건축학도 잡학사전_3D PRINTING편

10월 13, 2022

INTRO

‘건축’ 분야를 전공하는 건축학도는 자신이 하고자 하는 설계를 시각화하기 위해 실제 모형(Models)과 이미지 자료(Panel)를 준비합니다. 설계한 건축물의 크기를 축소한 모형을 제작하는 방식 중 수작업으로 표현하기 어려운 곡선, 계단, 가구 등을 3D Printing을 활용해 제작하기도 합니다. 이번 ‘건축학도 잡학사전’에서는 3D Printing에 관한 정보를 알려드리고자 합니다.

3D 프린터란?

3D 프린터는 프린터로 평면이나 된 문자나 그림을 인쇄하는 것이 아니라 입체도형을 찍어내는 것을 말한다. 종이를 인쇄하듯 3차원 공간 안에 실제 사물을 인쇄하는 3D 기술은 의료, 생활용품, 자동차 부품 등 많은 물건을 만들어낼 수 있다.

* 출처 : 네이버 지식백과 ‘3D 프린팅’

건축학과에서는 수작업으로 제작하기 힘든 부분을 3D 프린팅으로 출력해 후작업(색 스프레이, 젯소, 아크릴 물감, 퍼티 등)을 거친 후 사용하기도 합니다. 수작업으로 제작하기 힘든 부분 예시로는 크기가 작은 가구, 사람 모형, 곡선 내외벽, 외벽 무늬 디자인이 있습니다. 모형 제작에 3D 프린팅을 사용하면 모형 제작 시간을 줄일 수 있고, 디테일한 부분을 잘 표현할 수 있습니다. 또, 표현하고자 하는 디자인 다양성이 커지면서 공간 설계하는 데 있어 선택의 폭이 넓어질 수 있습니다.

3D 프린터 종류

3D 프린터는 FDM , SLA, SLS, DLP, Polyjet, LOM 등 다양한 종류의 프린터가 있습니다.

플라스틱을 녹여서 굳히는 방식 ( FDM )
레이저의 열로 녹여 다시 굳히는 방식 (SLS)
빛을 받는 부분이 굳어버리는 액체 플라스틱을 사용한 방식 (SLA)
액체 상태의 광경화성 수지에 빔프로젝트를 사용해 빛을 쏘아 경화시켜 적층하는 방식 (DLP)
액상 재료를 분사하고 동시에 UV 램프로 경화시켜 형상을 제작하는 방식 (Polyjet)

이 중에서 다양한 종류의 3D 프린터 중 가공 방식이 비교적 쉽고, 가격이 저렴해 건축 모형제작에 많이 사용되는 FDM (용융 적층 모델링) 방식을 소개하고자 합니다.

FDM ( Fused Deposition Modeling ) 혹은 FFF (Fused Filament Fabrication) 방식

FDM(혹은 FFF) 방식은 3D 프린팅의 가장 기본적인 방식으로 고온의 노즐(Nozzle) 안에서 원료를 녹여 원하는 부분에 녹은 원료를 압출하여 적층하는 방식입니다.

PLA : 옥수수전분과 사탕수수로 만든 생분해성 필라멘트 친환경 소재이며 수축이 적지만 후가공이 어렵다.
ABS : 합성소재로 수축이 심하지만, 아세톤에 녹아 후가공이 편하고 PLA에 비해 가격이 저렴하다. 하지만, 압출 시 냄새가 심하다.

3D 프린터 출력 과정

FDM 혹은 FFF 방식은 앞서 소개한 PLA와 ABS 소재를 사용합니다. 이 소재는 열을 가하면 부드럽게 변해 실 형태로 압출됩니다. 이를 필라멘트(Filament)라고 하고 필라멘트는 공급 장치인 노즐(Nozzle)로 전달되어 사출됩니다. 노즐이 부착된 가열 장치를 프린터헤드(Printer head) 또는 핫엔드 (Hot end) 라고 하고, 공급장치는 콜드엔드(Cold end)라고 합니다. 이들을 모두 합해 익스트루더(Extruder)라고 합니다.

3D 프린터는 일반적인 2D 노즐은 X,Y,Z 축으로 움직이면서 필라멘트를 사출해 아래층부터 한층 한층 적층하게 됩니다.