Home / highlight / 산업용 3D 프린터의 뉴 카테고리 – 스트라타시스의 F120 3D 프린터
3D SYSTEMS eBook 다운로드 하기

산업용 3D 프린터의 뉴 카테고리 – 스트라타시스의 F120 3D 프린터

대부분의 산업용 3D 프린터는 크고 가격이 비싸며, 장비 설치를 위한 특수 설비와 고도로 숙련된 오퍼레이터가 필요했다. 미국의 경우 메이커 운동(Maker’s movement)이 촉발되던 시점, 우리나라의 경우는 그 움직임에 편승했던 2014년경 부터 ‘저가형’, ‘초보자용’, ‘취미용’ 프린터 출시가 본격화 되기 시작했다. 그래서, 5년이 지난 2019년 현재. 우리의 데스크탑 3D 프린터는 어떤 가치를 만들어내고 있을까?

저가형 3D 프린팅 장비들이 소위 ‘데스크탑 3D 프린터’로 불리며 경제적인 가격으로 3D 프린팅을 경험하는 이점을 제공해 온 것은 사실이다. 2014년 당시만 해도 정부가 나서서 ‘3D 프린팅 전문 인력’ 10만명을 양성한다고 발표할 때이기도 했을 정도였으니까. 당시 그 보도 자료를 보고 모니터에 커피를 뿜었던 기억이 난다. 책상 위에 놓이는 크기의 3D 프린터 하나로 세상이 바뀔 것처럼 떠들던 때가 사실 몇 년 지나지 않은 것이다. 지금 수만에 달하는 ‘3D 프린팅 전문 인력’들은 다 어디에 있는 것일까? 게다가 한때 많이 팔려나갔던 백만원 전후반의 저가형 데스크탑 3D 프린터들은 노즐에 수지가 굳은 채로 구석에 방치되어 있을지도 모른다. 기자가 잘 아는 어떤 사장님은 60만원짜리 3D 프린터를 구해 직원에게 쥐여주며 많은 것을 기대했지만 결과물은 ‘삼각뿔’ 하나였다고 한다. 여기서 우리는 ‘3D 프린팅 전문 인력’ 이라는 용어에 대해 잘 생각해 볼 필요가 있다.

가치는 ‘3D 프린팅 전문 인력’이 아닌 ‘크리에이터’로부터
3D 프린팅이 세상에 엄청난 혁신을 가지고 온다고 하지만 3D 프린팅은 도구 또는 기술에 불과하다. 실제로 3D 프린팅을 통해 끌어내야 할 가치는 우리가 만들고자 하는 무엇인가를 디자인하는 디자이너, 설계 엔지니어 또는 이들을 가르치는 교사들로부터 나온다. 이들을 편의상 ‘크리에이터’라고 부르기로 하자. 만약 3D 프린터를 별도의 시설에 설치해야 하고 다루기가 매우 까다롭거나 제대로 된 출력물이 완성되기 어려운 상황이라면, 크리에이터들은 고도로 숙련된 ‘3D 프린팅 전문 인력’의 도움을 받아야만 할 것이다. 반면에 사무실 한쪽에 놓인 3D 프린터가 사용이 쉽고, 기대하는 품질의 출력물을 만들어 준다면 크리에이터는 전문 인력의 도움 없이도 그들의 전문성을 최대한 발휘해 수준 높은 가치를 창출할 수 있을 것이다. 단, 후자의 상황은 컴팩트하고 작동이 쉽고 정확한 출력물을 얻을수 있는 데스크탑 3D 프린터가 존재한다는 전제하에 가능한 일일 텐데, 현재 시장에 나와 있는 데스크탑 3D 프린터들은 이를 만족하기에는 많은 문제들을 가지고 있다.

 

저가형 데스크탑 3D 프린터의 문제점들

  1. 안정성, 정확도: 우선 안정적이지 않다. 작업 결과가 사용자의 기대치에 미치지 못함을 말한다. 장시간 지속적으로 운용하도록 설계 및 제조되지 않았기 때문이다. 하루에 3D 프린팅을 몇 시간이나 수행할지는 개인마다 다르겠지만 가격이 아무리 저렴해도 안정성이 부족하다면 투자 가치가 없다. 안정적이지 못하니 정확도가 떨어진다. 결과물인 제작 파트의 가변성이 높고, 반복 제작 시 파트 품질에 있어 일관성이 없다. 휨, 뒤틀림, 광범위한 치수 오차와 같은 문제가 많이 발생하게 된다.  3D 프린팅은 신뢰할 수 있고, 일관되며 안정적이어야 함에도 말이다.
왼쪽은 스트라타시스의 프린터로 출력했고 오른쪽은 저가형으로 출력했다. 안정성과 정확도에서 차이가 크다.
왼쪽은 스트라타시스의 프린터로 출력했고 오른쪽은 저가형으로 출력했다. 안정성과 정확도에서 차이가 크다.
  1. 재료 호환성: 재료의 성능이 기대치와 필요에 부합하지 않는다. 3D 프린팅 재료는 성공적인 프린팅을 위해 3D 프린터 다음으로 중요한 요소이다. 오픈 소스 프린터로 대표되는 저가형 3D 프린터에 사용되는 재료로는 사용자가 필요로 하는 안정성과 일관성을 얻을 수 없다. 스풀에 따라 일관되지 않은 성능, 프린트 헤드 막힘, 스트링 현상, 선택할 수 있는 재료의 제한 등은 저가형 프린터가 가지고 있는 고질적인 문제다.
  1. 결과물의 기능성: 출력 결과물인 파트가 기능 테스트를 수행할 만큼 견고하지 않다. 프로토타입으로 기능을 테스트하여 설계 과정을 단축하는 것은 3D 프린팅의 주된 이점 중 하나다. 대부분의 데스크톱 프린터에서는 밀도가 낮은 파트만 프린팅할 수 있으므로, 반복되는 핸들링과 조립 적합성 점검은 고사하고 기능 테스트를 견딜 수 있을 만큼의 견고성을 갖춘 파트를 제작할 수 없다. 이러한 프린터에서 밀도를 높여 프린팅을 시도할 경우 파트가 크게 뒤틀리거나 빌드 헤드가 파손, 빌드 전체에 장애가 발생하곤 한다.
안정성과 정확성은 결국 기능성에 영향을 준다. 이 수준의 형태와 강도로는 기능 테스트가 불가능하다.
안정성과 정확성은 결국 기능성에 영향을 준다. 이 수준의 형태와 강도로는 기능 테스트가 불가능하다.
  1. 복잡한 워크플로우: 공정이 단순하지 않으며 CAD부터 최종 파트까지 너무 많은 조작이 필요하다. 3D 프린터의 속도와 관계없이, 작업 프로세스가 간단하고 효율적이지 않은 경우 시간만 소모되기 때문이다. CAD 모델을 STL 파일로 전환하든, 간단한 변경을 위해 원본 CAD로 되돌아가든, 혹은 프로세스에서 기타 필요한 단계를 수행하든 간에 번거로운 공정이 추가된다.
  2. 지속적인 작업자 개입 필요: 3D 프린터는 애물단지가 아닌 자산이 되어야 한다. 그러나, 작업자가 장비 앞에서 하루 종일 운영을 위해 조작과 변경 및 문제 해결을 해야 한다면 인건비만 늘어나게 되거나 생산적인 업무에 투자할 시간이 줄어들게 된다.

 

3D 프린터의 새로운 카테고리 Stratasys F120

스트라타시스는 차세대 디자이너, 엔지니어, 교육자를 위해 고안된 산업용 적층 제조 기술의 3D 프린터인 스트라타시스 F120™를 출시했다. F120은 책상 위에 올릴 수 있는 크기의 장비를 데스크탑 3D 프린터라고 부른다면 데스크탑 3D 프린터가 맞다. 그러나, 이 장비가 가진 성능으로 본다면 산업용 3D 프린터로 구분되어야 한다. 즉 컴팩트한 크기를 가진 전문 산업용 프린터 카테고리에 새롭게 편입된 장비로 볼 수 있다. 이 회사의 오머 크리거 수석부사장의 말을 들어보면 F120이 어떤 장비인지 알 수 있다.

스트라타시스의 신제품 F120. 데스크탑 사이즈다.
스트라타시스의 신제품 F120. 데스크탑 사이즈다.

“초급용 3D 프린팅 분야가 크게 성장했다는 시장 분석이 있으나, 기업들은 이미 하이엔드 시스템이 제공하는 정확성과 반복성을 갖춘 파트를 초급용 3D 프린터로 쉽사리 제작하기 어렵다는 것을 확인했다. 결국 규모가 작은 디자인 스튜디오와 교육기관에 불리할 수밖에 없다. 스트라타시스 F120 프린터는 이러한 엔지니어링 및 디자인 그룹에게 어디서든 뛰어난 파트 출력 생산성을 지원하며 고객 요구사항을 충족시키는 제품이다.” 다시 말해서 위대한 디자인과 설계를 창출할 전문가들을 저가형 3D 프린터의 함정에서 구해내는 장비라는 뜻으로 해석된다.

Stratasys F120 어떻길래?

F120 3D 프린터는 스트라타시스 F123™ 시리즈의 새로운 제품으로서 산업용 3D 프린터를 대중화한 제품으로 평가될 수 있다. 간단한 컨트롤, 원격 셀프 모니터링, 뛰어난 3D 프린팅 하드웨어를 탑재하며 높은 정확성과 반복성을 지원한다. 자세한 특징을 살펴보면,

  1. 안정성: F120은 간편한 플러그 앤 프린트 성능과 함께 일관되고 반복 가능한 결과물을 제공한다. 지속적인 온도 제어를 통해 파트가 휨이나 뒤틀림 없이 의도한 대로 출력된다. 또한 온도 제어를 통해 고밀도 파트 프린팅이 가능하므로, 설계 검증을 위한 기능 테스트를 수행할 수 있는 성형 또는 기계 가공 파트와 매우 유사하게 제작할 수 있다. F120은 내구성 있는 모션 컨트롤 구성품과 같은 산업용 수준 파트와 고강도 철제 프레임 및 서보 모터를 사용하므로 프린팅 작업을 연속적으로 수행할 수 있다.
간소화된 플러그 앤드 프린트(Plug-and-Print) 기능은 사용하기 쉬운 터치스크린 인터페이스와 스트라타시스의 그랩캐드 프린트(GrabCAD Print™) 워크플로우를 통해 복잡한 워크플로우 프로세스를 줄인다.
간소화된 플러그 앤드 프린트(Plug-and-Print) 기능은 사용하기 쉬운 터치스크린 인터페이스와 스트라타시스의 그랩캐드 프린트(GrabCAD Print™) 워크플로우를 통해 복잡한 워크플로우 프로세스를 줄인다.
  1. 정확성: 정확도는 F120이 두각을 나타내는 영역 중 하나로 수십 년간 축적된 FDM 개발 기술을 활용하므로 +/- 0.2032 mm 또는 +/- 0.0508 mm/mm 중 더 높은 정확도와 -0.000/+슬라이스 높이의 Z 높이 오차로 파트를 생산할 수 있다. F120을 이용하면 프린팅해야 하는 파트 수와 관계없이 CAD 모델의 치수를 정확하게 반영하는 파트를 제작할 수 있다.
단일 시스템에서 다양한 용도로 사용이 가능한 F120은 래피드 프로토타이핑 및 툴링부터 완전한 매뉴팩처링까지 지원한다.
단일 시스템에서 다양한 용도로 사용이 가능한 F120은 래피드 프로토타이핑 및 툴링부터 완전한 매뉴팩처링까지 지원한다.
  1. 다양한 재료: 프린팅된 파트의 품질은 재료의 품질에 좌우된다. F120은 ABS-M30™ 과 ASA 열가소성 플라스틱을 사용한다. 이러한 산업용 수준 재료는 프로토타입 제작에서 제조까지 3D 프린팅의 광범위한 요구 사항을 충족하는 강도와 내구성 및 마감을 제공한다. FDM 재료와 프린터는 재료를 문제없이 조화롭게 작동할 수 있도록 설계되었다. 하지만 가장 중요한 부분은 SR30™ 서포트 재료다. 이 수용성 서포트 재료를 이용하면 내부 통로 및 복잡한 형상을 포함한 파트를 자유롭게 설계할 수 있다. 서포트 재료는 용해 바스에서 용해되므로 손을 대지 않고도 후처리가 가능하다.
F120의 소재 공급장치 (Material Feed)
F120의 소재 공급장치 (Material Feed)
  1. 쉽고 신속하게 프린팅: F120은 원본 CAD 파일에서 3D 프린트로 가장 빠르고 쉽게 이동할 수 있도록 지원하는 GrabCAD 프린트™ 소프트웨어를 사용한다. CAD 모델이 완성되면 ‘프린트’ 버튼을 누르기만 하면 된다. 재료 변경 시 2개의 스풀을 변경하기 위한 시간은 몇 분밖에 소요되지 않는다.
  1. 문제없이 하루 종일 가동: 최대 250시간 동안 중단 없이 재료를 프린팅할 수 있기 때문에 한밤중에도 안심하고 프린팅 작업을 실행하고 원하는 수만큼 파트를 프린팅해 아침이 되면 원하는 결과물을 얻을 수 있다.
퇴근 전에 출력 버튼을 누르고
퇴근 전에 출력 버튼을 누르고
다음날 아침에 결과물을 확인한다.
다음날 아침에 결과물을 확인한다.

저가의 함정에서 벗어나기

이 정도면 장비는 괜찮아 보인다. 가격이 궁금해진다. 보통 지면을 통해 가격을 공개하는 경우는 별로 없다. 그러나 공개한다. 소비자가 17,985,000원 부가세 별도다. 스트라타시스가 30년 동안 쌓아온 그들의 기술 노하우를 그대로 포함했다는 ‘본격 산업용 3D 프린터’인 것을 감안하면 장비 가격은 결코 비싸지 않다. 앞서 말한 삼각뿔 출력했던 오픈 소스 프린터가 60만원이었다. 가격 차이가 무려 30배다. 다시 말하지만, 이 지점에서 3D 프린터를 볼 것이 아니고 귀사의 디자이너, 엔지니어를 잘 살펴봐야 한다. 그들이 가진 잠재가치가 어떤 것인지, 과연 있기는 한지를 말이다. 내 회사의 비즈니스 결과로 귀결될 가치가 무엇인지는 그 업에 몸담은 나 자신만이 가장 잘 알 수밖에 없다. 이런 접근이 무가치한 ‘저가의 함정’에서 벗어나는 길이다.  

Stratasys F120은 파트 견고성, 정확성, 출력된 파트와 CAD 파일의 일치성 등 3D 프린팅에서 가장 중요한 성능 테스트를 1,200 시간 이상 거친 제품이다.
Stratasys F120은 파트 견고성, 정확성, 출력된 파트와 CAD 파일의 일치성 등 3D 프린팅에서 가장 중요한 성능 테스트를 1,200 시간 이상 거친 제품이다.

 

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.