3D 프린팅 101

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3D 프린팅 작업은 크게 모델링과 프린팅으로 나뉩니다.

대략적인 3D 프린팅 과정을 살펴보면,

1)모델링에는 크게 3D 스캔, 인터넷 검색 및 다운로드, 직접 모델링 작성 및 편집 등의 세 종류의 과정이 있습니다. 세 종류 중 한 가지 종류의 방법으로 모델링 파일을 만듭니다.

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2)이 모델링을 통해 만든 모델링 파일을, 본격적으로 프린트를 위해 입체를 쪼개어 경로를 만드는 슬라이스 S/W에서 불러올 수 있는 호환 파일(stl 파일)로 변환합니다.

3)그리고 슬라이스 S/W에서 사용할 프린터에 대한 정보들을 입력해놓고 그 프린터에 맞게 모델링을 쪼개어 프린터의 헤드가 지나다닐 경로를 만듭니다. 만든 경로는 gcode라는 파일로 저장을 하게 됩니다. 이 과정은 슬라이스 S/W가 자동으로 해 줍니다.

4)gcode를 다시 전용 파일로 압축해야 하는 일부 프린터 기종을 제외하면 gcode를 프린터로 전송하면 프린트가 시작됩니다. 전송하는 방법은 USB 케이블로 프린터와 컴퓨터를 직접 연결하고, 프린터를 제어하는 프로그램을 컴퓨터에서 실행하여 그 프로그램에서 gcode를 읽어 프린트가 끝날 때까지 한 줄씩 전송하는 방법이 있고, 또, SD카드에 gcode파일을 저장한 후 그 SD카드를 프린터에 꽂아 프린터에서 바로 SD카드를 읽는 방법이 있고, 프린터가 Wi-Fi 등을 통해 인터넷과 연결이 되어 있고, 프린터를 제어해 주는 서버 프로그램이 구동되는 서버가 인터넷에 연결되어 있으면, 서버 프로그램과 프린터를 인터넷으로 연결, gcode파일은 서버에 업로드하는 것으로 프린트를 하는 방법도 있습니다.
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*물론, 프린트 시작하기 전에 프린터쪽에서 프린트를 할 준비작업들은 사람이 해 주어야 합니다. 요즘 판매되는 프린터들은 이 과정들을 많이 간소화, 자동화하였긴 합니다만 완전 무인화는 아직까지는 쉽지는 않습니다.(가능은 합니다.)

회사에서 일을 위해 구입하는 경우가 아닌 개인이 집에서 운용하는 경우나 타인의 프린터를 빌려 쓰거나, 프린팅 대행을 맡길 때에는 모델링 파일을 들고 가야 합니다. (모델링 대행도 해주는 곳이 있지만, 대개는 안해줍니다. 별도의 비용이 드는 전문적인 일이거든요.)

모델링 파일을 구하는 방법이 크게는 세 종류인데요.
가장 간단한 것부터 살펴보겠습니다.

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ㄱ. 인터넷 검색 및 다운로드
thingiverse, myminifactory, youmazine, yobi3d, grabcad, 123dapp, 3dbility, fabster, cgtrader, yeggi, pinshape, bld3r, makersn, boncreation 등 많은 곳들이 있습니다. 적절히 검색어를 활용하거나, 구경하면서 다운로드 받을 수 있는데요.

알아두셔야 할 점은 모든 모델링들이 프린팅하기에 적합하게 작성된 것은 아니라는 겁니다.

3D모델링은 3D프린팅이 널리 퍼지기 이전부터 여러 분야에서 다양하게 사용되어 왔습니다. 어떤 모델링은 프린팅이 불가능할 수도 있습니다.

아무튼, 바로 프린팅을 해 보시려면 stl 파일을 다운로드 하시면 됩니다.

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ㄴ. 3D 스캔
일단 3D 스캐너가 있어야 합니다.
스캐너로 읽어들인 모양은 껍데기만이기 때문에 스캐너제조사가 제공한 프로그램에서 적당한 파일로 저장하고, 다른 프로그램으로 편집/보정을 하거나 하여야 합니다.

123d catch는 iphone에서 사진을 수십장 찍어 업로드하면, 몇십분에서 몇 시간 후 스캔 결과를 다운로드할 수 있게 해 줍니다.

스캐너의 방식에 따라 차이는 있지만, 대부분은 메쉬라는 이름의 그물처럼 보여지는 형태로 모델링을 저장할 수 있게 해 줍니다.

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이 메쉬는 거의 대부분 다시 편집을 해줘야 하는 상태입니다.
스캐너 제조사가 대개는 그 편집 프로그램까지 제공하지만, 만약 그렇지 않은 경우, autodesk의 meshmixer나, opensource인 meshlab 등의 프로그램에서 편집할 수 있고, 어떤 파일들은 유명한 rhino, maya, zbrush 등에서도 편집이 가능합니다.

편집이 끝나면 역시 stl로 파일변환하여 내보내야 프린팅에 사용할 수 있습니다.
ㄷ. 직접 모델링
autocad, solidworks, catia, rhino, maya, zbrush, photoshop cc, 3dsmax, sketchup, 123d design, tinkercad, inventor, ug nx, openscad, blender, lithopia, meshmixer 뭐든 상관없습니다. 다만 사용법은 알아서 배우셔야 합니다. 저 중 대부분은 유료, 그것도 꽤 비싼 프로그램들입니다. 학원들도 있지만, 역시 수강료가 싸진 않습니다. 재직자 국비지원 교육 같은 제도를 이용하시면 비용을 많이 아낄 수 있다고 합니다.
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간단한 개인 프린팅에서 널리 쓰이는 것은 sketchup과 123d design 등인데요. 아무래도 무료이기 때문이죠.

opensource에서 유명한 무료 프로그램으로 blender 도 있고, 아직 미완성이지만, openscad도 있습니다. lithopia 같이 특별한 종류만 만드는 기능을 하는 것도 있습니다.

사용법을 배우는 게 부담이 큰데요, 찾아보면, 인터넷에 많은 글들과 동영상들이 있습니다. 굳이 책을 사거나 학원을 다니거나 하지 않아도 괜찮습니다. 중요한 점은 연습입니다. 익숙하게 쓰려면 연습을 많이 해야 합니다. 굳이 프린팅을 목적으로 하지 않더라도 주변에 있는 사물들을 자꾸 그려보도록 합시다.

직접 모델링한 것들도 stl 파일로 변환해야 프린팅에 사용할 수 있습니다.

** 옛날에 autocad를 사용해보신 경험이 있는 분들이 가끔, 2차원 평면 도면을 가져와서 프린팅용 stl로 변환이 안되냐고 물으시는 경우가 있는데, 안됩니다. 3차원 입체 모델링이어야 합니다. 평면 도면을 누군가가 읽고 해석하여 다시 모델링 프로그램으로 재작성하는 수 밖에 없고, 그 과정은 분명히 전문적인 기술이 필요하고 그 기술자가 시간을 써야만 하는 일입니다. ‘대충 쉬운건데 공짜로 해 주지 않는다’라며 타박하시는 일이 없으면 좋겠습니다.

** 최근에는 stl 파일 뿐만이 아니라, obj 파일이나 다른 파일 형식들도 슬라이스 S/W에 따라 읽어올 수 있게 되었습니다. 점차 가능한 파일 형식들이 늘어나긴 하겠지만, ug nx, solidworks, catia, autocad, 3dmax, maya 등 비싼 유료 프로그램의 파일 형식을 무료로 배포하는 슬라이스 S/W에서 지원해주는 일은 일어나기 어려워보입니다.

** 3D프린터 제조사에 따라 자체 슬라이스 S/W를 제공해주기도 합니다. 대부분 stl 파일을 읽어와서, gcode 파일을 만듭니다. 일부 프로그램은 독자적인 압축된 파일 형식을 쓰기도 합니다. 이런 경우, 다른 프로그램, 다른 프린터에서는 사용할 수가 없습니다.

ㄹ. 모델링 오류 수정
netfabb, meshmixer, meshlab, sketchup extension 등의 프로그램을 써서 입체에 구멍이 나 있거나 하는 등의 stl 파일의 오류를 검사하기도 하고 또 수정도 합니다. 이 작업은 초보자에게는 그리 쉽지 않습니다. 전문가에게 부탁하거나 의뢰를 하도록 합시다.
그리고, 모델링에 오류가 있어도 슬라이스 S/W에서 어느 정도는 적당히 무시하고 작업을 해줍니다. 대부분의 슬라이스 S/W는 슬라이스 후 3D프린터의 헤드가 움직이는 경로를 보여주는 기능을 가지고 있습니다. 그 기능을 통해 슬라이스 결과를 예측해볼 수 있습니다. 심각한 stl 파일 오류가 있는 경우, 이 경로가 이상하게 생성이 될 겁니다. 이런 경우엔 반드시 오류수정을 하는 편이 좋습니다.

 

작성자 : 조현퇴 앱트로닉스 연구소장

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