3D 프린터
1. 개요
2. 사용 재료
3. 사용처
4. 역사
5. 3D 프린터의 기본 원리 및 방식
5.1. Binder Jetting (접착제 분사식)
5.1.1. 3DP(3 Dimension Printing)
5.2. Directed Energy Deposition (에너지 집중식 퇴적 방식)
5.3. Material Extrusion (재료 압출식) & FDM(Fused Deposition Modeling)
5.4. Material Jetting (재료 분사식)
5.5. Powder Bed Fusion(분말 소결식) & SLS(Selective Laser Sintering)
5.6. Sheet Lamination (표면 접착식) & LOM(Laminated Object Manufacturing)
5.7. Vat Photopolymerization (광수지화 방식)
6. 금속을 사용하는 3D 프린터
7. CNC와의 차이점
8. 용도
9. 장점
10. 단점
12. 여담
13. 관련회사
14. 둘러보기
1. 개요
[image]
TED의 3D프린터에 관한 강연 영상.
3D[1] 도면을 바탕으로 3차원 물체를 만들어내는 기계를 뜻한다."삼차원프린팅"이란 삼차원형상을 구현하기 위한 전자적 정보(이하 "삼차원 도면"이라 한다)를 자동화된 출력장치를 통하여 입체화하는 활동을 의미한다.
- 삼차원프린팅산업 진흥법 제2조 제1호
2. 사용 재료
가공의 용이성 등 여러 문제 덕분에 초창기에는 대부분 재료로 플라스틱을 사용하였지만 점차 종이, 고무, 콘크리트, 식품에 금속까지 재료의 범위가 점점 넓어지고 있어서 단순히 조형물 출력뿐만 아니라 건축[2] , 설계 등의 향후가 기대되는 분야다. 자신이 직접 3D로 그림을 그릴 수 있는 3D 펜이라는 아이디어 상품도 나왔다.#
3. 사용처
한동안 3D 프린터 붐 비슷한 게 일어나더니 기대되는 활용성에 비해 제대로 쓰기에는 미묘한 입지와 그냥 아무렇지 않게 사서 쓰기엔 문제가 있는 높은 가격[3] 난이도 때문에[4] 거품이 꺼지고 나서는 정말 관심있는 사람들 사이에서와, 목업을 제작하기엔 자본이 부족한 스타트업 회사들에서 쓰인다.
현재에 들어서 3D 프린터 붐이 어느정도 식고 시장가격이 형성됨에 따라서 저가형 조립 모델부터 교육용, 산업용까지 여러 회사에서 다양한 종류의 3D 프린터들이 출시되고 있다. 또한 캐드, 인벤터로 유명한 'Autodesk' 사에서 초등학생도 다룰 수 있는 모델링 S/W를 만들겠다는 취지 하에 '123D Design[5] , 'Tinkercad' 등을 개발 및 프리웨어로 배포중이며, 그 외에도 Blender나 FreeCAD, 스케치업 등도 사용할 수 있다. 학생이라면 무료로 Fusion 360을 사용할 수도 있다. 이로 인해서 모델링의 난이도가 낮아진 것은 맞지만 그래도 여전히 난이도라는 것은 존재한다. 위에서 서술한 것 처럼 그 외에도 여러가지 고려할 부분들이 많기 때문이다.
4. 역사
시초는 RP(Rapid Prototyping)이라고 불리는 프린팅 기술이었다. 1981년 일본 나고야 시공업 연구소의 고다마 히데오 박사에 의해 특허 출원되었지만, 기한인 1년 안에 설명서를 기재하지 못했기에 특허는 무산되었다.
1983년 3D 시스템의 공동창업자 찰스 힐(Chales Whull)에 의해 처음 시작되었다.
그 후 1986년 3D 프린터의 첫 번째 특허는 SLA(광경화성 수지 적층 조형) 기계를 만든 척 헐(Chuck Hull)에게 주어진다. 그 후 3D System사를 설립하고 2년 후인 1988년 3D 프린터가 세계 최초로 상용화되었다.
1987년에는 미국 오스틴의 텍사스 대학에서 학부생이었던 Carl Deckard가 Joe Beaman교수의 도움을 받아 SLS(Selective Laser Sintering 선택적 레이저 소결 조형) 방식의 3D 프린터의 특허를 1989년에 취득했다. 작동 원리는 플라스틱 가루 위에 원하는 모양으로 접착제를 뿌린 뒤 남은 가루를 날리는 방식이었으며 현재의 SLS 방식의 시초가 된다고 할 수 있다. 이 특허는 이후 DTM 사가 상용화 하였으며 현재 해당 기업은 3D System 사에 인수 합병되었다.
또한 1989년에는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 특허도 출원되었는데, 해당 방식은 스콧 크럼프(Scott Crump)가 취득하였으며 이후 스트라타시스(Stratasys)사를 설립해 1991년에 최초로 상용화가 되었다. 이 기업은 현재 세계 1위의 3D 프린터 제조업체이다. 참고로 상표권 분쟁을 피하기 위해 FDM을 FFF(Fused Filament Fabrication)로 부른다.
3D 프린터가 그 이름을 얻어 대중에 알려진지는 얼마 되지 않았지만 실제 현장에 도입된 지는 꽤 긴 시간이 흘렀다. 원래는 Rapid Prototyper라는 이름으로 기업에서 목업을 제작하는데 주로 사용되었다. 아직 이때까지만 해도 하나의 물품을 제작하는데 12-24시간 정도로 긴 시간을 요구했고 비용이 상당히 비쌌기 때문에 일반인이 사용하기엔 적합하지 않았다.
3D 프린터가 대중에게 알려지고 익숙해지기 시작한 시기는 비교적 생산비용이 저렴하고 제작 시간이 짧은 FDM방식이 상용화한 시기부터이며, 이때를 기점으로 3D 프린터라는 용어가 쓰이기 시작했다.
5. 3D 프린터의 기본 원리 및 방식
- 3D 모델링
3D 모델은 3D 포토 부스에서 찍은 2D 사진으로부터 제작할 수도 있다. 컴퓨터 그래픽을 통해서 기하학적인 모델링 과정을 준비하는 것은 조각과 같은 조형 기술과 비슷한 방법이다. 3D 프린터로 제작 가능한 모델은 3D 스캐너, 평범한 디지털 카메라나 사진 측량 소프트웨어를 통해 만든 컴퓨터 전용 디자인(computer-aided design, 줄여서 CAD)로 만들어진다. CAD로 된 모델은 제작 시 오류를 줄일 수 있고, 모델이 프린트 되기 전에 디자인을 확인하면서 고칠 수도 있다. 3D 스캐닝은 실제 물체의 형태나 외형을 디지털 데이터로 수집해 그것을 기반으로 디지털 모델을 제작하는 과정이다. CAD 모델은 빛을 비추어 3d 모델을 제작하는 광조형 형식(STL, SLA 둘 다 같은 뜻)으로 제작될 수 있다. 하지만 STL은 관련된 표면 수가 많아 파일 크기가 큰 체계적인 분류와 부품 및 격자 구조를 생성하므로 추가적인 제조 과정에 적합하지 않다. 그래서 새로운 CAD 파일 형식인 적층 제조 파일 형식(AMF)이 2011년에 소개되었다. (AMF 파일은 곡선의 삼각 기법을 사용해 정보를 저장한다.)
- 출력 (프린팅)
STL 파일로 3D 모델을 프린트하기 전에, 첫 번째로 오류가 생길 수 있는 부분을 조사해야 한다. 대부분의 CAD 소프트웨어는 다음의 종류에서 결과물의 오류가 생긴다.
- 구멍
- 교차점
- 노즐 껍데기
이와 다른 여러 에러들
STL 생성 단계에서 ‘수리’라고 알려진 단계가 원래의 모델에서 이러한 문제점을 고친다. 3D 프린팅을 하기 위해 파일을 슬라이서에 올릴 때 오류가 있다면 ‘오류를 수정하겠습니다?’ 라는 문구가 웬만하면 뜬다. 일반적으로 3D 스캐닝을 통해서 얻어진 모델의 STL 파일들을 이러한 오류들이 많다. (이러한 오류들은 3D 스캐닝이 작동하는 방법 때문이다. 이것은 종종 끝과 끝을 잇기 때문에, 대부분의 경우 3D 재구성은 이러한 오류들을 포함한다.)
파일이 완성되면, STL 파일은 ‘슬라이서’라 불리는 소프트웨어로 진행된다. 슬라이서는 모델을 얇은 레이어 층들로 변환시킨 후 프린터 종류마다 다른 붙이는 방법을 통해 G-code로 만들어진다. 이 G-code 파일은 3D 프린터 클라이언트 소프트웨어를 가지고 프린트 할 수 있다 (소프트웨어는 G-code를 이용해 3D 프린팅 과정에 사용한다.)
프린터 해상도는 층 두께 및 XY 해상도를 dpi (인치당 도트 수) 또는 마이크로미터 (µm)로 나타낸다. 몇몇 기계는 한 층을 16 μm (1,600 DPI)처럼 얇게 출력할 수 있지만, 전형적인 한 층의 두께는 대략 100μm (250 DPI)이다 (XY 해상도는 레이저 프린터의 두께와 비슷하다). 이러한 입자(3D 도트)들은 지름이 약 50에서 100μm (510 to 250 DPI)이다. 이러한 프린터 해상도에서, 0.01~0.03mm의 그물과 0.016mm 이하의 줄 길이 정도면 주어진 모델 파일에서 최적의 STL 결과물을 만든다.
높은 해상도를 사용하는 것은 프린트의 퀄리티에서 증가 없이 큰 파일들을 만든다. 현대의 방법으로 모델 제작은 사용된 방식이나 모델의 복잡성, 크기에 따라 몇 시간에서 며칠의 시간이 소요된다. 그래도 적층 방식은 사용되는 기계의 종류나 동시에 생산되는 모델의 크기, 개수에 크게 의존함에도 불구하고 전형적으로 이러한 시간에서 약간의 시간을 줄여준다. 금형에 주입하는 것 같은 전통적인 방식은 높은 퀄리티로 폴리머 상품을 제조하는 것에서 덜 비싸겠지만, 적층 제조방식은 더 빠르고, 훨씬 유동적이며, 상대적으로 작은 파츠를 생산할 때 덜 비싸다.
3D 프린터는 디자이너와 초안 개발 팀들이 데스크탑 크기의 프린터를 사용해 파츠와 기본 모델을 제작할 수 있도록 한다. 적층 제조방식에서 모든 레이어로 된 구조들은 꺾이거나 기울어지는 부분에서 피할 수 없이 뒤틀림이 나타난다. 이러한 효과는 제작 과정 내에서 부품 표면의 방향에 크게 의존한다. ABS와 같은 몇몇 프린트 가능한 폴리머는 표면을 부드럽게 끝내게 하고 아세톤이나 다른 성분에 기초한 화학적 증기 과증을 사용해 개선한다. 몇몇 적층 제조 방법은 파츠를 제작하는 데 다양한 색상을 사용하는 데에 있어서 쉽다. 이러한 기술들은 다양한 색과 색의 조합으로 동시에 출력할 수 있게 만들며, 도색을 필수적으로 요구하지는 않는다.
STL 생성 단계에서 ‘수리’라고 알려진 단계가 원래의 모델에서 이러한 문제점을 고친다. 3D 프린팅을 하기 위해 파일을 슬라이서에 올릴 때 오류가 있다면 ‘오류를 수정하겠습니다?’ 라는 문구가 웬만하면 뜬다. 일반적으로 3D 스캐닝을 통해서 얻어진 모델의 STL 파일들을 이러한 오류들이 많다. (이러한 오류들은 3D 스캐닝이 작동하는 방법 때문이다. 이것은 종종 끝과 끝을 잇기 때문에, 대부분의 경우 3D 재구성은 이러한 오류들을 포함한다.)
파일이 완성되면, STL 파일은 ‘슬라이서’라 불리는 소프트웨어로 진행된다. 슬라이서는 모델을 얇은 레이어 층들로 변환시킨 후 프린터 종류마다 다른 붙이는 방법을 통해 G-code로 만들어진다. 이 G-code 파일은 3D 프린터 클라이언트 소프트웨어를 가지고 프린트 할 수 있다 (소프트웨어는 G-code를 이용해 3D 프린팅 과정에 사용한다.)
프린터 해상도는 층 두께 및 XY 해상도를 dpi (인치당 도트 수) 또는 마이크로미터 (µm)로 나타낸다. 몇몇 기계는 한 층을 16 μm (1,600 DPI)처럼 얇게 출력할 수 있지만, 전형적인 한 층의 두께는 대략 100μm (250 DPI)이다 (XY 해상도는 레이저 프린터의 두께와 비슷하다). 이러한 입자(3D 도트)들은 지름이 약 50에서 100μm (510 to 250 DPI)이다. 이러한 프린터 해상도에서, 0.01~0.03mm의 그물과 0.016mm 이하의 줄 길이 정도면 주어진 모델 파일에서 최적의 STL 결과물을 만든다.
높은 해상도를 사용하는 것은 프린트의 퀄리티에서 증가 없이 큰 파일들을 만든다. 현대의 방법으로 모델 제작은 사용된 방식이나 모델의 복잡성, 크기에 따라 몇 시간에서 며칠의 시간이 소요된다. 그래도 적층 방식은 사용되는 기계의 종류나 동시에 생산되는 모델의 크기, 개수에 크게 의존함에도 불구하고 전형적으로 이러한 시간에서 약간의 시간을 줄여준다. 금형에 주입하는 것 같은 전통적인 방식은 높은 퀄리티로 폴리머 상품을 제조하는 것에서 덜 비싸겠지만, 적층 제조방식은 더 빠르고, 훨씬 유동적이며, 상대적으로 작은 파츠를 생산할 때 덜 비싸다.
3D 프린터는 디자이너와 초안 개발 팀들이 데스크탑 크기의 프린터를 사용해 파츠와 기본 모델을 제작할 수 있도록 한다. 적층 제조방식에서 모든 레이어로 된 구조들은 꺾이거나 기울어지는 부분에서 피할 수 없이 뒤틀림이 나타난다. 이러한 효과는 제작 과정 내에서 부품 표면의 방향에 크게 의존한다. ABS와 같은 몇몇 프린트 가능한 폴리머는 표면을 부드럽게 끝내게 하고 아세톤이나 다른 성분에 기초한 화학적 증기 과증을 사용해 개선한다. 몇몇 적층 제조 방법은 파츠를 제작하는 데 다양한 색상을 사용하는 데에 있어서 쉽다. 이러한 기술들은 다양한 색과 색의 조합으로 동시에 출력할 수 있게 만들며, 도색을 필수적으로 요구하지는 않는다.
- 마무리
몇몇 프린팅 기술들은 제작 과정 동안 내부에 서포트를 제작하는데, 이러한 지지대들은 기계적으로 제거하거나 프린팅이 다 된 후에 녹일 수 있다. 모든 상업적인 금속 3D 프린터는 출력 후 금속 지지대를 잘라내는 것을 포함하고 있다. 참고로, GMAW 3D 프린팅의 새로운 과정은 알루미늄과 철을 제거하기 위해 표면 수정을 허용한다.
- 다중 색상 프린팅
다중의 재료를 사용하는 프린팅은 물체가 복합적이고 다른 계열의 재료를 사용한다. 이러한 프린트 방법은 물체의 부피 내에서 재료가 각각의 복셀에 직접적으로 사용되는 것을 요구한다. 이러한 과정들은 단일의 알고리즘 때문에 어려움이 많다. 다중 재료 3D 프린팅은 미래의 기술 개발에 근본적인 성분이다.
사실은 이미 다양한 산업에서 사용되고 있다. 작은 제조 산업에서의 흔한 소프트웨어와는 달리 장난감, 신발, 가구, 휴대폰 케이스, 악기 또는 미술품까지 생산한다. BAAM(Big Area Additive Manufacturing, 큰 규모의 적층 제조방식) 기계라면, 3D 프린트된 집이나 자동차와 같은 큰 상품도 꽤나 실현 가능하다. 연구자들은 우주 공간을 위해 BAAM을 가지고 높은 온도에서도 버티는 도구들을 제작하고 있다. 또한 의료 산업에서, 알약이나 백신을 출력한 3D 프린터들이 최근에 떠오르고 있다. 이 새로운 개념을 갖고 제작한다면 알약들을 서로 합치기 쉽고, 따라서 많은 위험을 줄일 수 있을 것이다.
적층형 Additive Manufacturing(AM)사실은 이미 다양한 산업에서 사용되고 있다. 작은 제조 산업에서의 흔한 소프트웨어와는 달리 장난감, 신발, 가구, 휴대폰 케이스, 악기 또는 미술품까지 생산한다. BAAM(Big Area Additive Manufacturing, 큰 규모의 적층 제조방식) 기계라면, 3D 프린트된 집이나 자동차와 같은 큰 상품도 꽤나 실현 가능하다. 연구자들은 우주 공간을 위해 BAAM을 가지고 높은 온도에서도 버티는 도구들을 제작하고 있다. 또한 의료 산업에서, 알약이나 백신을 출력한 3D 프린터들이 최근에 떠오르고 있다. 이 새로운 개념을 갖고 제작한다면 알약들을 서로 합치기 쉽고, 따라서 많은 위험을 줄일 수 있을 것이다.
일반적으로 3D 프린터라면 이 쪽을 가리킨다. 매질을 층층이 쌓아 올려 조형하는 "Printing layer by layer" 과 "Printing point by point[6] "방식이 있다. 작동 방식이나 재료에 따라 구분되며, 절삭방식으로 알려진 CNC가공에 비하여 3D 프린팅의 가장 큰 장점은 적층이 가능하므로 내부에 굉장히 정교한 구조를 구현할 수 있다는 점이다. CNC 가공의 경우 엔드밀이 어떻게든 들어갈 공간이 필요하다. 즉 입구는 좁은데 속은 넓거나 한 디자인은 제작이 거의 불가능 하다. 하지만 AM의 경우 일부 방식이 지지대를 필요하는 것을 제외하면 이런 점에서 상당히 자유롭다.
ISO와 ASTM에서는 ISO/ASTM52900에서 AM 기술들을 BJ, DED, ME, MJ, PBF, SL, VP 이렇게 7가지로 분류한다.
5.1. Binder Jetting (접착제 분사식)
분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌려서 적층하는 방식.
금속 재료의 경우 프린트 한 결과물이 사실상 그냥 플라스틱 풀이 굳은거나 다름없어서 의미가 없으니 열처리를 꼭 하는데 그 프로세스가 좀 귀찮은 편. 일단 저온에서 한번 구워서 접착제를 날려보내고 그 다음 고온에서 금속 분말들을 소결시켜서 최저한의 강도[7] 를 확보한 뒤 청동과 같이 고온에 구워서 그 자리를 청동이 차지하게 하면 완성. 여기까지 며칠 걸린다.
반면, 플라스틱 파우더를 사용하는 경우 제작과정에서 열처리가 필요하지 않는 상태가 된다. 플라스틱 파우더가 프린팅용 액체와 만나 표면만 녹여서 붙는 화학 반응이 빠르게 일어나 만들어지는 방식이기 때문이다. 제작과정에서 열에 의한 변형이 없기 때문에 하나의 점을 기준으로 그려나가는 방식이 아닌, 일종의 모듈로 동시에 분사하는 방식을 취할 수 있으며, 제작 할 수 있는 형상의 크기도 압도적으로 커지게 된다. 현재까지 상용화된 모델의 경우 2M가 넘는 형상을 한번에 제작 할 수 있다. 이런 장점과 별개로 표면만 녹아서 붙는 방식이기 때문에, 충격에 의한 파손에 취약한 편이며, 액체와 닿았을 때 스며드는 문제가 있다. 이를 위해서 후처리 공정이 있긴 하지만, 그렇게 완벽하게 보완되지는 않는다는 듯.
산업용 규사를 사용하는 경우, 다른 3D프린터와는 다소 다른 형태로 활용이 되는데, 사형(sand morld)를 제작하여 사형주조에 활용된다. 3D프린터의 존재의미가 형틀이나 직접 깎아만들지 않는 제작 공정이라는 것을 생각해보면 역설적인 사용 방법. 이론적인 것과 다르게 현장에서는 생각보다 적합한 사용방법이라는 평이 다수라는 점도 재미있는 현상이다. 기존에 사형 주조를 하기 위해서는 흔히 쇳물이라고 부르는 용탕을 부어 넣을 수 있는 형틀과 내부의 모양을 만들어줄 코어를 제작해서 합형을 시켜야 하는데, 형틀과 코어를 소위 깎아 만들거나 또 다른 주조로 만들어낸다. 하나의 금속품을 얻기 위해서 다른 금속품을 만들어야 했었는데, 이 것을 바로 데이터만으로 3D프린팅으로 만든다는 것. 주조를 한 뒤에는 3D프린터로 만든 형틀을 모두 부숴야 하기 때문에 동일한 형상을 몇 십만개 씩 찍어내야하는 양산에는 매우 부적합하다. 새로운 개발품의 시제품제작이나, 선박엔진과 같이 한 두개 밖에 제작하지 않는 주조에는 매우 효과적으로 사용된다.
5.1.1. 3DP(3 Dimension Printing)
'''잉크젯(inkjet)으로 부르기도 한다.'''얇게 분말재료를 필드에 까는 것은 PBF 방식과 비슷하지만 레이저가 아닌 접착제를 분사하여 굳히는 방식이다. 3D 프린터 중 상대적으로 빠른 조형이 가능하고 접착제와 함께 칼라 용액을 분사하므로 '''색을 입힐 수 있다.'''다른 방식으로는 색을 아예 입힐 수가 없거나 제약이 매우 크지만 3DP방식은 비교적 자유롭다. 그러나 제품의 내구성을 오로지 분사되는 접착제에 의존하게 된다는 단점이 있다.
5.2. Directed Energy Deposition (에너지 집중식 퇴적 방식)
열 에너지를 집중시켜(그러니까 레이저, 전자빔, 아크로) 물질을 용접-적층하는 방식. 뒤에 나올 Powder Bed Fusion과 다른 점이라면 이 방식은 재료가 바닥에 그냥 쌓여있는게 아니라 레이저와 같이 움직인다. 쉽게말해 인두기와 땜납 공급기가 자동으로 움직이면서 적층해 나간다. 재료는 땜납처럼 금속선도 사용가능하지만 보통 금속 파우더를 분사한다.
위에서 언급한 것처럼 DED방식은 레이저와 재료공급 노즐이 같이 움직이기 때문에 대형 제품을 출력할 수 있다. 반면 Powder Bed Fusion 방식은 레이저의 방향조절을 미러의 반사에 의존하기 때문에 출력 크기에 한계가 있다.
DED방식의 프린터. DED방식의 프린터는 CNC 머신과 같이 붙어있는데, 3D 프린팅에서 거의 필수 수준의 마감작업을 CNC가 알아서 깎아준다. 아무래도 용접-적층 방식이다보니 표면거칠기를 조도 향상을 위해 CNC를 사용할 수 밖에 없는 구조이다..
DED방식은 사용되는 소재와 적층되는 부위의 소재만 같다면 굳이 평평한 배드가 아니라 어떤 형상을 가진 물체 위에도 금속을 용접-적층할 수 있다는 특징이 있어 파손된 금형 부위를 보수하는 용도로서 금형 보수 분야에서 관심받고 있다.
5.3. Material Extrusion (재료 압출식) & FDM(Fused Deposition Modeling)
FFF와 동일한 방법이다.
5.4. Material Jetting (재료 분사식)
아래에 서술한 Polyjet방식과 MJM방식은 같다고 봐도 무방하나 개발사가 달라서 이름이 각각 붙었다고 보면 편하다. ~
5.4.1. Polyjet
액상 광경화성 수지를 노즐에서 분사한 후 광에너지를 이용하여 굳혀 적층하는 방식. 잉크젯의 3D 프린터 버전이라고 보면 된다. SLA방식과 3DP방식(잉크젯)을 섞은 방식이라 이해하면 편하다. ~ 대부분의 다른 방식은 한 물체를 한가지의 색상으로만 프린팅 할수 있지만 Polyjet은 다양한 색상으로 프린팅이 가능하다. DLP와 같이 높은 정밀도를 자랑하고 투명한 소재를 사용할수 있어서 돋보기에 쓸만한 광학 렌즈를 프린팅 할수 있다. 다만 소재의 제한이 따르며 소재의 내구성이 좋지 않고 빛에 민감하다. 하단보다 상단의 면적이 큰 경우, 서포터가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 서포터는 물속에서 분해 가능한 재료를 이용하여, 프린팅 후에도 쉽게 서포터를 제거할 수 있도록 되어있으나 좀 번거롭다.
5.4.2. MJM(Multi Jet Modeling)
Multi Jet Printing(MJP)로 불리기도 한다. Polyjet 방식과 마찬가지로 액체 광경화성 수지를 분사 후 자외선으로 경화시키는 방식을 사용한다. 그 외 특징은 Polyjet 방식과 일치하므로 생략함.
Polyjet 방식과의 차이점은 Polyjet 방식은 출력물을 세척하고 후처리 액체에 담그기만 하면 끝이나지만 MJM방식의 경우 냉장과정을 거친 후에 후처리 장비를 거쳐서 표면처리액상을 사용해야한다. ~5.5. Powder Bed Fusion(분말 소결식) & SLS(Selective Laser Sintering)
얇게 분말재료를 필드에 깐 다음 레이저로 선택된 부분만 녹여 굳히기를 반복하여 제품을 만드는 방식이다. 특수모래, 금속분말, 합성수지 등 분말로 된 소재라면 뭐든지 출력이 가능하고 꽤 섬세한 출력품질을 보여주지만 분말의 입자가 균일해야 하고[8] 각 소재별로 레이저의 세팅을 따로 해야 하므로 세팅이 힘들다. 또한 3D 프린터 장비와 사용되는 소재 모두 가격이 만만치 않으며[9] 유지 비용도 싼 편은 아니다. 입자를 소결로 붙이는게 아니라 완전히 녹여서 붙이는 경우 SLM (Selective Laser '''Melting''')[10] 같은 이름이 붙는데 소결이 아닌 완전히 융해를 시켜야 하는 만큼 에너지 소모량 같은게 뛰지만 그만큼 물성이 좋아진다. 프린트하는 속도가 그야말로 끝내주는데 이건 Powder Bed 를 쓰는 프린터는 거의 그렇지만 레이저를 쏴서 녹이는 과정은 레이저를 강한걸 쓴다던지 여러 레이져로 병렬화를 하던지 해서 속도를 올릴 수 있지만 문제는 그 위를 파우더로 다시 덮는 코팅 과정이 속도를 빠르게 하는데 한계가 있는데다 그 한 레이어 두께가 0.1mm급 이하다(30um 두께로 작업을 하기도 한다.) 그나마도 정밀도가 올라가면 그만큼 더 얇아진다. 파트 하나 뽑는데 몇박몇일 걸리기 때문에 보통 한번 뽑을때 여러 파트를 한번에 같이 프린트 한다. 고열로 작업하는 SLM 방식의 경우 금속소재의 화학적, 물리적 특성의 변화를 방지하기 위해 내부에 비활성기체를 주입하여 작업한다. 보통 질소(N2), 아르곤(Argon)이 많이 이용되며, 내부 산소 농도는 대략 1000ppm 이하로 유지하고, 티타늄 등의 반응성 금속에는 100ppm이하에서 작업을 한다.
5.6. Sheet Lamination (표면 접착식) & LOM(Laminated Object Manufacturing)
종이와 같은 얇은 재료를 레이저, 칼 등으로 조각하고 그것을 층층이 접착하는 방식.
종이, 플라스틱, 금속재질의 시트 형태 재료를 한층 한층 접착한 후 칼 또는 레이저 커터로 형태를 잡아 자르고, 이러한 작업을 반복적으로 하여 원하는 제품을 얻을 수 있다. AM이긴 하지만 깎아내는 과정이 필요한 하이브리드 방식이다. 금속 판을 밑에 깔고 초음파 용접으로 붙인 뒤 모양대로 깎는 과정을 반복하는데 일단 열로 용접을 안하는 만큼 내부 잔류응력 처리나 내부 공기 조절이 덜 필요하고 속도가 빠르다.
5.7. Vat Photopolymerization (광수지화 방식)
5.7.1. DLP(Digital Light Processing)
정확히는 M-SLA(Masked SLA) 방식이라 부르기도 한다.
액상 광경화성 수지가 담긴 통에 프로젝터를 이용하여 모델의 단면을 특정 위치에 맞춰 빛으로 투사하여 레진을 굳힘으로써 적층하는 방식을 말한다. (실크스크린 판화와 비슷하게 생각하면 된다.) 프린팅되는 라인을 그려서 레이어를 만드는 다른 방식과 다르게 단면을 통째로 굳히기 때문에 프린팅의 속도가 훨씬 빠르고, 빛을 사용하기 때문에 정밀도를 굉장히 높일 수 있다.[11] 다만 레진 가격이 좀 비싼데 위의 FDM 방식에 쓰는 필라멘트가 1kg 한 롤에 대충 만원쯤 한다면 포토폴리머 레진은 1kg 한 통에 10만원을 찍는다. 빛을 사용하는 원리상 빛샘 현상의 영향을 받아 정밀도가 떨어질 수 있으며 특히 투명한 재료일수록 정밀도가 취약하기 때문에 제대로 된 제품을 만들기 위해서는 매우 정밀한 빛 투사 메커니즘이 필요하다. 최근에는 4K 해상도 너머까지 지원하는 LCD 패널이 지원됨에 따라 다음 세대의 가성비 출력 기술로써 기대받고있다.
SLA방식은 레이저를 이용한다지만, 본질적으로 광원을 투사하여 특정 레이어를 경화 가공시켜 적층, 형태를 구현한다는 점에서 공통점을 갖고있으며 이때문에 전문가들이 아닌 이용자들은 두 방식 사이를 헷갈리기도 한다, 또 기술적으로 동일한 방법을 이용해서 개인적인 DIY 각인 기판을 만드는 등의 이용법도 있다.
5.7.2. SLA(Stereo Lithography Apparatus)
액상 광경화성 수지를 이용한다는 점에서 DLP 프린팅 방식과 유사하나, 빛을 투사하는 대신에 레이저 소스를 이용한다는 점에서 구별할 수 있다. 따라서 단면을 투과하는 DLP방식과는 다르게 일반적인 FDM방식과 유사한 라인트레이싱 방식을 사용한다. 그럼에도 불구하고 프린팅 속도는 FDM에 비하여 월등히 빠르다. 또한, 광경화성 수지의 종류에 있어서도 DLP타입보다 높은 에너지를 요구하는 광개시제가 함유되어 있으므로, DLP방식과 SLA방식의 레진을 혼용하여 사용하기 어렵다. 이 방식 역시 빛샘현상이 정밀도에 영향을 끼친다.
6. 금속을 사용하는 3D 프린터
의외로 금속 3D 프린터는 꽤 오래전부터 있어왔다. 이는 레이저 클래딩(Laser Cladding)이란 기술을 응용한 것으로 금속분말을 노즐을 통해 뿌리는 동시에 레이저로 녹여서 균일한 두께로 적층하는 것이다. 이 기술은 일반적으로 제품 생산보다는 금속 가공품의 손상수리에 많이 쓰였는데 이를테면 플라스틱 사출을 위한 금속 금형이나 금속제 터빈 구성품에 미세한 손상이 간 경우 이것으로 손상부위만 메꾸고 후처리를 하여 다시 원상복귀 시키는 기술이다. 그리고 이 기술을 응용, 일정한 형상이 되도록 계속 적층해 나가면서 플라스틱 3D 프린터 마냥 금속으로도 3차원 형상을 만들 수 있다. 스타크래프트 2 자유의 날개 캠페인 한정 유닛인 과학선의 나노수리가 이와 동일한 원리이다.
그럼에도 현재까지 금속 3D 프린터가 일선에서 안 쓰인 이유는 사용처가 애매하기 때문. 웬만한 형상은 5축 CNC 머신 등으로 가공이 가능하며, 통짜 금속을 깎아서 가공하기 때문에 녹인 금속을 층층이 녹여서 붙이는 방식보다 내구성이 더 뛰어나다.[12] [13] 그렇다고 대량생산성이 좋냐 하면 주물은 물론이고 5축 CNC 머신보다도 생산속도도 느린 편에 잔류 응력 제거를 위한 열처리까지 거의 필수적으로 포함해야 한다. 거기에 더해서 재료와 공정에 드는 비용이 상당히 비싸다. 강철 자체는 산업에서 흔해빠진 재료지만 SLS 프린터에 쓰이는 금속 파우더는 아주 곱고 균일하게 갈려있는 물건이기 때문에 이게 가공비[14] 때문인지 재료비가 상당하다. 거기에 프린터에 카트리지에 인증 칩 같은 게 달려있으면 잉크젯 프린터마냥 인증 받은 정품을 요구하기도 한다. 또한 위에서 상술한 열처리와 후가공 과정을 하게 된다면 추가적인 비용이 발생하기 때문에 안 그래도 비싼 단가가[15] 더욱 상승할 수 있다. 이러한 문제 때문에 현재 금속 3D프린터는 항공우주, 의료, 방산, 플랜트 등의 고부가가치산업에서 활용하는 방향으로 발전하는 추세다.
하지만 절삭 가공만으로는 모양을 내기가 어려운 내부 형상을 갖는 플라스틱 사출성형용 금속금형 생산 같은 경우에는 금속 3D 프린터에 대한 수요가 있으며 자동차나 항공기 엔진에서 내부에 냉각용 관을 심거나 부품 내부에 전선을 심는다거나 하는 활용법이 나오면서 이에 따라 충분한 강도를 가지는 금속 3D 프린터 및 공정을 개발하는 연구도 활발하게 진행 중이다.
2013년 10월 22일에는 유럽우주국에서 3D프린터로 우주선에 쓰일 수 있는 금속부품을 만들어냈다는 기사가 올라 왔다. 관련기사
2013년 11월 7일 텍사스의 솔리드 컨셉츠라는 업체가 3D 프린터로 '''금속제''' 권총을 제작해 십여 발 이상을 문제없이 발사했다고 발표했다.관련기사
2014년 3월 Joris Laarman, ACOTECH 이라는 2개의 회사에서 공동으로 개발한 'MX3D-Metal'이란 제품도 있는데, 이는 공중에서 용접하는 방식으로 금속 제품을 만드는 방식이다.
2014년 8월에는 NASA에서 금속 3D 프린터로 만들어낸 '''로켓 엔진''' 부품의 연소 테스트에 성공했다.# 본래 163개의 작은 부품을 조립하여 만들던 부품을 단 2개의 3D 프린팅한 부품만으로 생산했다고. 실험 동안에 100기압에 가까운 압력과 3000도가 넘는 열이 가해졌지만 성공적으로 견뎌냈다고 한다.
2018년 1월부터 생산되는 부가티의 하이퍼카 부가티 시론은 세계 최초로 3D 프린팅된 티타늄 브레이크 캘리퍼가 들어간다. 티타늄은 대표적인 난삭재라 가공이 매우 곤란하지만 3D 프린터를 사용하면 가공이 쉬워지기 때문에 보다 복잡한 모양을 성형할 수 있기 때문이다. 종래의 슈퍼카에 들어가던 티타늄 브레이크 캘리퍼는 구조가 단순해 성능이 떨어지거나, 여러 부품을 조합해 강도가 약해지는 문제가 있었지만 3D 프린팅한 새 브레이크 캘리퍼는 부품 갯수도 적은데다가 구조도 복잡해 성능도 좋고 강도도 확보된다. 물론 가격 또한 안드로메다로 출발하지만 애초에 대당 수백만 달러씩 하는 부가티를 사는 사람이면 재벌급은 되는 거부(巨富)이니 비용은 큰 문제가 되지 않는 듯.부가티 사의 발표자료
2018년 10월 18일 미 해군이 자국 핵항모인 해리 S. 트루먼 호에 금속 3D 프린터로 만들어낸 부품을 일부 탑재한 채 12개월간 운용 테스트를 한다고 언급했다.
2020년 11월 18일 ~ 11월 20일 일산 킨텍스에서 열린 인사이드 3D 프린팅에서 한 업체가 금속 3D 프린터로 제작한 금속제 피규어와 1:1 스케일 롤드컵 트로피 모형을 선보였다#. 스테인레스 같은 금속으로 만든 피규어이기 때문에 매우 묵직하고 특유의 광택이 플라스틱 피규어에서 느끼기 어려운 느낌을 느끼게 해준다. 제작 가격은 수 백만원 내지 그 이상 수준으로 매우 비싸지만 그럼에도 제작의뢰를 하는 디자이너나 소비자가 있다고 한다.
7. CNC와의 차이점
CNC는 커다란 원재료 덩어리를 칼날을 이용해서 조각하는 방식이다. 완성품의 품질은 높은 편이지만, 채색 작업은 별도로 진행해야 하고, 덩어리에서 깎아내는 작동 원리상 재료를 많이 소비하며, 컵이나 파이프처럼 굴곡이 많은 물체는 제작하기 어렵다는 단점이 있다. 보통 4축, 혹은 5축 가공기라고 불리고 있다.
5축 가공기는 통념적인 3D 프린터와 가공방식(컴퓨터 수치제어, 즉 CNC)이 다르다. 5축 가공기와 일반 3D 프린터의 공통점은 입체 조형이 자유롭다는 점(다만 5축 가공기는 제한이 좀 있다.)과 가격대가 억 소리 난다는 것 정도 밖에 없다. 5축 가공기는 이미 상용화되어 산업현장에 널리 쓰이고 있으며 그다지 새롭다고 볼 수 없는 기술이다. CNC 항목의 가공 영상도 5축 가공기이다.
일반적인 개념에서 CNC 가공은 입체 '''인쇄'''의 범주에 들어가지 않으나(이것은 이미 시작부터 재료가 입체 형태로 구현되어 있는 상태이기 때문이다), 작동방식에 있어서 3D 프린터와 유사한점이 굉장히 많다. 그리고 무엇보다, DIY 3D 프린터 제작에 있어서 CNC를 이용한 판재나 뼈대가 굉장히 많이 쓰이기 때문에, 3D 프린터에 대해서 알아보다보면 높은 빈도로 CNC 가공을 접하게 된다.
CNC가 재료를 깎아낸다면 3D프린터는 빈공간에 재료를 적층한다. 정반대의 작업을 한다. 굳이 절삭형 3D프린터를 찾자면 종이를 출력하여 접착하여 절삭하는 종이 3D프린터를 예로 들 수 있다.
8. 용도
'''끝을 모를 만큼 다양하다'''. 대중화가 된다면 가히 산업혁명급 대격변을 일으킬 것이라고 단언할 수 있을 지경.3D 프린팅이 가져올 제3차 산업혁명 뿐만 아니라 4차 산업혁명에서 기술 자본[17] 을 보유한 자가 많은 부를 독점할 수 있다는 가능성을 보여주기도 하고 있다.2018년 기준으로 3D 프린팅의 잉크는 사용 소재가 300가지 넘으며, 이를 사출해내는 스프레이 노줄은 3만가지가 넘는다. 플라스틱을 넘어서 음식을 만들어내기도 하며, 콘크리트를 사출해 집을 지으며, 금속 부품도 인쇄할 수 있다. 심지어 바이오 프린팅 기술이 발전하며 인공장기도 인쇄할 수가 있다. 과거에는 노동 자본이 부를 창출해냈으며 많은 노동력을 가질 수록 유리했다. 이후에는 부동산 등 자산을 소유할 수록 많은 부를 창출해냈다. 그러나 모든 물질들을 값싸게 프린팅 할 수 있다면 아파트나 건물 같은 투자 목적 자원의 자산 보유가 무의미해진다.[16]
과거부터 현재까지 가장 널리 쓰이고 있는 분야는 제품 R&D 분야이다. 힘들게 목업을 만들 인력이나 노력, 시간을 간단하게 기계 하나로 대체할 수 있는 것이다.
NASA에선 화성 우주여행 등 장거리를 뛸 때 고장난 부품 수리를 위해 3D 프린터와 분말가루 재료를 잔뜩 넣어두는 걸 연구하고 있다. 어느 물건이 고장날 줄 모르니 예비 부품을 잔뜩 싣는 것보다 이쪽이 경제적이라는 것이다. [18] 한국 우주인 후보였던 고산이 발명하려는 3D 프린터도 우주에서 사용이 가능한 원천기술의 개발을 목표로 하고 있다. 3D 프린터 구동의 애로 사항 중 하나가 덜 굳은 성형물이 가공 중간에 중력에 의해 무너지는 부분이기 때문에, 이론적으로 3D 프린터는 무중력 상태의 구동이 지상에서의 구동보다 더 유리하기도 하다.[19]
위에서 언급 했듯이 2013년 10월 22일에는 유럽우주국에서 3D프린터로 우주선에 쓰일수 있는 금속부품을 만들어냈다. 플라스틱에서 금속으로 넘어가는 속도가 생각보다 빠를 전망이다. 물론 이 경우는 가정용보다는 특정 전문분야용으로 봐야할듯.
건축에도 쓰인다. 이미 해외에서는 3D 프린팅으로 건축시장이 활성화 되어 있으며, 기존에 사람이 하는 공정에서 굉장히 힘든 작업인 콘크리트 곡선 성형 작업이 3D 프린팅에선 매우 간단하다. 게다가 콘크리트 안을 다 안채우고도 비슷한 강도를 낼 수 있게 뼈대 조형이 가능하므로 무게도 가벼워지고 콘크리트 재료도 절약되는 장점이 있다. 무엇보다 작업 인력을 크게 줄이고 공사시간이 월등히 적다. 이미 하루만에 10채의 집을 완성한 기록이 나와 있으며 비용은 고작 5000불밖에 안 들어 가는 등 건설 업계에 엄청난 혁신을 몰고 올 건축업계의 기대되는 미래사업이다. 다만, 현재 기술적으로 만들 수 있는 것은 저층의 소형주택이고, 더 크고 넓은 건물을 지으려면 철근을 넣어야 하기 때문에 구조보강이나 강도를 늘린 건축물을 짓는 일까지는 3D프린팅이 할 수 없어 미래를 조금 더 지켜봐야할 듯하다.[20]
개인이 3D 프린터를 가지게 될 경우 생산뿐만 아니라 소비에도 큰 변화를 가져올 것으로 보이는데, 예를 들어 인터넷 쇼핑몰에서 물건을 구매하면 업체에선 도면만 보내주고, 고객이 집에서 바로 프린터로 만들어 사용할 수 있게 되므로, 이 경우 배송에 걸리는 엄청난 배송비와 배송 시간이 절감되고, 불량품이 배송될 가능성도 많이 줄일 수 있어 많은 사람들이 거는 기대가 크다.
의료분야에서도 이용이 되는데, 간단히는 수술에 앞서 뼈를 프린팅 하는 경우에서부터 장기를 프린팅하기도 한다. 세포를 배양해서 3D프린터로 인쇄하고 이식하는 것이다. 환자 본인의 장기 세포를 배양해 3차원 프린팅한 인공 장기는 본인의 장기와 같으므로 수술 후 저절로 적응되고 자리를 잡는다. 인공 뼈의 빈 부분에는 골수를 이식해 두면 차차 저절로 채워지며, 운동과 재활 과정을 통해 석회질이 보강되어 원래 뼈만큼 단단질수 있다. 이 분야의 선두자로 웨이크포레스트대학의 아탈라박사가 유명하고 국내에서는 포스텍 조동우 교수팀이 이 분야를 연구하고 있다. 신장인쇄
신체 부위를 스캔해서 만든 가볍고 몸에 꼭 맞는 골절 환자용 부목은 이미 상용화되었다. 치아교정, 특히 투명교정분야에도 활용되고 있다. 치아를 조금 움직인 후 인쇄한다음, 이에 맞는 틀을 만들어 끼고 다니면 치아가 움직인다는 원리.
군사 분야에서도 응용이 기대되고 있다. 개인이 프린트할 수 있는 AR-15 하부 프레임도 이미 등장해서 공개된 상태다. 금속 3D 프린터 가격이 어마어마하기에 아직까지는 총기 프린팅은 플라스틱 부품 위주이고, 때문에 강한 압력을 받는 총신, 약실 등 주요 부분은 상용 금속제에 의존하는 경우가 대부분이다. 그러나 사실 미국에서는 하부 프레임만 프린트할 수 있어도 큰 의미가 있다. 미국 법률상 '총기'로 인정되는 부품은 총번이 찍히는 부품(M16의 경우 하부 프레임) 뿐이기에 총신, 상부 프레임, 하부 프레임 내부에 들어가는 부품 등은 아무런 등록 없이 손쉽게 구매할 수 있다. 그리고 타국은 경우가 좀 다르지만, 미국 법률상 개인이 합법적으로 구매할 수 있는 총을 제작하는 것 또한 합법이다. 기계에 대한 의존도가 절대적인 현대 군에서 전선에서의 활용도도 높은데, RTS게임처럼 전선에서 무기를 생산하는 수준까지는 아니더라도 위의 나사 사례처럼 간단한 교체 부품은 바리바리 싸들고 가는 것보다 전선에서 얼마 떨어지지 않은 곳에서 3D 프린터기로 새로 뽑는 식으로 조달하거나, 부품의 크랙 등의 경우 적층 제조를 응용해 간단하게 수리할 수도 있다. # 채형에 맞는 권총 손잡이나 그립, 조준경의 아이피스, 개머리판의 완충 고무 등은 가장 쉽게 제작하고 교체할수 있는 부품이다.
플라스틱 3D 프린팅 총기는 사실 개인 데스크탑 CNC 가공 총기의 후예 정도에 해당한다. 기존에 이미 실현된 부분을 3D 프린터로 옮긴 정도이기에, 기술적으로 큰 난이도는 없는 셈. 때문에 핸드피스를 구입하여 3d프린터를 CNC로 개조하는 것도 가능하다.
오덕들에게도 상당히 흥미로운 기술 중 하나인데 인터넷에서 3D 모델링 자료를 받으면 바로바로 미니어쳐 모델(-밀리터리 등)이나 피규어를 만들어낼 수 있다는 매리트가 있기 때문. 별다른 조형 기술이 없어도 3D 제작 기술만 있으면 모형을 만들 수도 있다. 특히 오덕 상품들 중 상당수가 해외산임을 생각해보면 해외 배송 특유의 환율 + 배송비 + 배송시간 그리고 혹시 모를 쪽팔림을 많이 잡아줄 수 있게 된다. 코스프레계를 구원한 것도 3D 프린팅 기술이다. 과거 손으로 일일이 깎고 붙이고 꿰매고 해서 만들던 게임 캐릭터나 애니 캐릭터의 복장과 무기가 요즘 어떻게 만들어져 나오는지는 코스프레 행사장에서 바로 확인할수 있다. 같은 이유로 영화의 특수 분장 분야에도 일대 혁명이 일어났다.
실제로 프라모델이나 피규어계에서도 프로 아마추어 할 것 없이 3D 프린팅 기술이 적극적으로 활용되고 있다. 물론 3D 프린터 특유의 한계 덕분에 처음부터 끝까지 3D 프린터 양산체제인 것은 아니고, 3D 모델을 제작하고 이를 3D 프린터로 출력한 뒤, 후가공 과정을 거친 뒤 기존 방식대로 형틀을 떠서 복제하는 방식이다.
한편 만약 3D 프린팅이 대중화된다면 그 다음으로 비슷한 혁명을 일으킬 수 있는 건 나노머신을 이용한 유니버셜 컨스트럭터(물질재조합장치)이다. 폰 노이만이 제창하였고 스타트렉 등의 SF에서 등장한 개념으로 쉽게 생각하자면 3D 프린터가 나노머신으로 구성되어 분자단위부터 물질을 재조합하여 어떤 것이든 재질과 형태를 가리지 않고 뭐든지 만들어낼 수 있는 단계에 이른다고 생각하면 된다. 물론 이 유니버셜 컨스트럭터로는 이론상 다른 유니버셜 컨스트럭터도 만들 수 있기 때문에 사실상 생산하는데 드는 시간과 에너지를 제외하면 아무런 제약이 없는 생산공장이 된다. 하지만 아직까지는 SF의 영역일 뿐 현실에서 이러한 영역에 도달하려면 기나긴 시간이 필요할 것이다.
패션, 스포츠 용품 업계에서도 비싸긴 하지만 이미 상용화되었다. 발에 꼭 맞는 구두, 장식품을 만들수 있으며 선수 발을 측정해 만든 스키화, 손에 맞는 라켓 손잡이, 두상에 맞는 헬멧, 몸에 맞는 안장 등은 경기력을 극대화할수 있다.
8.1. 불법 복제 문제?
대중화가 되면 사회에 놀라운 변화를 가져올 것이 확실시되는 기술이지만, 반면 저작권에 대한 문제가 새롭게 대두될 수 있는 계기가 될 확률이 매우 높다. 현재의 저작권은 어디까지나 물리적인 형태가 없는 지적 소유물(= 창작물)만을 보호하는 수단이기 때문이다. 하지만 3D 프린터가 보급되면 지적 소유물이 곧 물리적 소유물이 된다. 이는 가상 매체의 복제와는 달리 '실물'의 복제로써, 논지의 범위가 다를 수밖에 없다.
자신이 디자인한 머그잔을 3D 프린터 출력자료로 판다고 쳐보자, 구매자는 설계도를 구매하거나, 인쇄할 권리를 구매하여 출력자료를 바탕으로 구입한 디자인의 머그잔을 자신의 집에서 만들 것이다. 그런데, 아무리 각종 보안과 DRM이 걸려있다고 하더라도 방패는 창에 뚫리기 마련이다. 악질적인 구입자가 마음만 먹으면 출력자료를 뜯어낸 뒤에 같은 물건을 수십개 찍어내서 팔 수도 있고, 아예 설계자료 자체를 인터넷에 유포할 확률도 있다.
머그잔 같은 간단한 물건이라면야 웃으면서 넘길 수 있을 문제겠지만 상당한 기술력이 들어간 복잡한 설계의 물건이라면 이야기가 달라진다.[21] 어느 회사의 핵심 설계도가 유출돼 똑같은 디자인과 똑같은 디자인으로 특정 국가에서 매우 값싸게 시장에 판매 된다면 매출 타격은 물론이고 그 회사의 이미지까지도 타격을 받을 수 밖에 없다. 실제로 쓸 수 있을 물건을 출력할 수 있을 정도의 설계도라면 역설계 역시도 간단히 할 수 있다는 말이기 때문이다. 제작사 측에서 보안을 건다 하더라도, 수많은 선례를 볼 때 잘 해야 시간벌이일 뿐 크랙을 완전히 막는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 3D 데이터를 판매한다는 것 자체가 설계도의 유출 확률을 각오하는 일일 수밖에 없는 것이다.
규제와 보안으로도 어느정돈 해결이 가능하겠지만, 정말 근본적인 문제가 해결되지 않는다면 여러모로 문제가 생길 확률이 농후하다.
실제로 Warhammer 40,000의 드레드노트 미니어쳐로 추정되는 3D 프린트 설계도가 Piratebay에 올라왔다가 저작권 침해 신고를 받고 내려온 사태가 발생했다. 플라스틱 미니어쳐 장난감은 적당한 강도만 갖추면 되기 때문에 아래 반론에서 제기하는 문제점에 자유로운 편이고, 지난 몇년간 40K용 미니어쳐는 품질에 대한 향상 없이 원래부터 비쌌던 제품의 단가만 더 비싸지면서 그 비싸디 비싼 3D 프린터용 플라스틱 수지 가격보다도 무게 대비 가격이 훨씬 비싸기 때문에 3D 프린터를 통한 간접적인 암시장이 형성되기에 아주 적합한 환경이 조성된 것이다.[22]
8.1.1. 반론
그러나 이것은 어디까지나 실제 일상생활에서의 사용에 전혀 하자가 없을만한 '''튼튼하고 쓸만한''' 완제품을 출력할 수 있을만한 고성능, 대용량의 3D 프린터 및 출력물질이 '''값싸게 보급되어''' 대중화되고, 기업들이 이러한 3D 프린터 제작용 도면으로 제품을 판매하는 것이 '''제도화, 유통화''' 되었을 때의 문제이지, 현재와 같은 수준의 3D 프린터라면 별 문제는 되지 않을 확률이 높다.
왜인가 하면, 현재의 3D 프린터는 너무나도 비효율적이기 때문이다. 출력 물질의 한계로 복제품의 질과 내구성이 매우 떨어지며 설상가상으로 재료를 분사하고 굳히고 다듬는 번거로운 제작방식 덕분에 제작시간 또한 매우 오래 소요된다. 더군다나 3D 프린터의 출력에 사용되는 특수한 플라스틱은 값이 무진장 비싸다. 또한 제작 방식 때문에 출력물 크기가 프린터 크기로 제한되는 것도 큰 단점.[23][24][25] 이래가지고서야 복제 제작물이 공장제 완제품보다 비싸고 그 크기도 작다보니 말짱 도로묵이다.
덕분에 현재로서는 출력물의 내구성, 제작시간, 비용, 출력 사이즈 등 여러 면을 통틀어봐도 3D 프린터는 불법복제라는 점에서는 전혀 이점이 없다. 굳이 3D 프린터가 아니더래도 입체물에 대한 무단복제는 '''더 효율적이고 효과적인 다른 저렴한 수단들로 오래전부터 행해져왔고 현재 진행형으로도 이루어지고 있기 때문'''.
이미 오래 전부터 정품 프라모델이나 인형 제품을 역설계해 금형을 떠 해적판 장난감을 만들거나 가전제품이나 일용품 등을 무단복제생산하는 일이 비일비재하게 이루어져 왔고, 무기 계통으로 가자면 일개 총기부터 전차에 이르기까지 위성 국가에서 눈대중으로 치수를 일일히 재는 아날로그식 방법으로 리버스 엔지니어링을 하여 비 라이센스 생산한 것의 가짓수만 해도 이미 헤아릴수 없는 수준이다. 현재와 같은 3D 프린터라면 사실상 다른 방식이 더 효율적이고 싸게 먹혀서 프린터를 통한 불법복제 문제를 굳이 걱정할 필요가 전혀 없다. .이러한 일들이 기업-국가 단위로만 이루어지느냐 하면 그것도 아니라서, 개인 단위에서도 이미 오래전부터 프라모델이나 피규어 등을 실리콘과 레진으로 몰드 형틀을 떠 복제하는 기술이 아주 오래전부터 행해져 엄청난 노하우가 쌓여있는 상태이다. 심지어 복제/제작용 장비와 소모재를 전문적으로 파는 시장과 정기 수요층까지 다방면으로 오래전에 생겨 있는 수준.
더군다나 이러한 실제 제품 복제는 단순히 복제자의 장비와 기술의 한계로 인한 제품의 마감과 재질의 뒤떨어짐 등으로 정품에 뒤떨어지는 모습을 가지고 정밀 제품의 경우 그 제품의 성능을 비로소 내는 요소인 내부 전자 부품등이나 정품의 고급 특수 재질, 소모재, 공들여진 도색이나 코팅, 기타 제품 처리 등 단순히 수치적인 역설계 도면만 가지곤 구현할 순 없는 부분이 수없이 존재하는지라 복제한다고 한들 단순히 제품의 케이스나 뼈대를 조잡하게 모방한 허술한 무언가나 혹은 저급의 대채재만 만들수 밖에 없다는 면을 가지고 있다. 껍데기나 겨우 흉내내는, 그나마도 잘 못하는 수준인 메이드 인 차이나 복제품들의 조악함을 생각하면 적당하다. 더군다나 개인이 굴릴 수 있는 3D 프린터가 날고 기어봐야 노즐로 뽑아낼 수 있는 연질 플라스틱이나 경화수지등의 가소성 높은 일원화된 내구도 낮은 소재로만 이루어진 프린터의 정밀도와 용량 한계 수준에 제한되는 조악하고 작은 입체물만을 적당히 제작 가능하다는 점을 생각한다면 그 한계는 명확하다.
결국 3D 프린터의 가장 큰 장점이라면 (일반인들에 대한)[26] 접근성과 편의성인데, 이 역시도 현재로써는 매우 떨어진다고 볼 수 있다.
8.2. 불법 총기 제작?
상기 문단에서 총기 부품 제작이 언급됐듯이, 장차 기술이 발전해 3D 프린터만으로도 온전한 총기를 제작할 수 있게 되거나 하면 인터넷에서 총기 설계도를 다운로드하는 것만으로 너도나도 불법 총기를 제작해 소유할 수 있게 된다는 의견이 있다. 미국처럼 총기 소유가 합법인 나라를 중심으로 오픈 소스 총이 실제로 나와 있다. 이러한 떡밥 덕분에 게임 블랙 옵스 2에서 이 소재를 짤막하게 언급하기도 했으며 [27] , 어드밴스드 워페어 / 와치독 2에서는 아예 3D 프린팅으로 총알을 비롯해 무기를 인쇄하여 사용하게 되는 연출이 등장했다.
3D 프린터로 제작한 리버레이터#s-2.1.[28]
그러나 상술하였듯 현재까지의 3D 프린터는 그 장단점이 명확하며 한계 역시 확연하다. 현재 가장 큰 문제는 그 '''내구성'''으로, 3D 프린터로 제작한 플라스틱 권총의 시험 발사를 해본 결과# 약하디 약한 380탄을 '''간신히 한 번 발사하고 박살 났다'''. 이 정도로 연약한 내구성이라면 차라리 쇠파이프로 만드는 것이 더 낫다. 쇠파이프 두 개와 배관 부품 약간만 있으면 단발식 엽총(뱅 스틱)도 만드는데, 그쪽은 12 게이지 산탄을 쏠 수 있을 정도의 내구도가 있다.
또한 일단 총은 화기(火器)라는 점을 상기하자. 즉 탄환을 쏠 때에 엄청 높은 온도의 불이 순식간에 생겼다가 사라지는데 현재 일반적으로 프린트하는 소재인 플라스틱으로 총을 제작하는 것은 내구성 문제도 있지만 또한 안전할 수 없다. 진짜로 총이 일본 남부권총처럼 발사 중에 폭발할 가능성도 있다.
금속을 3D 프린팅 하는 기업용 제품도 있긴 있고, 이 금속 프린터로 M1911을 복제해서 600발 이상 발사 가능한 내구성 있는 총을 만드는 것을 시연해 보인 케이스도 있다.# 하지만 이것은 개인의 프린팅 용도도 아니고, 상업품의 대량 양산을 위한 용도도 아니다. 프로토타입 설계 부품을 소량 제조해주는 회사에서 3D 프린트 제품의 시연 능력을 검증하기 위해 만든 것으로, 시가 최소 40만 달러에서 시작해서 보통 100만 달러가 넘는 공업용 3D 프린터가 필요했다(거기에 보통 금속 프린터는 고온의 레이저를 사용하는데 이게 전력 소모가 무시무시해서 따로 전기공사도 해야 되고, 한국 같은 경우엔 들여오는데 수입신고, 설치신고 까지 해야 한다.). [29] 아무리 기술이 좋아진다 해도, 이 클래스의 제품이 개인용으로 쉬이 쓰이기는 어려울 것이다. 티타늄 파우더로 프린팅이 가능한 제품도 있긴 하지만 이 역시 우주선 부품 만드는 용도.
현재 그나마 저렴하게 사용 가능한 금속 프린팅 방식은 FDM용 필라멘트에 금속분말을 첨가한 수준의 물건 정도인데 이걸로도 탄약의 폭발을 감당할 수 있을 수준의 총기 부품을 만드는 건 불가능하다. [30]
만일 누군가 진짜로 금속 소재를 이용하고 기업용 고성능 3D 프린터를 가지고 제작한 후에 테러를 감행한다거나 범죄에 이용한다면? 사용자 입장에서도 안전성이나 신뢰성이 보장되지 않은 제품을 사용하는 것보다는 이전의 기술들로 만들어진 제품들을 사용하는 게 나을 것이다. 굳이 대형 3D 프린터로 장갑차를 뽑느니 그 돈으로 도요타 트럭을 사서 갖다 박는 게 테러리스트 입장에서 훨씬 효율적이라는 얘기다. 신뢰성을 보장하는 기술들을 내버려두고서는 굳이 신뢰성이 보장되어 있지 않은 기술로 만들어진 제품을 가지고 행동할 필요는 없기 때문이다. 불법 총기 구하는 데는 그런 기계 값 백분의 일도 안 든다.
게다가 복제 문제가 별거 아닌 게 총기를 만들자고 마음만 먹으면 3D 프린터 없이 집에 있는 수공구 만으로도 총기를 만들 수 있다. 인간은 이미 아주 오래전부터 대장간에서 뽑아낸 화승총 가지고 사람을 죽였으며 현대도 이 전통을 이어받아 중동이나 아프리카 쪽에서는 대장간에서 쇠줄로 철을 갈아서 총을 뽑아내고 있다. 꼭 총을 만드는 것에 높은 지식과 공구를 요구하는 일이 아니기 때문에 아무나 마음만 먹으면 총을 만들 수 있다. 관련 지식은 전부 인터넷에서 구할 수 있으며 위에서 언급한 것처럼 대장간 정도의 수준만 되어도 총을 만드는 것은 어렵지 않다.
3D 프린터를 걱정하기 전에, 3D 프린터에 비하면 한 단계 수준이 낮은 장비인 데스크톱 CNC 머신이나 레이저 철판 재단기로도 부품을 제작할 수 있다. 그리고 그쪽이 훨씬 나은 내구성을 보여주는데, 아무도 데스크톱 CNC와 레이저 철판 재단기를 걱정하지는 않는다. [31]
철판 재단기와 프레스기로 총기를 제작하는 영상
CNC 밀링머신으로 총기를 제작하는 영상
게다가 이러한 복잡한 제작 장비까지 올 것도 없이, 천조국과 같은 총기 허용국이라면 그냥 완제품을 사는 게 더 싸게 먹히고 더 튼튼하다. 총기가 불법인 국가에서도 차라리 암흑의 루트를 이용하는 게 더 싸게 먹힐 판. 현재 '그나마' 쓸만한 금속 출력물을 만들 수 있는 기업용 고성능 3D 프린터가 수 '''억'''에서 '''수십 억'''대를 호가하는 고가의 장비[32] 라는 걸 생각해보면 답은 간단하기 그지없다.
게다가 고성능 SLS 3D 프린터는 현제도 제한적으로만 쓰이는 물건이고 그 목적 또한 개인용이 아닌 보통 산업용인 데다 개인이 일반적으로 쓰는 FDM 방식보다 훨씬 복잡하고 기괴한 가공 난이도를 자랑하기 때문에 [33] 데스크톱 CNC처럼 대중화되는 것보단 난이도가 어렵기 때문에 그들만의 세계로 묻힐 가능성이 높다.
그리고 총기 규제 관점에서 보자면, 3D 프린터로 총을 만드는 것을 걱정하기보다는 그냥 총알, 정확히는 화약을 규제하는 것이 훨씬 쉽고 빠른 해결책이다. 총기 도면을 다운로드할 수 있다고 해도, 강철만큼의 강도를 내는 신소재 출력 재료가 설령 나온다고 해도, '''화약은 다운로드하지 못한다.''' 주어진 재료를 절삭/분사/적층 해서 제품을 제조하는 형식의 현존하는 3D 프린터는 주어진 재료로만 제품을 제조할 뿐 없는 재료를 창조하는 것은 불가능하다. [34] 분자 구조를 바꾸어서 일반 물질을 화약으로 바꾸는 것은 상술한 물질 재조합 장치 레벨에 도달해야 가능하다. 물론 작금의 시점에서는 연구실 레벨에서나 원자 단위로 가능할까 말까이며 시간/자본 대비 비효율의 극치라는 것은 두말할 나위가 없을 것이다. 아직까지는 픽션의 영역이다.
직접적인 총기 복제 이외에도, 총기 부속물 복제가 문제가 된다고 하는 의견도 있다. 민수용 반자동 총기를 '''자동사격이 가능하도록 개조'''할 수 있는 리시버 부품이던가 하는 것이 그것이다. 전 세계적으로 반자동기능만 살아있는 민수용 반자동 총기는 대부분 리시버에 수정을 가해 반자동만이 선택 가능하게 만드는데, 이게 더 이상 먹히지 않는다면 범죄조직이 간단하게 반자동 총기를 사서 자동 총기로 개조할 수 있다는 뜻이고, 이는 정부기관의 대처능력을 크게 떨어뜨린다는 것으로 연결된다는 것.
그러나 이러한 자동 개조 문제 역시 반론이 있다. 위에서 언급했다시피 이러한 부품은 만들려 든다면 굳이 3D 프린터가 아니더래도 CNC 머신이나 기타 다른 수단으로 얼마든지 제작이 가능한 상황이고, 플라스틱으로 총기 부품을 만들어봤자 그 내구력은 이미 위에서 말한 바 대로 빈약하게 그지없고, 또 자동사격 기능이 삭제된 민수용 총기에 약간 손을 봐서 자동사격이 가능하도록 합법 혹은 불법으로 개조하는 것은 흔히 행해지는 일이라는 것. 미국엔 특수부품 이 딴 거 없이 단순히 고무로 된 밴드나 스프링, 플라스틱 링 등을 총에다 적당히 끼워 엮어 맞춰 준 자동 총기화하는 묘기를 부리는 일이 매우 흔하다. [35] 게다가 반자동 총기를 손쉽게 구매 가능한 수준으로 총기가 굴러다니는 국가라면 이러한 걱정은 사실상 주객전도라고 볼 수 있다. 3D 프린터 출력용 총기 부품을 규제하느니 차라리 총기와 총탄류를 규제하는 게 더 빠르다. 게다가 어떻게 규제를 한다고 하더라도 날 놈은 날고 길 놈은 기는 게 세상 만사이다. 범죄조직이 언제 법률 같은 걸 신경 쓰던가? 그리고 범죄조직이 대량의 자동화기를 필요로 할 정도면 직접 제작보다는 그냥 암시장에서 구하거나 밀수해 오는 게 더 싸고 쉽다.
게다가 이렇게 뽑은 부품들 또한 매우 처참한 퀄리티를 자랑해서 한 발도 제대로 못 쏴보고 터지는 상황이다. [36] 이는 재료와 관련된 문제이기 때문에 해결하려면 엄청난 비용이 들어가는데 그럴 돈이면 그냥 CNC로 가공하는 게 더 저렴할 지경이다.
그리고 발사형 무기를 만든다는 것 자체를 따진다면 굳이 3D 프린터나 화약이 쓰이는 총일 필요도 없고 석궁의 발사 원리만 이용해서 총 모양으로 만들어서 발사해도 잘만 발사된다.
일본에서 3D 프린터로 총기를 만든 20대에게 징역 2년의 실형이 선고되었다. 재판부는 “3D 프린터를 이용한다면 누구나 총을 만들 수 있는 것이 실증됐다.”면서 “모방성이 높고, 형사책임이 무겁다”라고 판결 이유를 밝혔다. 일본의 경찰 과학수사연구소는 이 2정의 권총이 실탄 발사가 가능하고 살상능력이 있다고 감정한 바 있다.
추가로 단순한 내구도나 비용의 문제만 신경 쓰면 놓치기 쉽지만 불법 총기에 있어서 3D 프린터의 가장 큰 장점은 비용과는 별개로 추적 불가능한 1회용 총기의 생산이 가능하다는 데에 있다. 이른바 총기 살해에서 범인의 추적은 해당 살인 흔적으로부터 총기를 식별하고 유통과정을 추적하는 방식이 많으며 이에 따라 많은 범죄자들은 추적 불가능하게 총기 식별번호를 지워내거나 추적하기 어려운 총기를 찾곤 한다. 문제는 3D 프린터를 사용해 만들어지는 총기는 그 내구도가 낮고 비용은 높을지언정 사실상 기존의 총기 추적 방식이 전혀 먹히지 않기 때문에 오히려 불법 무기로써의 가치는 더 높을 수 있다.[37] 실제로 이런 문제 때문에 필라델피아에서는 2019년 12월경 3d인쇄된 미등록 총기 금지법안 등록에 투표된단 기사가 올라오기도 했다.
또한 총기에 대한 프린팅 문제는 관련 업계에서도 충분히 인지하고 있는 문제들이기 때문에 충분히 신경을 쓰고있는데, 대표적으로 유럽의 3d프린팅 회사인 Dagoma는 총기 파일들을 쓸모없게 만들기 위해서 가짜 부품 수백개 파일을 의도적으로 배포하거나, 총기 파일을 탐지할 수 있는 소프트 웨어를 개발하고 있다.
다만 어떤 기술이든 간에 총기뿐만 아니라 다른 범죄에도 [38] 쓰일 수 있다는 건 미리 고려해둬야 된다. 즉 단순한 기우로만 넘기기 이전에 이를 경계하고 미리 제도를 정비할 필요성은 충분히 있다.
9. 장점
여러 가지 단점투성이인 3D 프린터가 기존의 제작방식에 비해서 확실히 우위를 차지하는 점이 있다.
- 부품 수가 줄어든다.
재료를 깎거나 주조하는 것으로는 자유롭게 모양을 낼 수 없기 때문에 가공 기계가 허용하는 형상으로 부품들을 쪼개서 제작하고 그것을 다시 조립해야 한다. 조립을 위한 볼트 하나하나도 모두 부품이 되고 그것들을 체결하기 위한 마운트 홀을 내는 것도 부품수 증가에 일조한다. 3D프린터는 부품의 가공 자유도가 대단히 높기 때문에 아주 적은 수의 부품만으로, 제품에 따라서는 단 하나의 부품만으로 완성할 수 있다.
- 제작 공정이 줄어든다.
부품 수가 줄어들어서 발생하는 필연적 효과. 조립 중 발생할 수 있는 여러 불량 요인도 같이 사라져 완제품의 불량률을 획기적으로 낮출 수도 있다. 이뿐만 아니라 제품 완성에 들어가는 공정 자체가 짧아진다. 플라스틱컵을 예를 들어 기존의 경우, 컵 자체를 디자인/설계하고 몰딩이나 금형틀을 만들기 위해 그 설계를 반대로해서 틀의 설계를 한다. 그리고 그대로 금형틀을 가공하고, 그 금형틀을 사용해서 사출이나 프레스로 찍어내어 필요하다면 손잡이 등을 추가로 용접같이 결합시켜야한다. 하지만 3D 프린터는 컵을 설계하고 출력하면 끝이다. 손잡이 역시 붙어있는 상태로 바로 출력이 가능하다. 후술된 단점에서 반복해서 나타난 논리적 허술함처럼 최종단계의 제작/가공과정만 단순히 비교할 것이 아니라 전체 과정을 비교하면 단점이 단점이 아니며, 3D 프린터의 공정과 시간에 압도적인 장점이 있다.
- 무게 및 부피를 줄일 수 있다.
부품들을 서로 결합하기 위한 볼트, 너트, 마운트 홀 등이 전부 생략되기 때문에 그것들이 차지하는 무게와 부피를 줄일 수 있다. 무게에 특히 민감한 항공기용 부품의 경우 이 장점이 매우 크게 작용해서 기존에는 불가능했던 여러 가지를 가능하게 만들어준다. 로켓 등 우주발사체의 경우 3단짜리를 2단으로 줄일 수도 있고 같은 단수에 더 무거운 페이로드를 올릴 수도 있다.
- 기존의 작업으로는 제작이 불가능한 제품이 제작 가능하다.
공작기계로는 절대로 만들 수 없는 형상의 물건을 제조할 수 있다. 예를 들어 공 속의 공 같은 것이다. 기존 방법으로는 반구를 만들어서 접합이나 용접을 해야 하지만 3D프린터는 그냥 통째로 뽑아낼 수 있다.
- 작업 시간과 비용이 줄어든다.
부품의 제작시간이 오래 걸리는 것은 3D 프린터의 단점이 분명하지만, 부품이 아닌 제품의 경우에는 얘기가 달라질 수도 있다. 수천 개 이상의 부품을 조립해서 완제품을 만들어 내는 경우 개별 부품의 제작시간보다 조립시간이 훨씬 길어지게 마련이다. 특히 다품종 소량 생산으로 갈수록 이 현상이 두드러진다. 금형을 필요로 하는 사출, 프레스 제품은 소량 생산할 경우 금형부터 제작할 필요가 없는 3D 프린터 쪽이 훨씬 생산시간과 비용을 절약할 수 있으며, 자신이 설계한 것을 싼 비용으로 목업으로 만들 수 있다. 또한 CNC 등 절삭가공에 반드시 필요한 지그 작업을 하지 않아도 된다. 더불어 제품 생산에 있어서 관련 지식이나 기술이 없이도 제대로 된 품질의 제품을 생산할 수 있게 되어 인건비도 줄어든다.
- 작업난이도가 CNC보다 상당히 낮다.
CNC가 아무리 기계가 알아서 가공한다지만 절삭이 완벽히 자유롭지 못하기 때문에 가공기계가 허용하는 조건[39] 을 맞춰서 설계를 해야 한다. 반면 3D프린터는 허용하는 형상이 CNC에 비해 훨씬 자유롭다. 사실상 중력과 내부공동의 후처리에만 신경쓰면 된다.
- 기존의 작업 방법보다 비교할 수 없을 만큼 안전하다.
시간이 많이 걸려서 그렇지 절삭 작업이 없기 때문에 절단 사고가 날 일이 전혀 없다. 물론 대형 부품을 프린팅하는 중에 부품이 자기 하중에 의해 붕괴하거나 레이저소결식 프린터에서 레이저 산란광에 의한 사고가 발생할 수 있으므로 다른 공작 방법 대비 상대적으로 안전하다는거지 가전제품 수준으로 안전한 것은 아니다. 특히 3D프린터는 장시간 쉬지 않고 동작하는 특성이 있어서(열팽창이나 표면경화 등의 문제로 중간에 임의로 작동을 멈출 수 없다) 작업자가 위험에 노출되는 시간이 훨씬 길다.
10. 단점
위의 반론들에서 세세히 언급되었다시피 아직까지는 기술적 문제가 산적해 있다.
- 시간
3D 프린터는 마치 등고선을 입체화하는 작업처럼 미세한 높이의 매질을 층층이 쌓아 올려 구현화하는 방식이기 때문에 물건 하나를 출력하는데 시간이 끔찍하게 오래 걸린다.[40] 1개의 제품을 구현하기 위해서는 제품의 크기에 따라 다르지만 FDM(FFF)는 약 손바닥만한 크기가 4-6시간 이상이며, 속도가 빠른 다른 방식들은 세척 및 경화 작업까지 감안하면 오래 걸린다. 물론 소프트웨어적인 최적화와 프린터들의 상향평준화로 과거에 비해 매우 빨라졌지만, 아직도 많이 느리다.[41]
- 비용
비용도 만만치 않게 든다. 3D 프린터 자체가 몇 억대를 오가는 고가 장비이며 프린팅하는 재료 자체도 특수한 것을 쓰기 때문에 비용이 만만하지 않다. 다만 FDM과 광경화방식의 경우 현재는 중국산의 범람과 상향평준화로 가격대가 다양해져 프린터는 싼 것은 몇십만원,극단적으로 십만원짜리도 있고, 재료 또한 중국산이나 국산은 꽤 값싸게 구할 수 있다.
웬만한 모델링을 3D 프린터로 구현하려면 한 개에 수십만원 단위는 우습게 깨진다. 피규어 한 개의 모델링을 구현하는 데 비슷한 기업제 완성품 피규어 가격 몇 배 이상의 비용이 발생할 수 있다.[42]
웬만한 모델링을 3D 프린터로 구현하려면 한 개에 수십만원 단위는 우습게 깨진다. 피규어 한 개의 모델링을 구현하는 데 비슷한 기업제 완성품 피규어 가격 몇 배 이상의 비용이 발생할 수 있다.[42]
- 엄격하게 요구되는 환경
또한 주로 쓰이는 FDM 방식의 필라멘트 중 ABS는 수축이 심하여 바닥에 안착이 안되거나 출력 중에 베드에서 떨어지는 등, 여러 어려움이 있으며, 이를 해결하기 위하여 히트 베드를 사용하고 몇몇 사람은 ABS Juice를 베드에 도포하거나 풀을 바르는 등 각양각색의 방법을 동원하게 된다. 게다가 베드에서 떨어지는 것을 막더라도 출력물 자체가 갈라지는 경우가 많아 PLA와 같은 재료를 재외하면 온도 유지를 위한 챔버가 반필수적이다.[43]
- 내구성 및 신뢰성
완성품의 내구성도 그렇게 신뢰성이 높지는 않다. 보통 사용되는 매질을 이용한다면 PVC 이하의 내구성을 가진다. 하지만 의외로 구현가능한 정밀성은 높다. 물론 정밀성은 3D 프린터의 가격에 비례한다. 가정용이나 저가품, DIY 제품은 정밀성이 떨어질 수 밖에 없다. 저가형 3D 프린터로는 정밀 부품은 꿈도 꾸지 말아야 하며, 피규어 등 오덕 제품도 제품성형 시간을 월등히 뛰어넘는 후처리 작업 및 연마 작업을 각오해야 한다. 가장 문제가 되는 것은 매질이 층층이 쌓이면서 생긴 단차와 가공오차인데 저가형으로 갈수록 심해지기 때문이다.[44] DIY 제품이나 상당수의 몇백만원 대 저가형 제품은 정밀도가 필요없는 컵이나 화병 같은 단품 제품의 제작에 머물러 있는 장난감 수준인 것이 많다.[45] 단, 기술에 따라 달라질 수 있다.
- 절대 "만능이 아닌" 3D 프린터[46]
세간의 인식과는 다르게 정말 큰 문제는 소재가 국한된다는 것이다. 소재를 자유롭게 선택할 수 없다는 것도 큰 단점이거니와, 1대의 3D 프린터로 하나의 기계 완제품을 조형한다고 했을 때 사용할 수 있는 소재는 1종이지만 그 기계가 필요로 하는 소재는 그 이상일 수 있다는 이야기이다. 가령 고무동력 장난감 차를 만든다고 했을 때 동력용 고무줄은 만들 수 없다는 것. 이게 간단한 문제가 아닌게 얼추 비슷해 보여도 용도가 다른 소재들이 넘쳐나는데-당장 강철만 해도 KS나 ISO에 등록된 종류가 몇인지 생각해 보자-이것을 하나로 통일하여 제품을 만들어야 한다는 것이다.[47] 그러므로 아직까지는 상당수의 기업이나 연구단체에서는 R&D 수준에서 3D 프린터를 모델링 테스트 정도의 용도로 사용하고 있으며, 3D 프린터를 이용한 양산작업은 일부 다품종 소량생산 부품을 제외하고는 경제성이 없어도 너무 없기 때문에 고려하지 않고 있다.
- 환경
프린팅 과정에서 발생하는 가스와 분진, 소재의 안전성 문제도 남아있다. FFF(FDM) 방식의 프린터에서 대중적으로 사용되는 ABS는 말할 것도 없고, 옥수수에서 추출하여 비교적 안전하다고 하는 PLA도 필라멘트로 가공하는 과정에서 첨가되는 첨가물이 문제가 된다. SLA/SLS 방식의 프린터에서 사용하는 레진은 뭐...[48] 참고 기사1 참고 기사 2 참고 기사 3
그러니, 프린팅을 할 때는 독립된 공간에 두고 창문을 열어서 환기를 하도록 하고 마스크를 착용하도록 하자. 밀폐 챔버가 있는 일부 3D 프린터 제품엔 이러한 문제점을 개선하기 위해 공기필터가 달린 제품들도 있다. 하지만 그렇다고 플라스틱 냄새나 유해한 성분을 완전히 차단해 준다고 보장할 수 없으니 상술한대로 장비는 환기가 용이한 독립된 공간에 설치할 것을 권장한다.
그러니, 프린팅을 할 때는 독립된 공간에 두고 창문을 열어서 환기를 하도록 하고 마스크를 착용하도록 하자. 밀폐 챔버가 있는 일부 3D 프린터 제품엔 이러한 문제점을 개선하기 위해 공기필터가 달린 제품들도 있다. 하지만 그렇다고 플라스틱 냄새나 유해한 성분을 완전히 차단해 준다고 보장할 수 없으니 상술한대로 장비는 환기가 용이한 독립된 공간에 설치할 것을 권장한다.
또한 소프트웨어를 불법 복제하듯 공개되지 않은 3D 모델링 파일을 무단 복제해 자신의 것처럼 쓸 수 있다. 그러나 이런 행위는 당연히 엄연한 저작권 침해 행위이다.
다만 이 단점들은 시간이 해결해주는 것이 대부분이다. 이미 몇가지는 이 문서가 작성한 이후로도 계속 해서 발전해왔고, 이제 제작대상에 따라 문제될 것이 없는데? 라는 수준까지 해결되어가고 있다.[49] 다만 바로 위에서 제시한 불법 복제, 저작권 문제만이 앞으로 해결해나가야하는 가장 큰 문제일 것이다.
11. 자매품: 3D 스캐너
바늘 가는 데 실 간다고, 3D 프린터가 있는 만큼 3D 스캐너도 존재한다. 모델링한 파일을 바탕으로 실제 형상을 만들어내는 3D 프린터와는 반대로 이미 존재하는 사물의 굴곡에 대한 깊이 정보를 가져와서 3D 형태의 데이터를 만들어내는 역할을 한다. 접촉식과 비접촉식으로 나뉜다.
대표적으로 인텔 리얼센스 , 키넥트 가 있다.
12. 여담
- 정확히 말하면 3D 프린터는 '인쇄'를 하는 것은 아니므로 흔히들 말하는 프린터의 정의와는 다르지만, 작동 메커니즘이 유사한데다 컴퓨터의 데이터를 현실의 매체로 내보낸다는 기본 레퍼토리는 비슷하기에 프린터의 범주에 들어간다. 그리고 좀 더 엄밀하게 따져보자면 기존의 인쇄에도 '두께'나 '높이'의 개념이 없진 않으며, 이 분야의 특수 인쇄에서는 같은 위치에 모양을 조금씩 바꿔가며 계속 적층하는 방식으로 '두께'를 만들어내는 데, 결국 3D 프린팅과 완전히 같은 방식이라고 할 수 있다.
- 기존의 CNC 머시닝도 3D 모델에서 바로 출력물을 뽑을수 있어서 사전적으로 포함은 되지만 보통 3D 프린트라고 하면 기존의 Subtractive Manufacturing[50] , 그러니까 깎아서 만드는것 말고 Additive Manufacturing(AM)[51] , 즉 쌓아가면서 만드는걸 의미한다. 둘 다 섞은 하이브리드 방식도 물론 포함된다. 네이버캐스트에서 다룬 적이 있는데, 읽어 보면 도움이 된다.
- 상술한 하이브리드 방식이 이미 몇해전부터 3D금속프린터의 단점을 상쇄하기 위해 꽤 쓰이고 있다. 거칠게 대신 빠르게 금속재료를 소결시켜 완성형태에 가장 가까운 적당한 형태를 만들고, 3D프린터의 단점 중 하나인 적층 때문에 표면에 단차가 생기는 것을 CNC 머시닝으로 후가공해버리는 것이다. 현재로써 가장 정밀도가 높으면서 제작속도를 보장할 수 있는 방식이다.
- 3D 프린터를 통해 인류에 공헌하고자 하는 사람들도 있다. "Not Impossible" 사의 과학자들과 공학자들이 남수단 내전으로 인해 팔이나 다리를 잃은 사람들에게 의수, 의족을 만들어 주는 것. 기존의 방식과는 달리 3D 프린터를 사용하면 단 몇 시간 만에 쓸만한 의수가 나온다고 한다. 게다가 3D 프린터로 만드는 의수는 경제적으로도 기존의 의수에 비해 1/3 ~ 1/8 수준까지 저렴하다고. 다만 내구성 자체는 아무래도 떨어진다. 이를 위해 해당 회사에서는 재료수급을 위한 모금운동이 진행 중이라고 한다. 관련 블로그 포스트
- 3D 프린터를 이용해서 집을 만드는 회사가 등장했다. 6m 높이의 집을 짓는 프로젝트를 시작했다. 집주인이 원하는 어떤 형태로든 제작이 가능하다는 점을 장점으로 내세운다. 다만, 제작까지 3년이 걸린다는 게 흠... 관련기사 중국에서는 하루 10 채의 집을 짓는 영상이 올라왔다.
- 겁스의 TL11에서는 플라스틱뿐만 아니라 재료공학적 기초 원소들을 배합한 nanopaste를 원료로 해서 금속, 생체조직 뿐만 아니라 아예 기계장치까지 "인쇄"할 수 있는 장비가 등장한다. 이러한 장비가 실제로 개발된다면 진짜로 '지적 재산권이 물리적 재산권과 같은 의미가 되는' 일이 실현될듯. 테크 레벨/겁스 4판 참조.
- 콜 오브 듀티: 어드밴스드 워페어에서 3D 프린터 소총이 등장한다. 원리는 자세히 나타나진 않았지만 총알을 계속 프린트를 해주면서 탄창을 바꾸는 것이 아닌 다시 꽉채워주는 재장전 방식이다. 재장전을 볼트액션처럼 재장전만 하기에 교체시간을 많이 줄일수있고 남아있는 총탄은 그대로 쓰이면서 꽉찬상태로 되는 방식이기에 아주 좋은 아이디어로 보인다. 단 예비총탄들이 30씩 이하면 프린트하는 데 시간이 걸리므로 총탄이 거의 사라지면 재장전시간이 꽤나 길어진다는 단점이 있다.
물론 어디까지나 게임이라 가능한 것이지, 현실적으로는 실현하기 어렵다. 현재의 기술로 물질의 분자 구조를 변형해서 화약을 만드는 것은 불가능하므로 탄환을 인쇄하는 3D 프린팅 탄창이라면 탄두/탄피용 금속 소재 말고도 별도로 탄피 내부에 넣을 화약을 별도로 적재해야 할 것이다. 즉 재료가 이원화되는 단점이 생긴다. 게다가 금속 프린팅은 대체로 절삭/용접 가공으로 이루어지는데, 탄두와 탄피는 금속이므로 해당 공법을 적용해도 별 문제가 없겠지만 화약에 이 같은 공법을 적용하기는 불가능하므로 금속 프린팅 공정으로 생산된 탄피에 별도로 화약을 채우고 탄두를 봉입하는 별도의 공정이 더 필요하다. 이러한 복잡한 구조를 지닌 물건을 탄창 사이즈로 소형화해 보병용 총기 내부에 탑재하는 것은 실질적으로 큰 무리가 따를 것이다. 게다가 적당한 크기로 만들 정도로 기술력이 발달한다고 하더라도, 인쇄용 카트리지를 일정 주기로 교체해야 한다면 탄창을 교체하는 것과 전혀 다를 바가 없어진다.[52] 오히려 복잡하기만 하고 신뢰성 면에서는 훨씬 떨어지는 물건이 탄생하는 셈이다.
매스 이펙트 시리즈에서 사용되는 무기들은 위의 3D 프린터 소총과 비슷하게 소총에 내장된 금속 덩어리에서 탄자를 깎아서 발사한다는 설정이 있지만 이쪽은 레일건과 비슷하게 작동하므로 그나마 화약을 사용하는 소총보다는 합리적이다. 다만 게임 밸런스 측면에서 연사시 과열이 일어나 식혀줘야 한다거나 탄창 대신 열을 식히기 위해 히트 싱크를 교체해야한다는 설정도 있다.
매스 이펙트 시리즈에서 사용되는 무기들은 위의 3D 프린터 소총과 비슷하게 소총에 내장된 금속 덩어리에서 탄자를 깎아서 발사한다는 설정이 있지만 이쪽은 레일건과 비슷하게 작동하므로 그나마 화약을 사용하는 소총보다는 합리적이다. 다만 게임 밸런스 측면에서 연사시 과열이 일어나 식혀줘야 한다거나 탄창 대신 열을 식히기 위해 히트 싱크를 교체해야한다는 설정도 있다.
- 좀 더 다양한 정보를 찾는다면, 2014년 7월 17일에 방영한 KBS1 다큐 파노라마 '디지털 미래 경제 1편 - 3D 프린팅, 새로운 제조 혁명'을 꼭 보길 강력히 권한다. 3D프린터가 아직 최신기술이라 다큐들이 많지 않고, 해당 다큐가 최근에 방영되어서 최신 기술 소개는 물론 앞으로의 전망까지 꽤 폭넓은 내용을 담고있다.
- 일렉트로마트에서 판매한다. 가격은 좀 쎄다. 혜자스러운 특징의 일렉트로마트임에도 불구하고 만만한 가격이 아니다. 최소 60만원부터 가격대가 시작되며 500만원대도 존재한다.
- 3D 프린터의 비싼 가격이 부담된다면 출력 대행업체를 이용하는 것도 가능하다. 3D 모델링 프로그램으로 만든 모델 파일이나 설계 도면을 업체측에 보내주면 출력 작업을 하여 결과물을 택배로 배송하는 방식이다. 단, 업체마다 출력 비용이 다르며, 출력물 개수당 5만원 이상을 요구하는 가성비가 떨어지는 경우도 있으므로 주의가 필요하다.
- 2020년 들어 FDM 프린터를 자주 사용하던 학교 교사 3명이 육종암 진단을 받았고 이들 중 1명이 세상을 떠났다. 이로 인해 유해성 논란이 크게 번지고 있다. 다만 다수의 3d 프린터 사용자 중 전세계에서 국내의 교사 3명에서만 육종암 관련 논란이 나온다는 점, 또한 육종암이 희귀병이며 환경적 요인이 없는 유전병이라는 점, 교사 중 두명은 3d 프린터 때문이라고 생각하지 않는 점, 교사들보다 몇배에서 몇백배는 더많이 쓰는 사람들이 매우 많은데 그중 그들을 제외하고 아무도 육종암에 걸리지 않은점, 최초의 기사가 찌라시가 대부분인 오마이뉴스에서 나왔다는 점에서 기사의 신뢰성은 매우 낮다. 게다가 3d 프린팅 커뮤니티에 시도때도 없이 기사를 가져와 정작 커뮤니티에서는 공포 마케팅, 조회수를 위한 기사로 취급되고 있다. 일각에서는 산재를 위해 기사화했다는 추측까지 나오고 있다.
13. 관련회사
13.1. 국내
- ㈜한국기술 3D시스템즈 유통사
- (주)모멘트 3D프린터 제조사
- 큐비콘 3D프린터 제조사
- 신도 3D프린터 제조사
- 대건테크(MYD) 3D프린터 제조사
- 캐리마 3D프린터 제조사
- 크렐로 온라인 3D 출력소
- 글룩 3D 출력소
- (주)쓰리디아이템즈(3DITEMS) 3D 출력소
- (주)스텔라무브 3D 출력소, 3D프린터 제조사
- 프로토텍 스트라타시스 유통사
- (주)센트롤 3D프린터 제조사
- 코봇-후처리 장비
13.2. 해외
- HP Inc.
- Creality3D FDM 3D 프린터
- Anet3D FDM 3D 프린터
- 메이커 봇 [53]
- 폼랩스
- 3D 시스템즈
- 스트라타시스
- 조트렉스 (Zortrax)
- 얼티메이커(Ultimaker)
- BQ
- Prusa Research
- Printrbot
- 플래시포지 FDM 3D 프린터(FLASHFORGE)
- 코다마(Kodama)
- Velo 3D
- 미스미 - 기계 정밀 부품 회사로 부품 수급에 많이 쓰인다.
14. 둘러보기
[1] 가로, 세로와, '''높이'''[2] 이미 3D 프린팅으로 집을 짓고 있다.[3] 까놓고 말해서 어떤 특수한 걸 요구하는 게 아닌 이상 일반인들이 무언가를 원한다면 그냥 사서 쓰는 게 최소 몇 배에서 수십 배는 싸다.[4] 3D 모델이란 것 자체부터 있는 모델을 가져다 쓰는 게 아닌 이상 그냥 이거 만들고 싶다고 아무나 대충 만들 수 있는 것도 아니고, 완성품의 도색이나 마감처리 같은 부분까지 넘어가면 일정 이상의 손재주나 감각까지 요구하게 된다.[5] 지금 정식홈페이지에서는 구할 수 없다.[6] 액체나 녹인재료를 굳히는 방식을 사용하는 3D프린터를 칭한다[7] 정말 쉽게 부서진다. 그나마 잡아주던 플라스틱 풀이 전부 날라가고 전체 부피의 60% 정도만 금속이 차지하고 있다.[8] 분말이 균일하게 깔리지 않으면 출력물의 품질에 문제를 일으킨다. 따라서 3D프린팅용 분말재료는 크기(일반적으로 20~45㎛)와 형상이 균일한 구형 분말을 사용한다.[9] 대부분의 장비 가격이 1억은 그냥 넘어간다. 소재의 경우도 금속의 경우 아토마이즈법으로 만들어진 분말에서 약 10% 정도만 3D프린팅에 사용하기 적합할 정도로 생산 수율이 떨어져 가격이 통상적인 금속 분말에 비해 매우 비싸다. [10] DMLS(direct metal laser sintering)라고도 불린다.[11] 가정용 DLP 프린터도 보통 '''100 마이크로미터 단위'''로 출력할 수 있는 사양으로 나온다. 다만 실제로 인쇄해보면 제조사가 빛샘현상에 대해 고려했는지 여부에 따라 품질이 매우 달라진다.[12] 금속 3D 프린터의 원리는 용접과 유사해서 금속이 국부적으로 용융되고 급랭되어 응고되는 방식이라 마치 용접물처럼 내부적으로 잔류응력 등이 생기고, 또 층이 존재하다 보니 취성, 즉 깨지는 특성이 발현하기 쉬워 열처리 등의 후처리를 해주지 않으면 그냥 금속덩어리를 깎아서 가공하는 CNC 방식보다 약한 경우가 많다.[13] 일부 금속재료들은 이 급랭특성을 이용해서 적절한 열처리와 후처리만 해주면 기계적 특성이 매우 우수한 제품을 뽑을 수 있다. 사실 생각해보면 출력과정에서 발생하는 급랭현상은 쉽게 말해 담금질과 유사하며 실제로 금속 3D프린터로 출력한 금속 제품에서 관찰되는 미세조직은 일반적으로 경한 특성을 가지는 급랭조직과 유사하게 나온다. 담금질 항목에 가보면 알겠지만 담금질 공정만 해서 바로 쓰는 것이 아니라 보통 템퍼링이라는 추가적인 열처리를 해서 취성을 개선해서 사용한다. 정말 단순하게 말하면 금속 3D프린팅의 경우도 이와 비슷하게 열처리가 필요하다고 보면 된다.[14] 금속 3D프린터에 사용되는 분말은 유동성이 좋은 구형 분말이 사용되기 때문에 주로 gas atomization이라고 하는 방식으로 제조한다. 문제는 이 제조법만으로도 소모되는 비용이 큰데 여기에 한 술 더 떠서 적절한 크기의 분말들만 선별해서 써야되므로 수율마저 떨어져 가격이 매우 비싸다. [15] 재질과 크기, 업체마다 다르겠지만 SLM 방식으로 SUS316L 스테인레스 재질을 사용해 100원짜리 동전만한 물건을 출력의뢰한다 할 때 10만원이 넘는 견적이 나올 수도 있다.[16] 미래의 속도를 따라잡는 힘 TQ 기술지능/정두희 지음/31~32p에서 발췌[17] 작게는 특허권에서 크게는 대규모 전산장치나 그 전산망에 넣고 돌릴 정보까지[18] 이론적으로 3D프린터가 자기 자신을 프린트하는 게 가능하다. 따라서 두 대만 있으면 프린터가 몇 번이 고장나든 상관이 없다. 둘이 동시에 고장나더라도 같은 부분이 동시에 고장난 게 아닌 한 한 쪽의 부품을 빼서 다른 한 대를 수리하고, 고장난 부품을 인쇄한 뒤 둘 다 수리하는 식이다.[19] 반대로 액체나 분말을 이용한 방식 중에는 중력이 없으면 쓸수 없는 것도 있다.[20] 이론적으로는 지금도 가능하다. 금속3D프린터로 철근구조를 프린트해버리고 위에 콘크리트프린터로 채우는거다. 하지만 상술했듯이 금속프린터는 분말 가격의 문제 등이 산적해있다. 정말로 미래를 조금 더 지켜봐야 할 것이다.[21] 현재 3D 프린터 기술력으로는 전자기기를 똑같이 출력할 수는 있어도 작동 시키지는 못한다. 그러나 추후에 3D 프린트 기술력이 성장함에 따라 대두될 문제이기도 하다. 실제로 고분자 반도체가 상용화되면 잉크젯 프린터처럼 회로를 인쇄해 찍어낼 수 있게 된다. 관련기사 3D 프린터에 회로 인쇄기를 함께 장착한다면 전자제품을 '''인쇄해''' 만드는 세상이 올수도 있다.[22] 특히 부피는 다른 미니어쳐와 비슷하지만 모델에 붙은 규칙 때문에 비싼 스페셜 캐릭터가 복제 대상이 될 가능성이 있다. 누군가 스캔을 하기만 한다면...[23] 보급화를 눈앞에 두고 있다고 해도 보급형 3D 프린터는 출력물 사이즈가 정말 쥐꼬리만하다.[24] 하지만 현재 현실은 앞의 주석과는 달리, 가장 저렴하게 만들 수 있는 Prusa i3 kit이 어지간한 완제품 보급형 프린터보다 큰 출력물을 만들 수 있다. Printrbot Simple Metal이 150mm x 150mm x 150mm 사이즈를 만들 수 있는 반면, Prusa i3 kit으로 조립한 프린터는 보통 200mm x 200mm x 200mm가 기본이다. 또한 kossel delta로 대표되는 델타형도 프린터 가동 반경은 150mmø 정도 지만, 프로파일 3개만 교체해주기만 해도 프린트 가능 높이는 쉽게 늘릴 수 있다.[25] 비록 이러한 키트형 프린터들이 훨씬 적은 가격으로 더 큰 베드 면적을 가진 제품들이라고는 하지만 키트인 만큼 조립하는 사용자의 손재주에 따라 정밀도가 크게 갈리며 3D 프린터는 단순히 베드 크기 뿐만 아니라 출력 정밀도 또한 크게 고려해야 하는 요소인 만큼 키트형 프린터가 우위를 차지한다고 보기는 힘들다.[26] 엄청난 고압의 전력과 프린트용 특수 소재, 추가부대시설을 요구하는 억대의 공장용 장비 수준까지 가면 이미 현재도 가능한 레벨이지만, 일반인들이 이런 장비를 만지기는 쉽지 않다. [27] 거대 연구소로 위장한 테러리스트 기지에서 미군 국방 네트워크를 해킹한 자료로 미군의 돌격소총부터 무인 탱크나 무인 비행기를 위시한 전투병기, '''제트팩'''등을 거대한 CNC 3D 프린터로 대량 양산하고 있었다.[28] 공이 부분만은 금속인데, 이는 플라스틱으로 제조를 못해서가 아니라 플라스틱으로 만들면 금속 탐지기에 걸리지 않기 때문에 규제 대상이 되므로, 일부러 금속으로 제작해서 미국 주류·담배·화기 단속국의 승인을 받기 위한 꼼수를 부린 것이라 한다.[29] 예를 들어 자동차 부품을 찍는 산업용 3D 프린터는 본 장비와 부대 장비 무게만 몇 톤에 달하고, 설치할 곳 바닥에 기초 공사까지 해야 한다. 산업용 3상 전원도 설치하여야 하며 설치하는 데만 해외 제조사 기술진 3명이 1주일 정도 걸린다. 기술진 설치-기술료만 천여만 원 선.[30] 왜냐면 어차피 아무리 해봤자 FDM특성상 녹여서 점착이 가능한 플라스틱이 원재료인 만큼 그 한계를 넘을 수 없다.[31] 왜냐면 데스크톱 CNC의 운용 난이도가 3D 프린터보다 훨씬 어려운 데다 가격도 일반인이 만져볼 수 있는 수준이 아니기 때문에 3D 프린터보다 덜 알려져서 그런 것뿐이다. [32] 덜렁 출력 장비만 사면 되는 게 아니다. 소모품 공급기, 세척 장비 등 부속 장비 또한 크기가 어마어마하고 대부분 장비에는 전용 전원이 필요하다. 가정용 전기로는 가동이 되지 않는다. 그리고 출력을 위한 전용 소프트웨어, 숙련된 3차원 모델/가공 전문 인력이 필요하다. 불법 무기 사는 건 그런 거 운영할 돈의 백분의 일이면 된다.[33] 일반적으로 그냥 레이저로 적층 하기만 하면 강도가 제대로 안 나오기 때문에 별도의 열처리 시설이 붙어있는 경우가 많다.[34] 다만 흑색화약 같은 원시적인 화약의 경우에는 만드는 법만 알면 슈퍼마켓에서 구매할 수 있는 물건들로도 충분히 만들 수 있다. 현대에 쓰이는 무연화약에 비하면 불완전 연소 때문에 약간의 사격만으로도 총열 내부가 매우 지저분해져서 오작동의 위험이 높고, 그런 주제에 부피당 폭발력이 무연화약보다 현저히 낮아 위력이 약한 등 현대의 최신총기에는 부적합하지만 그래도 그 흑색화약 가지고도 총에 장전해 사람을 죽이던 시대가 있었다. 흑색화약 총알의 대표주자이자 베스트셀러인 .22 LR의 사례에서도 알 수 있듯이, 그저 사정거리와 운동에너지가 무연화약에 비해 떨어진다 정도의 문제일 뿐 흑색화약 총알로도 사람 정도는 얼마든지 잡을 수 있다.[35] 이런 행위를 범프 파이어링이라 불리는 데, 관련 상품들도 몇 개 된다. 범프 파이어링 자체는 법의 제제를 받지는 않지만 총기 수명을 크게 단축시킨다는 것이 문제.[36] AR계열 하부와 다르게 AK 계열 하부는 반동과 폭발 충격을 크게 받는 구조이기 때문에 저런 꼴이 난다. 총기 구조마다 다르긴 하지만 총기 부품 중에서 마모되거나 폭발과 직접적으로 닿는 부분은 플라스틱을 소재로 쓰는 3D 프린터로 만들 경우 일반적으로는 영상과 같이 폭발할 가능성이 높기 때문에 3D 프린팅 해볼 만한 부분은 제한적이다.[37] 다만 이건 비단 3D 프린터뿐만이 아니라 모든 종류의 불법무기에 포함되는 부분이라 딱히 3D 프린터만의 강점은 아니다.[38] 위에도 언급된 불법 복제나 무기 제조를 위한 금형을 뽑는 용도나 강도 문제에서 더 자유로운 냉병기 등등.[39] 조각대상의 물성에 따른 절삭도구의 선택, 절삭량, 절삭속도, 회전속도 등등[40] 최근 Carbon이라는 회사에서 나온 제품이 가히 분단위로 완성되는 신속한 경화 기술을 내걸며 TED강연까지 했지만 해당 제품 기술은 비용 문제로 인해 아직까지 대중 시장 활성화는 멀었다고 이야기된다.[41] 다만 여기서 비교대상이 무엇인가라는 문제에서 시간이 오래 걸린다는 사실이 억울할 수 있다. CNC와 비교하자면 CNC 역시 열의 문제로 작업 중에 강제로 휴지해야하는 경우와 상술한 장점처럼 공 속의 공을 만든다면 CNC로 만들어서 용접하고 후가공하는 시간까지도 고려한 것인가? 혹은 몰딩이나 금형의 경우라면 대량생산의 경우에라면 당연하지만, 단 하나 또는 극소량의 제품만을 생각한다면 금형이나 몰딩형틀의 제작시간까지 고려한 것인가? 이런 점에서 3D 프린터는 어떻게 보면 훨씬 빠르다.[42] 하지만 이 문제 역시 상술한 시간의 문제처럼 비교대상이 무엇인가라는 문제에서 억울하다. CNC머시닝이나 금형사출기, 프레스의 무게와 가격은 프린터보다 싸지 않다. 심지어 프레스나 사출기는 최소크기가 존재해서 플라스틱컵 하나를 만드는데도 장비들을 절대 방 하나에 다 집어넣을 수가 없다. 그만큼 크기가 있고 크기가 있으면 가격이 있다.[43] 이쯤되니 재반박하기도 슬슬 짜증나지만...다른 생산방식의 기계들 역시 똑같다. 당장 머시닝센터가 아닌 선반이나 밀링 기계를 돌려보라. 엄청나게 달궈진 팁들이 그게 아크릴이더라도 엄청 따갑고 아프게 튈 것이다. 몰딩에 먼지 한둘 들어가면 그 판은 그냥 새로 찍어야된다.[44] 이 부분 역시 비교대상을 무엇으로 한건지, 그리고 그 비교대상들의 생산과정을 본 것인지 의문이 간다. 피규어를 예를 들면 몰딩이나 금형틀의 완성도를 위해서 CNC 이후에 수작업에 가까운 재가공을 거치고, 그렇게 찍어내고 나서도 다시 사람이 하나하나 다시 리터칭한다. 그런 노력을 3D 프린터에 투자하면 오히려 몰딩틀을 만드는 수고를 줄이는 것이다.[45] 지금은 몇백만원대면 중고가형 제품이며, 10만원대 프린터도 나왔다.[46] 어차피 다른 비교대상들도 만능이 아니다. 오히려 3D 프린터는 다재다능이 컨셉이다.[47] 이것 역시 옛 이야기다. 현재 프린터에 사용할 수 있는 소재는 엄청나게 다변화되어서 알루미늄이나 티타늄도 사용하고, 노즐도 4,6,8로 다양하게 한번에 여러개를 적층시킨다.[48] 다른 생산방식이라고 친환경, 무탄소는 아니다.[49] 예를 들면 상술한 비용이나 신뢰성, 경제성 문제에서 수십만원대 프린터에 충분히 좋은 필라멘트와 시간(즉, 정밀도 증가)을 투여하면 몰딩에서 바로 찍어낸 수준까지는 만들어낸다. 특히 피규어를 예를 들었는데, 피규어도 몰딩에서 꺼내 후가공을 통해서 완성도를 높이는데 그 작업만 사용자가 직접 한다면, 달리 말하면 그 작업을 하지않는 수준낮은 피규어 정도 수준 생각하면 덕질 수준에서 자신이 원하는 피규어를 조금만 생산해도 금방 투자비 회수가 되는 것이다.[50] 공제식가공 = 절삭공구를 이용한 가공.[51] 첨가식가공,적층식가공.[52] 질량 보존의 법칙이 어디 가는게 아니므로 30발짜리 탄창을 인쇄할 수 있는 3D 프린팅 카트리지는 30발들이 탄창과 무게가 동일해야 한다. 오히려 부가적인 인쇄장치를 고려하면 더 무거울 것이다.[53] 스트라타시스에게 합병됨.