3D 프린터의 작동 원리는 잉크젯 프린터와 비슷하다. 다만 잉크 대신 열에 잘 녹는 플라스틱 가루를 분사한다는 점이 다르다. 3차원 설계도에 따라 플라스틱 가루를 한 층씩 입체적으로 쌓은 형태여서 주로 새 제품을 개발하기 위한 시제품을 만드는 사용된다. 기존의 시제품 제조 방식은 금형을 만들어 공장에서 찍어 내야 했으나 3D프린팅은 설계만 하면 물품을 즉석에서 만들 수 있다. 그만큼 비용과 시간을 줄일 수 있다. 때문에 3D 프린터가 전통적인 제조방식에 혁명을 가져올 것으로 예측되고 있다. 3D 프린터가 알려지기 시작한 4~5년 전만해도 비싼 가격 때문에 일반 개인이 사용하는 것은 상상도 못했지만 최근 저렴한 가격의 개인용 3D 프린터가 점차 보급되면서 일반 중소기업에도 수요가 늘고 있다. 홀러스 보고서는 2040년에 지금의 PC처럼 3D 프린터가 보급될 것이라고 전망하기도 했다. 대중화가 가속화되고 있는 3D 프린터의 국·내외 시장상황을 살펴본다.
제조업 프로세스 전 단계 변화, 생산 기간·비용 절감 효과
영국 시사경제 전문지인 이코노미스트는 최근 스페셜리포트를 통해 “3D 프린터 기술은 3차 산업혁명의 대표주자로 100여년 전 포드가 자동차 대량 생산을 시작한 것에 맞먹는 파급력을 가져올 것”이라고 보도했다.
버락 오바마 미국 대통령은 지난 2월 집권 2기 첫 국정연설에서 3D 프린팅 기술을 차세대 제조업 혁명의 대표주자로 거론했다. “3D 프린터는 앞으로 모든 분야의 제조방법을 혁신할 잠재력을 가졌다”고 평가했다. 그래서 미국 전역에 3D 프린터 R&D센터를 15곳 만들겠다는 청사진도 밝혔다.
3D 프린터가 이같이 주목을 받는 이유는 무엇일까.
3D 프린터란 미리 입력한 설계도에 따라 3차원 입체 물품을 찍어내는 기계이다. 개발 초기엔 프린팅 소재가 플라스틱에 국한됐지만 지금은 나일론·금속 등으로 확장됐다. 산업용 샘플제품을 프린팅하던데서 요즘은 시계, 신발, 휴대전화 케이스 등을 각종 부품까지 만들어 낼 수 있다.
이런 점을 감안하면 3D 프린터는 단순히 새로운 생산수단에 그치지 않고 제조업의 속성 자체를 변화시켜 산업 구조를 바꾸는 혁신성을 갖고 있다. 3D 프린터를 활용하면 개발, 생산단계에만 영향을 미치는 게 아니라 제조업 프로세스 전 단계에 변화를 가져올 것이라는 게 전문가들의 공통된 예측이다.
특히 일반적인 제조방법인 다수의 부품을 수급해 조립하는 방법이 아니라 3D 프린터로 완성된 형태의 제품을 단 번에 찍어내기 때문에 기존 시제품 생산단계에서 소요되는 비용은 물론 시간도 획기적으로 절감할 수 있어 효과적이다.
이제까지의 제품 제작방식이 네모난 찰흙 원형을 깎아 조형물을 만드는 ‘절삭가공’이라면 3D 프린팅은 설계도대로 새로운 층을 켜켜이 쌓는 ‘적층가공’방식으로 프린팅되면서 입체적으로 상품이 만들어진다. 기존 제조방법으로는 제품 개발의 마지막단계인 시제품 제작이 완료돼야 제품 성능이나 결함을 확인할 수 있었다. 특히 이 과정에서 결함이 나타나면 모든 제조과정을 처음부터 다시 수정해 재설계해야 하기 때문에 막중한 비용이 발생했다. 하지만 3D 프린터는 자유롭게 제품을 출력하고 테스트 해 쉽게 수정할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 것이다.
<이하 상세 내용은 컴퓨터월드 8월 호 참조>