가시광선·자외선 파장 활용 3D 프린터
3D 프린팅은 4차산업혁명을 위한 핵심 산업 중 하나로 꼽힌다. 기술적인 혁신성은 기본이고, 여타 산업에 미치는 영향 등이 아주 크기 때문에 업계에서는 이 산업에 특히 주목을 하고 있다.
예를 들면 3D 프린팅 산업이 활성화되면 제조업의 생산 방식이 완전히 바뀌게 된다. 대표적인 경우가 소품종 및 대량생산 체계에서 다품종 및 소량생산 체계로 바뀌는 것이다.
지금까지 제조업계가 대량생산 체계를 고수할 수밖에 없는 이유는 생산비용 때문이었다. 1개의 제품을 생산하는 데 필요한 비용이 엄청나기 때문에 적은 품목을, 되도록 많이 생산할 수밖에 없었던 것.
그러나 3D 프린팅은 제조시설 등이 필요하지 않으므로 상상하고 설계한 모든 것을 소량으로 만들어낼 수 있다. 심지어 항공기 엔진이나 자동차 바퀴도 3D 프린팅으로 선보일 수 있다. 그래서 4차산업혁명의 혁신 산업으로 꼽히는 것이다.
3D 프린팅 산업은 아직 초기 단계이므로 넘어야 하는 산이 많다. 그 중에서도 대표적인 것이 재료개발과 인쇄방식이다.
3D 프린팅을 간단히 말하면, 레이어 위에 얇은 소재 레이어를 연속적으로 추가하여 견고한 3차원 개체를 만드는 프로세스라고 말할 수 있는데, 다중 재질이 요구될 때 기존의 3D 프린팅 방식은 먼저 한 가지 재질의 결과물을 완성한 후 재료의 별도의 저장조를 사용하여 새로운 레이어를 추가하는 방식으로 이뤄졌다.
이 방법은 그러나 시간이 많이 걸리고 불편함도 있었다. 그래서 위스콘신대학교 매디슨캠퍼스University of Wisconsin-Madison의 연구팀이 서로 다른 파장의 빛을 이용하는 3D 프린터를 개발했다. 이 프린터는 서로 다른 파장을 지닌 가시광선과 자외선을 복합 활용하여 프린팅 작업을 수행하는 방식으로 인쇄를 한다.
연구진에 따르면, 이 프린터는 빛의 패턴이 다르기 때문에 더 복잡한 부품을 만들기 위한 공간 제어가 가능하게 되며, 다중 재료를 사용한 새로운 결과물을 만들 수 있게 된다. 또 이는 단일 재료 사용으로 단색 결과물만 제작 가능했던 기존 3D 프린터와 달리 풀 컬러 프린팅도 가능해진다.
위스콘신대학교 매디슨캠퍼스의 AJ Boydston 교수는 빛의 파장이 서로 다름에 주목하여 동시에 다중 재료를 활용하는 제작 방법을 이번에 개발했다고 설명했다. 레이어를 적층할 때 3차원 디자인을 생성하는 여러 디지털 이미지를 만들고, 이를 통해 자외선 또는 가시광선을 정밀하게 제어하여 재료가 단일 저장소에 두 가지 빛을 투여하여 다중 재료의 동시 경화를 수행하게 했다는 것.
연구진은 다중 재료 3D 프린팅에 대한 새로운 접근 방식으로 더욱 복잡한 시스템을 만들 수 있게 됐다고 설명하면서, 특히 보철물과 같은 개인화된 의료 기구의 생성 등에 유용할 것으로 기대하고 있다.
