해 개발된 CARBON 3D는 산소와 빛의 관계를 활용하여 적층 방식이 아닌 물체를 키운다는 개념으로 접근하여 시간을 단축시켰다. 따라서 CARBON 3D는 소비자의 요구에 의해 원하는 제품을 정교하고 빠르게 만들 수 있다.

3D프린터의 활용사례
CARBON 3D
기존 3D가공방식과 CLIP가공방식 대조
기존 3D가공방식과 CLIP가공방식 대조
CLIP 가공방식
주요 기술방식별 특성 비교표
전망 및 제언
결론
마이크로파, 자외선(UV)
스트라타시스가 캐나다의 콜 이콜로직과 함께 개발한 세계 최초의 3D 프린트 자동차 '어비(Urbee)'
클라우드 소싱을 통해 만들어진 세계 최초의 3D 프린팅 전기차 Strati
중국 최초 3D프린트 자동차
영국에서 3D프린터로 만들어진 무인 비행기
기존에는 만일의 사태에 대비해 항상 여분의 부품을 챙겨야 했지만
3D프린터가 있다면 필요한 부품을 즉석에서 바로 프린팅 할 수 있다.
제로 G 프린터: 무중력에서 작동하도록 설계된 최초의 3D 프린터
3D 프린팅 기술로 구현한 인공 귀

복잡한 성형 수술 사례의
3D모델
3D프린터를 사용하여 인공장기, 사람의 뼈,
치아복철물 등 신체부위를 대체할 수 있는 보형물
3D 프린터를 활용하여 Materialise라는 회사에서 만든 "TPU-92A-1"이라는 신소재를 활용해서 만든 옷
3D 프린터를 사용하여 만든 악세사리와 기타 등 장식품
거대한 3D프린터를 이용하여 20시간만에 단독주택을 건설하는 프로젝트(Contour Crafting)
5m 높이의 대형 3D프린터로 만들 예정인 네덜란드의 건축물
3D 프린터의 문제점
시간의 문제점, 층층이 쌓아올려 기계적 결함발생
현 3D 프린터는 빛을 사용하여 2D프린터와 비슷하게 단지 적층하는 방식으로 물체의 형태를 만들거나
굳게 만들어 시간이 너무 오래 걸린다는 문제가 있다.

이러한 결점 등을 보완 할 수 있는
CARBON 3D에 대해 탐구해보자!
3D
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