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3D 프린팅

3D printing
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입체 프린터
동작 중인 3차원 프린터의 시간 경과
의 시리즈의 일부
인쇄의 역사
Chodowiecki Basedow Tafel 21 c Z.jpg
기술
목판 인쇄200
가동 활자1040
오목판 (인쇄)1430
인쇄기c. 1440
식각c. 1515
메조틴트1642
릴리프 인쇄1690
아쿠아틴트1772
리소그래피1796
크로노 리소그래피1837
로터리 프레스1843
헥토그래프1860
오프셋 인쇄1875
핫 메탈 조판1884
등사판1885
데이지 휠 인쇄1889
포토스타트 및 정류자1907
스크린 인쇄1911
스피릿 복사기1923
도트 매트릭스 인쇄1925
제로그래피1938
스파크 인쇄1940
포토타이프 설정1949
잉크젯 인쇄1950
염료 승화1957
레이저 인쇄1969
서멀 프린트c. 1972
솔리드 잉크 인쇄1972
열전사 인쇄1981
3D 프린팅1986
디지털 인쇄1991

3D 프린팅 또는 적층 제조는 CAD 모델 또는 디지털 3D [1]모델에서 3차원 물체를 제작하는 것입니다.재료는 컴퓨터 [2]제어 하에 퇴적, 접합 또는 고화된 다양한 프로세스로 이루어지며, 재료는 함께 첨가됩니다(플라스틱, 액체 또는 분말 입자가 융합되는 등). 일반적으로 층별로 층별로 이루어집니다.

1980년대에는 3D 프린팅 기법이 기능적 또는 미적 시제품 제작에만 적합하다고 여겨졌으며, 그 당시에는 고속 시제품 [3]제작이라는 용어가 더 적절했습니다.2019년 현재, 3D 프린팅의 정밀도, 반복성 및 재료 범위가 증가하여 일부 3D 프린팅 공정이 산업 생산 기술로 사용 가능한 것으로 간주되고 있습니다. 따라서 적층 제조라는 용어는 3D [4]프린팅과 동의어로 사용될 수 있습니다.3D 프린팅의 주요 장점 중 하나는 중공 부품이나 무게를 줄이기 위한 내부 트러스 구조를 가진 부품을 포함하여 손으로 만들 수 없는 매우 복잡한 형상이나 기하학적 구조를 제작할 수 있다는 것입니다.열가소성 소재의 연속 필라멘트를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling)은 [5]2020년 기준으로 가장 일반적으로 사용되는 3D 프린팅 공정입니다.

용어.

엄브렐라 용어 적층 제조(AM)는 2000년대에 [6]재료의 조합(다양한 방법)을 테마로 하여 인기를 끌었다.이와는 대조적으로, 감산 제조라는 용어는 재료 제거 공정을 일반적인 공정으로 하는 대규모 가공 공정 패밀리의 레트로니어로 나타났습니다.3D 프린팅이라는 용어는 여전히 대부분의 생각에서 고분자 기술만을 언급하고 있으며 AM이라는 용어는 고분자, 잉크젯 또는 입체 리소그래피 애호가보다 금속 가공 및 최종 사용 부품 생산 컨텍스트에서 더 많이 사용되고 있습니다.잉크젯은 1950년에 발명되었고 그 복잡한 특성 때문에 잘 알려지지 않은 기술이었다.최초의 잉크젯은 프린터가 아닌 레코더로 사용되었다.1970년대까지만 해도 리코더라는 용어는 잉크젯과 관련이 있었다.Continuous Inkjet은 나중에 On-Demand 또는 Drop-On-Demand Inkjet으로 발전했습니다.잉크젯은 처음에는 단일 노즐이었지만, 이제는 표면 위의 각 패스에 인쇄를 위한 수천 개의 노즐이 있을 수 있습니다.

2010년대 초까지 3D 프린팅과 적층 제조라는 용어는 적층 기술을 대체하기 위한 포괄적 용어로서 발전했습니다. 하나는 소비자-제조업체 커뮤니티와 미디어에서 널리 사용되는 용어이고 다른 하나는 산업용 최종 사용 부품 생산업체, 기계 제조업체 및 글로벌 기술 제조업체에서 더 공식적으로 사용되는 용어입니다.표준 조직최근까지 3D 프린팅이라는 용어는 가격이 낮거나 [7]성능이 떨어지는 기계와 관련이 있었습니다. 3D 프린팅과 적층 제조는 기술이 자동화된 제어 하에 3D 작업 범위 전반에 걸쳐 재료 추가 또는 결합이라는 주제를 공유한다는 것을 반영합니다.피터 Zelinski, 애디 티브 제조 잡지의 편집장인 2017년에 측이 여전히 캐주얼 usage,[8]도 제조업 전문가들 또한 첨가제 제조 3D프린팅과 다른 기술 또는 제조 공정의 다른 측면들로 구성된 구별하게 하려고 한다가 비슷하다고 지적했다.[8]

동의어 또는 하이퍼니어로 사용된 다른 용어로는 데스크톱 제조, 신속한 제조(빠른 프로토타이핑의 논리적 생산 수준 후계자) 및 온디맨드 제조(2D 인쇄 감각으로 주문형 인쇄를 반영)가 있습니다.이러한 형용사의 신속하고 온 디맨드한 명사 제조에 대한 적용은 2000년대에 참신했다.이는 거의 모든 생산 제조가 노동력 있는 공구 개발을 위한 긴 리드 타임을 수반하는 긴 산업 시대의 지배적인 정신 모델을 보여준다.오늘날 감산이라는 용어는 기계가공이라는 용어를 대체하지 않고 제거 방법을 포함하는 용어가 필요할 때 이를 보완합니다.민첩한 툴링은 모듈식 수단을 사용하여 툴링을 설계하는 것으로, 적층 제조 또는 3D 프린팅 방식으로 제작되어 툴링 및 픽스쳐 요구에 신속하게 대응할 수 있습니다.민첩한 툴링은 고객 및 시장의 요구에 신속하게 대응하기 위해 비용 효율적이고 고품질 방법을 사용하며, 하이드로 성형, 스탬핑, 사출 성형 및 기타 제조 공정에서 사용할 수 있습니다.

역사

1940년대와 1950년대

3D 프린팅에 사용되는 일반적인 개념과 절차는 Murray Leinster가 1945년 단편 소설 Things Pass By에서 처음 설명했습니다. "그러나 이 제작자는 효율적이고 유연합니다.저는 마그네틱 플라스틱을 집이나 배를 만드는 요즘 물건을 이 움직이는 팔에 넣습니다.그것은 광전지로 스캔한 그림을 따라 공중에서 그림을 그린다.하지만 플라스틱은 드로잉 암의 끝부분에서 나와 딱딱하게 굳어집니다.다음 도면만"

그것은 또한 레이몬드 F에 의해 설명되었다. 존스는 1950년 11월호 Astounding Science Fiction 잡지에 실린 그의 이야기 "Tools of the Trade"에서 발표했다.그는 그 이야기에서 그것을 "분자 스프레이"라고 언급했습니다.

1970년대

1971년 요하네스 F Gottwald는 즉시 사용할 수 있도록 재사용 가능한 표면에 분리 가능한 금속을 형성하거나 다시 용융하여 인쇄하기 위해 인양하는 연속 잉크젯 금속 재료 장치인 Liquid Metal Recorder, U.S. Patent 3596285A에 대한 특허를 취득했습니다.이 특허는 신속한 시제품 제작과 제어된 주문형 패턴 제조로 3D 인쇄를 설명하는 최초의 특허로 보입니다.

특허는 "여기서 사용되는 인쇄라는 용어는 한정된 의미로 의도된 것이 아니라, 잉크로 글씨 또는 기타 기호, 문자 또는 무늬 형성을 포함한다.에서 사용하는 잉크란 염료나 안료를 함유한 물질뿐만 아니라 표식을 통해 지능의 기호, 문자 또는 패턴을 형성하기 위해 표면에 도포하는 데 적합한 유동성 물질 또는 조성물을 포함하는 것을 의미합니다.이치노본 발명의 요건을 충족시킬 수 있는 상업적인 잉크 조성물의 범위는 현재 알려져 있지 않다.본한 인쇄는 금속 잉크로 되었습니다.

"그러나 이러한 크고 연속적인 디스플레이에 대한 재료 요구 사항의 관점에서, 기존에 알려진 속도로 소비되었지만, 크기가 커짐에 따라 소비량이 증가한다면, 고비용은 전술한 물체를 만족시키는 공정이나 장치의 광범위한 즐거움을 심각하게 제한할 것입니다."

그렇게 하다'''

다'는 '다'라고 합니다.

한다.

1974년, David E. H. Jones는 New [10][11]Scientist 저널의 정기 칼럼 Ariadne에서 3D 프린팅의 개념을 설명했습니다.

1980년대 1980년대

초기 적층 제조 장비와 재료는 1980년대에 [12]개발되었습니다.

1980년 4월, 나고야시 산업 연구소의 고다마 히데오씨는, 광경화성 열경화성 폴리머로 3차원 플라스틱 모델을 제작하기 위한 2개의 적층 방법을 고안해, 자외선 조사 영역을 마스크 패턴이나 주사 섬유 [13]송신기로 제어했다.그는 1981년 11월 10일에 이 XYZ 플로터의 특허를 출원했다(JP S56-144478).[14]1981년 [15][16]4월과 11월에 학술지로서 그의 연구 결과가 발표되었습니다.그러나 그의 일련의 출판물에 대해서는 반응이 없었다.그의 장치는 실험실에서 높은 평가를 받지 못했고 그의 상사는 아무런 관심을 보이지 않았다.그의 연구 예산은 연간 6만엔, 545달러에 불과했다.XYZ 플로터의 특허권 취득은 포기되어 프로젝트가 종료되었습니다.

1982년 4월 6일 Raytheon Technologies Corp에 부여된 순차 증착에 의한 물품 제작 방법인 US 4323756 특허는 수백 또는 수천 개의 분말 금속과 레이저 에너지원을 사용하는 것을 기술하고 있으며, 기판상의 "층" 형성 및 물품 제조에 대한 초기 참조를 나타낸다.

1984년 7월 2일, 미국의 기업가 빌 마스터스는 컴퓨터 자동 제조 프로세스와 시스템에 대한 특허를 출원했습니다(US 4665492).[17]이 출원은 USPTO에 역사상 최초의 3D 프린팅 특허로 기록되었습니다.[18][19] 이는 오늘날 사용되는 3D 프린팅 시스템의 기반을 마련한 Masters의 3가지 특허 중 첫 번째 특허였습니다.

1984년 7월 16일 알랭 르 메하우테, 올리비에 드 위트, 장 클로드 앙드레가 입체 석판 인쇄에 [20]관한 특허를 출원했다.프랑스 발명가들의 응용은 프랑스 제너럴 일렉트릭 컴퍼니와 CILAS에 [21]의해 포기되었다.그 이유는 "비즈니스 [22]관점의 결여"였다.

1983년 로버트 하워드는 R.H. Research(이후 1984년 2월 Howtek, Inc.)를 시작하여 1986년 열가소성 플라스틱 [23]잉크를 사용하여 상용화된 컬러 잉크젯 2D 프린터인 Pixelmaster를 개발했습니다.Exxon Office Systems, Danbury Systems Division, 잉크젯 프린터 스타트업, Howtek, Inc. 등 6명의[23] 팀이 구성되어 3D 프린팅 업계에서 인기 있는 인물이 되었습니다.Howtek 멤버 중 한 명인 Richard Helinski(특허 US5136515A, 입자 증착에 의한 3차원 물품 제작 방법 및 수단, 1989년 7월 11일 출원, 1992년 8월 04일 부여)는 뉴햄프셔 C.A.를 설립하였다.D-Cast, Inc.는 나중에 1991년 8월 22일에 VIC(Visual Impact Corporation)로 사명을 변경하였다.이 회사의 VIC 3D 프린터 프로토타입은 단일 노즐 잉크젯으로 3D 모델을 인쇄한 비디오 프레젠테이션과 함께 제공됩니다.또 다른 직원 Herbert Menhnett은 1991년 뉴햄프셔의 HM Research를 설립하여 수년간 근무했던 SDI의 Royden Sanders와 BPM(Bill Masters of Ballistic Particle Manufacturing)에게 Howtek, Inc., 잉크젯 기술 및 열가소성 재료를 소개했습니다.BPM 3D 프린터와 SPI 3D 프린터 모두 Howtek, Inc 스타일의 잉크젯과 Howtek, Inc 스타일의 재료를 사용합니다.Royden Sanders는 1993년 SPI(Sanders 프로토타입)에서 Modelmaker 6 Pro를 제조하기 전에 Helinksi 특허를 허가했습니다.제임스 K.Howtek, Inc.에서 잉크젯 개발을 돕기 위해 고용된 McMahon은 이후 Sanders 프로토타입에서 일했으며 현재는 Howtek 싱글 노즐 잉크젯 및 SDI 프린터 지원을 전문으로 하는 3D 서비스 공급자인 Layer Growed Model Technology를 운영하고 있습니다.제임스 K.McMahon은 1972년 주문형 잉크젯 발명가인 Steven Zoltan과 함께 Exxon에서 일했으며 단일 노즐 설계 잉크젯(Alpha 제트)에 대한 이해를 넓히고 Howtek, Inc. 핫멜트 잉크젯을 완성하는 데 도움이 되는 특허를 1978년에 취득했습니다.이 Howtek 핫멜트 열가소성 수지 기술은 금속 인베스트먼트 주물, 특히 3D 프린팅 주얼리 [24]업계에서 인기가 있습니다.샌더스(SDI)의 첫 모델메이커 6Pro 고객사는 1993~1995년 말 골프채와 자동차 엔진 부품을 주조할 때 NH 밀포드에 있는 금속주조기술(Metal Casting Technology, Inc.)의 히치네르사였다.

88월 1984년에 UVP, Inc.에 할당된 특허 US4575330 후에 척 헐 3D시스템 Corporation[25]에 배속된 stereolithography 제조 시스템을 개별적인 laminae 즉 여러 층들 부분을 방사선 입자 충격, 화학 반응 아니면 그냥 자외선 li와 photopolymers 치료에 의해 추가됩니다 자신의 특허, 소송을 제기했다.ghtHull은 이 과정을 "형성할 물체의 단면 패턴을 만들어 3차원 물체를 생성하는 시스템"이라고 정의했다.[26][27]Hull은 STL(Steereolithography) 파일 형식과 오늘날 많은 프로세스에서 공통적인 디지털 슬라이싱 및 주입 전략이 기여했습니다.1986년 Charles "Chuck" Hull은 이 시스템에 대한 특허를 받았고 그의 회사인 3D Systems Corporation이 설립되어 1987년 또는 1988년에 최초의 상용 3D 프린터인 SLA-1을 [28]출시했습니다.

지금까지 대부분의 3D 프린터(특히 취미 및 소비자 지향 모델)에서 사용된 기술은 1988년 S가 개발한 플라스틱 압출의 특수 응용 프로그램인 융착 모델링입니다. Scott Crump는 1992년에 [24]첫 FDM 기계를 시판한 Stratasys에 의해 상용화되었습니다.

1980년대에 3D 프린터를 소유하는 데는 30만 달러(2016년 기준 65만 달러)[29] 이상의 비용이 들었습니다.

1990년대

금속 소결 또는 용해(선택적 레이저 소결, 직접 금속 레이저 소결 및 선택적 레이저 용해 등)를 위한 AM 공정은 대개 1980년대와 1990년대에 자체 이름으로 사용되었습니다.당시 금속 가공은 모두 비첨가적(주조, 제작, 스탬프, 기계가공)이라 불리는 공정을 통해 이루어졌습니다. 이러한 기술(로봇 용접 및 CNC 등)에는 많은 자동화가 적용되었지만, 도구 또는 헤드가 3D 작업 엔벨로프를 통해 이동하면서 원재료 덩어리를 원하는 샤로 변환한다는 발상이었습니다.CNC 밀링, CNC EDM 등 금속을 제거(추가하지 않고)하는 공정에만 툴 패스를 사용한 pe가 관련되어 있었습니다.그러나 금속을 첨가하는 자동화된 기술은 나중에 적층 제조라고 불리게 되었습니다.1990년대 중반, 스탠포드 대학과 카네기 멜론 대학에서 재료 증착을 위한 새로운 기술들이 개발되었습니다. 여기에는 마이크로[30] 주조와 [31]스프레이 소재가 포함됩니다.희생 재료와 서포트 재료 또한 더욱 보편화 되어 새로운 객체 [32]기하학적 구조를 가능하게 되었습니다.

3D 프린팅이라는 용어는 원래 표준 및 커스텀 잉크젯 인쇄 헤드를 사용하는 분말 침대 공정을 의미하며, 1993년 이매뉴얼 삭스가 MIT에서 개발하고 Soligen Technologies, Extrude Hone Corporation 및 Z [citation needed]Corporation에서 상용화했습니다.

또한 1993년에는 잉크젯 3D 프린터 회사인 Sanders Prototype, Inc.가 시작되었고 나중에 Solidscape는 수용성 서포트 구조를 가진 고정밀 폴리머 제트 제작 시스템을 도입했습니다("닷 온 도트"[24] 기술로 분류됨).

1995년 프라운호퍼 협회는 선택적 레이저 용해 공정을 개발했다.

2000년대

FDM(Fused Deposition Modeling) 인쇄 프로세스 특허는 [33]2009년에 만료되었습니다.

2010년대

다양한 적층 공정이 성숙함에 따라, 머지않아 금속 제거만이 3D 작업 엔벨로프를 통과하는 공구나 헤드를 통해 이루어지는 유일한 금속 가공 공정이 아니라는 것이 분명해졌습니다. 이 공정은 원료 덩어리를 층별로 원하는 모양으로 변형시킵니다.2010년대는 바 스톡이나 플레이트에서 의무적으로 기계가공되는 것이 아니라 작업 생산 과정에서[34] 엔진 브래킷이나[35] 대형 너트와 같은 금속 최종 사용 부품이 (가공 전 또는 대신) 성장한 최초의 10년입니다.금속 가공에서는 적층 가공보다 주조, 제작, 스탬프, 기계가공 등이 더 보편화되어 있지만, AM은 이제 상당히 침투하기 시작하고 있으며 적층 가공을 위한 설계의 이점을 통해 엔지니어는 훨씬 더 많은 것을 알 수 있습니다.

AM이 중요한 진입로를 만드는 한 곳은 항공 산업입니다.2016년 [36]거의 38억 명의 항공 여행객으로, 연료 효율이 좋고 쉽게 생산된 제트 엔진에 대한 수요는 그 어느 때보다 높았다.Pratt 및 Whitney(PW) 및 General Electric(GE)과 같은 대형 OEM(오리지널 기기 제조업체)의 경우, 이는 AM을 비용 절감, 부적합 부품 수 감소, 연료 효율 향상을 위한 엔진 중량 감소 및 기존 제조 방식으로는 불가능할 새롭고 매우 복잡한 형태의 발견을 의미합니다.배뇨법AM과 항공우주 통합의 한 예는 2016년에 Airbus가 GE의 LEAP 엔진을 최초로 공급받았을 때입니다.이 엔진에는 3D 프린팅 연료 노즐이 통합되어 있어 부품을 20개에서 1개로 줄이고 무게를 25% 줄이고 조립 [37]시간을 단축했습니다.연료 노즐은 복잡한 내부 설계를 최적화하고 저응력 비회전 부품이므로 제트 엔진에서 적층 제조에 완벽한 도로입니다.마찬가지로 2015년에는 PW가 PurePower PW1500G의 첫 AM 부품을 봄바디어에 납품했습니다.PW는 저응력, 비회전 부품을 고집하여 컴프레서 스태터와 동기 링 브래킷을 선택하여 이 새로운 제조 기술을 최초로 출시했습니다.AM은 제트 엔진 제조 공정의 총 부품 수에서 여전히 작은 역할을 하고 있지만, 부품의 감소, 신속한 생산 능력 및 "성능과 [39]비용 측면에서 최적화된 설계"를 통해 투자 수익률을 확인할 수 있습니다.

기술이 성숙함에 따라, 몇몇 저자들은 3D 프린팅이 개발도상국의 [40]지속 가능한 발전에 도움이 될 것이라고 추측하기 시작했습니다.

2012년에 Filabot은 플라스틱으로 루프를[41] 폐쇄하는 시스템을 개발했으며 FDM 또는 FFF 3D 프린터로 더 다양한 플라스틱으로 인쇄할 수 있도록 했습니다.

2014년에는 벤자민 S. 요리사와 마노스 M.Tentzeris는 최대 40GHz까지 [42]작동하는 기능성 전자 제품을 3D 프린팅할 수 있는 최초의 복합 재료 수직 통합 인쇄 전자 제품 적층 제조 플랫폼(VIPRE)을 시연합니다.

프린터의 가격이 떨어지기 시작하면서 이 기술에 관심이 있는 사람들은 원하는 것을 만들 수 있는 더 많은 접근과 자유를 얻었습니다.2014년 현재 가격은 2,000달러 이상으로 여전히 높았지만, 이것은 여전히 취미로 하여금 생산과 산업 [43]방법 이외의 방법으로 인쇄에 참여할 수 있게 했다.

"3D 프린팅"이라는 용어는 원래 잉크젯 프린터 헤드가 층층이 있는 파우더 베드에 바인더 재료를 퇴적시키는 공정을 말합니다.최근에는 전자빔 적층 제조 및 선택적 레이저 용해와 같은 다양한 적층 제조 기술을 포괄하기 위해 이 용어를 사용하기 시작했습니다.미국 및 글로벌 기술 표준에서는 이러한 광범위한 의미를 위해 적층 제조라는 공식 용어를 사용합니다.

가장 일반적으로 사용되는 3D 프린팅 공정(2018년 기준 46%)은 FDM([5]Fused Deposition Modeling)이라고 불리는 재료 압출 기법입니다.FDM 기술은 다른 두 가지 가장 인기 있는 기술인 SLA(입체 석판 인쇄)와 SLS(선택 레이저 소결)를 따라 발명되었지만, FDM은 일반적으로 [citation needed]세 가지 기술 중 가장 저렴하기 때문에 공정의 인기에 도움이 됩니다.

2020년대

2020년 현재, 3D 프린터는 대부분의 사람들이 3D 프린팅의 세계로 들어갈 수 있는 품질과 가격 수준에 도달했습니다.2020년에는 엔트리 레벨의 머신에 대해 미화 200달러 미만의 가격으로 고품질 프린터를 구입할 수 있습니다.이러한 보다 저렴한 프린터는 일반적으로 FDM([44]퓨즈드 증착 모델링) 프린터입니다.2021년 11월 Steve Verze라는 이름의 영국 환자는 런던의 [45][46]Moorfields Eye Hospital에서 세계 최초로 3D 프린팅된 의안을 이식받았다.

일반 원칙

모델링.

주요 기사: 3D 모델링
3D 프린팅에 사용되는 CAD 모델
3D 포토 부스에서 촬영한 2D 사진으로부터 3D 모델을 생성할 수 있습니다.

3D 프린팅 가능 모델은 컴퓨터 지원 설계(CAD) 패키지, 3D 스캐너 또는 일반 디지털 카메라 및 사진 측량 소프트웨어를 사용하여 만들 수 있습니다. CAD로 제작한 3D 프린팅 모델은 다른 방법보다 오류가 상대적으로 적습니다.3D 프린팅 가능한 모델의 오류를 [47]식별하여 인쇄하기 전에 수정할 수 있습니다.3D 컴퓨터 그래픽을 위한 기하학적 데이터를 작성하는 수동 모델링 과정은 조각과 같은 조형 예술과 유사하며, 3D 스캐닝은 실제 물체의 모양과 모양에 대한 디지털 데이터를 수집하여 이를 기반으로 디지털 모델을 만드는 과정입니다.

CAD 모델은 CAD 모델 표면의 삼각측량을 기반으로 데이터를 저장하는 적층 제조용 사실상의 CAD 파일 형식인 STL(Steature Resolography File Format)로 저장할 수 있습니다.STL은 다수의 표면으로 인해 토폴로지에 최적화된 부품과 격자 구조의 파일 크기를 크게 생성하기 때문에 적층 제조에 적합하지 않습니다.이 문제를 해결하기 위해 새로운 CAD 파일 형식인 Additional Manufacturing File format(AMF)이 2011년에 도입되었습니다.곡선 삼각 [48]측량을 사용하여 정보를 저장합니다.

인쇄

STL 파일에서 3D 모델을 인쇄하기 전에 먼저 오류를 검사해야 합니다.대부분의 CAD 어플리케이션에서는 다음 유형의 출력 STL [49][50]파일에 오류가 발생합니다.

  1. 구멍
  2. 정규에 직면하다
  3. 자기 교차로
  4. 소음탄
  5. 여러[51] 가지 오류
  6. 돌출 문제

STL 세대에서는, 「수리」라고 불리는 스텝에 의해, 원래의 모델에서 [53][54]이러한 문제가 해결됩니다.일반적으로 3D 스캔을 통해 얻은 모델에서 생성된 STL은 3D 스캔이 포인트 투 포인트 획득/매핑에 의해 이루어지는 경우가 많기 때문에 이러한 오류가 더 많습니다. 3D 재구성에 [56]오류가 포함되는 경우가 많습니다.

완료되면 STL 파일을 "슬라이서"라고 하는 소프트웨어로 처리해야 합니다. 이 소프트웨어는 모델을 일련의 얇은 레이어로 변환하고 특정 유형의 3D 프린터(FDM 프린터)[57]에 맞춘 명령을 포함하는 G-코드 파일을 생성합니다.이 G-코드 파일은 3D 프린팅 클라이언트 소프트웨어로 인쇄할 수 있습니다(G-코드를 로드하여 3D 프린팅 프로세스 중에 3D 프린터에 지시를 내리는 데 사용).

프린터 해상도는 레이어 두께와 X-Y 해상도를 인치(dpi) 또는 마이크로미터(μm) 단위로 나타냅니다.일반적인 레이어 두께는 약 100μm(250DPI)이지만, 일부 기계에서는 16μm(1600DPI)[58]의 얇은 레이어를 인쇄할 수 있습니다.X-Y 해상도는 레이저 프린터에 필적합니다.입자(3D 도트)의 [citation needed]지름은 약 50~100μm(510~250DPI)입니다.이 프린터 해상도의 경우, 메쉬 해상도를 0.01~0.03 mm, 코드 길이를 0.016 mm 로 지정하면, 소정의 모델 입력 [59]파일에 최적인 STL 출력 파일이 생성됩니다.고해상도를 지정하면, 인쇄 품질은 향상되지 않고, 파일이 커집니다.

3:31 용융 고분자 증착을 사용하여 PLA로 만든 물체의 80분짜리 비디오의 타임랩스

최신 방법을 사용한 모델 구축에는 사용된 방법, 모델의 크기 및 복잡성에 따라 몇 시간에서 며칠이 걸릴 수 있습니다.적층 시스템은 일반적으로 이 시간을 몇 시간으로 단축할 수 있습니다. 단, 사용하는 기계의 유형과 동시에 생산되는 모델의 크기와 수에 따라 크게 다릅니다.

마무리

프린터로 제작한 해상도는 많은 어플리케이션에서 충분하지만 원하는 오브젝트의 크기를 약간 초과한 버전을 표준 해상도로 인쇄한 후 고해상도 감산 [60]프로세스를 사용하여 재료를 제거하면 더 높은 정확도를 달성할 수 있습니다.

모든 적층 제조 공정의 층상 구조는 불가피하게 건물 플랫폼에 대해 곡선 또는 기울어진 부품 표면에 계단식 효과를 가져옵니다.효과는 건축 공정 [61]내 부품 표면의 방향에 따라 크게 달라집니다.

ABS와 같은 일부 인쇄 가능한 폴리머는 아세톤 또는 유사한 용제에 기초한 화학적 증기 프로세스를[62] 사용하여 표면 마감을 매끄럽게 하고 개선할 수 있습니다.

일부 적층 제조 기술은 부품을 구성하는 과정에서 여러 재료를 사용할 수 있습니다.이러한 기술은 여러 색상과 색상 조합을 동시에 인쇄할 수 있으며, 반드시 페인트를 칠할 필요는 없습니다.

일부 인쇄 기술에서는 시공 중에 돌출된 기능을 위해 내부 지지대를 구축해야 합니다.이러한 서포트는 인쇄가 완료되면 기계적으로 제거하거나 용해해야 합니다.

상용화된 모든 금속 3D 프린터는 증착 후 금속 부품을 금속 기판에서 잘라냅니다.GMAW 3D 프린팅의 새로운 공정은 기판 [64]표면을 수정하여 알루미늄 또는 강철을 제거할[63] 수 있습니다.

자재

세계 최초의 3D 프린팅 금속[65] 다리 암스테르담의 Stoofbrug [nl] 세부 사항

전통적으로 3D 프린팅은 고분자 재료의 제조와 취급이 용이하기 때문에 인쇄용 고분자에 초점을 맞췄습니다.그러나 이 방식은 다양한[66] 고분자뿐만 아니라 금속과 [69]세라믹스까지 프린팅할[67][68] 수 있도록 빠르게 발전하여 3D 프린팅은 제조에 있어 다용도 옵션이 되었습니다.3차원 물리적 모델의 층별 제작은 "계속 성장하는 CAD 산업, 구체적으로는 CAD의 견고한 모델링 측면의 시스템"이라는 현대적인 개념입니다.1980년대 후반에 솔리드 모델링이 도입되기 전에는 와이어 프레임과 [70]표면으로 3차원 모델을 만들었습니다." 그러나 모든 경우 재료 층은 프린터와 재료 특성에 의해 제어됩니다.3차원 재료 층은 프린터 오퍼레이터가 설정한 증착 속도로 제어되며 컴퓨터 파일에 저장됩니다.가장 먼저 인쇄된 특허 재료는 가열된 금속 합금을 사용한 패턴 인쇄용 핫 멜트 타입 잉크였습니다.위의 1970년대 역사를 참조하십시오.

찰스 헐은 1984년 8월 8일 UVP사의 자외선 마스크 광원을 이용한 자외선 경화 아크릴 수지를 사용하여 간단한 모델을 만드는 첫 번째 특허를 출원했다.SLA-1은 1978년 11월 디트로이트에서 열린 Autofact Exposition에서 3D Systems가 발표한 최초의 SL 제품입니다.SLA-1 베타는 1988년 1월에 Baxter Healthcare, Pratt 및 Whitney, General Motors 및 AMP에 출하되었습니다.최초의 생산 SLA-1은 1988년 4월에 Precision Castparts에 출하되었습니다.UV수지 재료는 에폭시계 재료 수지로 빠르게 전환되었습니다.두 경우 모두 SLA-1 모델은 경화되지 않은 경계 수지를 제거하기 위해 용제 클리너로 헹군 후 UV 오븐 경화가 필요했습니다.모든 시스템에서 PCA(Post Cure Device)가 판매되었습니다.초기 수지 프린터에서는 각 층의 모델 위로 신선한 수지를 이동시키기 위해 블레이드가 필요했습니다.레이어 두께는 0.006인치, SLA-1의 HeCd 레이저 모델은 12와트로 표면을 30인치/초로 스윕했습니다.UVP는 1990년 [71]1월에 3D Systems에 인수되었습니다.

역사를 살펴보면, 1980년대에 급속 프로토타이핑 분야에서 특허를 위해 많은 재료(수지, 플라스틱 분말, 플라스틱 필라멘트 및 핫멜트 플라스틱 잉크)가 사용되었음을 알 수 있습니다.마스크 램프 UV 경화형 수지는 Cubital의 Itzchak Pomerantz가 솔져 5600에 도입했으며, Carl Decard의 레이저 소결 열가소성 플라스틱 파우더, 그리고 3D Systems가 물체를 형성하기 위해 쌓은 LOM(접착식 레이저 절단지)도 처음 선보였습니다.Scott Crump는 또한 1984년 Charles Hul이 특허를 취득한 지 1주일 후에 William E Masters에 의해 압출된 "용융" 플라스틱 필라멘트 모델링(FDM)과 Drop 증착을 작업하고 있었지만, 1992년 Visual Impact Corporation 3D 프린터가 Howtek의 잉크젯을 사용하여 도입한 열가소성 플라스틱 잉크젯을 발견해야 했습니다.1994년에 [71]자신의 3D 프린터 제품을 출시했습니다.

복합 재료 3D 프린팅

주요 기사:복합 재료 3D 프린팅
복합 재료 3DBenchy.

복합 재료 3D 인쇄를 실현하기 위한 노력은 VoxelJet과 같은 향상된 FDM급 공정에서 레이어드 [72]어셈블리와 같은 새로운 복셀 기반 인쇄 기술에 이르기까지 다양합니다.

많은 기존 3D 프린팅 기술의 단점은 한 번에 하나의 재료만 프린팅할 수 있다는 것입니다. 따라서 동일한 물체에 서로 다른 재료를 통합해야 하는 많은 잠재적 응용 분야를 제한할 수 있습니다.복합 재료 3D 프린팅은 단일 프린터를 사용하여 복잡하고 이질적인 재료 배열의 객체를 제작할 수 있게 함으로써 이 문제를 해결합니다.여기서 최종 객체 볼륨 내의 각 복셀(또는 3D 프린팅 픽셀 요소)에 대해 재료를 지정해야 합니다.

그러나 이 프로세스는 격리된 단일 알고리즘으로 인해 복잡한 문제가 발생할 수 있습니다.일부 상용 디바이스는 Spec2Fab 번역기 구축 등 이러한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있지만 아직 진행 상황은 매우 [73]제한적입니다.그럼에도 불구하고, 의료 업계에서는 3D 프린팅된 알약과 백신의 개념이 [74]제시되었습니다.이 새로운 개념으로 여러 가지 약을 조합할 수 있어 많은 위험을 줄일 수 있다.복합 재료 3D 프린팅이 점점 더 많이 적용됨에 따라 일상 생활과 첨단 기술 개발 비용이 낮아질 수밖에 없습니다.

3D 프린팅 메탈로그래픽 소재도 [75]연구 중이다.CIMP-3D는 각 재료를 분류함으로써 여러 [76]재료로 체계적으로 3D 프린팅이 가능합니다.

4D 프린팅

주요 기사: 4D 프린팅

적층 제조에서 3D 프린팅과 복합 재료 구조를 사용함으로써 4D 프린팅이라고 불리는 것을 설계 및 제작할 수 있게 되었습니다. 4D 프린팅은 시간, 온도 또는 다른 유형의 자극에 따라 인쇄된 물체의 모양이 변하는 적층 제조 공정입니다. 4D 프린팅은 동적 구조를 만들 수 있습니다.특히 형상, 특성 또는 기능을 조정할 수 있습니다.4D 프린팅으로 만든 스마트/자극 반응 재료를 활성화하여 자가 조립, 자가 수리, 다기능, 재구성, 형상 이동 등의 계산된 반응을 만들 수 있습니다.이를 통해 형상 변경 및 형상 기억 재료를 맞춤 [77]제작할 수 있습니다.

4D 프린팅은 재료(플라스틱, 복합 재료, 금속 등)에 대한 새로운 용도와 용도를 찾을 수 있는 잠재력을 가지고 있으며 이전에는 불가능했던 새로운 합금 및 복합 재료를 만들 것입니다.이 기술과 소재의 다양성은 공간, 상업 및 의료 분야를 포함한 여러 산업 분야에서 발전을 가져올 수 있습니다.4D 프린팅의 반복성, 정밀도 및 재료 범위는 이러한 산업 전반에 걸쳐 공정이 보다 실용화되도록 해야 합니다.

실용적인 산업 생산 옵션이 되기 위해서는 4D 프린팅이 극복해야 할 몇 가지 과제가 있습니다.4D 프린팅의 어려움은 이러한 인쇄된 스마트 재료의 미세 구조가 기존 가공 공정을 통해 얻은 부품에 가깝거나 더 우수해야 한다는 것입니다.다양한 외부 자극에 일관되게 반응하고 원하는 모양으로 변화할 수 있는 맞춤형 신소재를 개발해야 합니다.또한 4D 프린팅의 다양한 기술 유형을 위한 새로운 소프트웨어를 설계해야 합니다.4D 프린팅 소프트웨어는 기본 스마트 재료, 인쇄 기법 및 [78]설계의 구조 및 기하학적 요구사항을 고려해야 합니다.

와

주요 기사: 3D 프린팅 공정

여러 가지 브랜드 적층 제조 프로세스가 있으며, 다음과 같은 [79]7가지 범주로 분류할 수 있습니다.

융합 필라멘트 제작으로 알려진 3D 프린팅 기술의 개략적인 표현입니다. 플라스틱 소재의 필라멘트 a)는 가열된 이동 헤드 b)를 통해 공급되며, b)는 원하는 형태로 층층이 쌓입니다.이동 플랫폼 e)는 각 층이 퇴적된 후에 하강한다.이런 종류의 기술에서는 돌출된 부품을 유지하기 위해 추가적인 수직 지지 구조 d)가 필요합니다.

공정 간의 주요 차이점은 부품을 만들기 위해 레이어를 퇴적하는 방식과 사용되는 재료에 있습니다.각 방법에는 장점과 단점이 있습니다. 따라서 일부 업체는 [80]물체를 만드는 데 사용되는 재료에 분말과 폴리머를 선택할 수 있습니다.다른 기업들은 내구성이 뛰어난 프로토타입을 만들기 위해 표준 기성 비즈니스 종이를 제작 재료로 사용하기도 합니다.기계를 선택할 때 고려해야 할 주요 사항은 일반적으로 속도, 3D 프린터 비용, 인쇄된 프로토타입 비용, 재료의 선택과 비용, 색채 [81]능력입니다.금속으로 직접 작동하는 프린터는 일반적으로 비싸다.그러나 더 저렴한 프린터는 금형을 만드는 데 사용될 수 있고, 금형은 금속 [82]부품을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

ISO/ASTM52900-15는 바인더 분사, 방향 에너지 증착, 재료 압출, 재료 분사, 분체 융접, 시트 적층 및 바트 광중합 [83]등 7개 범주의 적층 공정을 의미 내에서 정의합니다.

물체를 형성하기 위해 3차원 물질이 퇴적되는 첫 번째 과정은 물질 분사로[24] 이루어졌거나 원래 입자 증착이라고 불렸습니다.잉크젯에 의한 입자 증착은 처음에는 연속 잉크젯 기술(CIT)(1950년대)에서 시작되었고, 나중에는 핫멜트 잉크를 사용하는 주문형 잉크젯 기술(1970년대)에서 시작되었다.왁스 잉크는 최초로 분사된 3차원 재료였고, 이후 저온 합금 금속은 CIT로 분사되었습니다.왁스 및 열가소성 용융물은 DOD에 의해 분사되었습니다.개체는 매우 작아서 문자 및 숫자로 시작하였습니다.개체는 형식이 있어야 하며 처리할 수 있습니다.왁스 문자는 종이 서류에서 떨어졌고 1971년 액체 금속 기록기 특허에 영감을 주어 간판용 금속 문자를 만들었다.열가소성 컬러 잉크(CMYK)를 각 색상의 층으로 인쇄하여 1984년에 디지털로 형성된 최초의 층상 객체를 형성합니다.1984년 솔리드 잉크 분사 이미지 또는 패턴에 의한 인베스트먼트 캐스팅 아이디어는 1989년 1992년 발표된 최초의 입자 퇴적물 기사 형성 특허로 이어졌다.

층을 만들기 위해 재료를 녹이거나 부드럽게 하는 방법도 있습니다.융착된 필라멘트 제작(FDM)에서 모델 또는 부품은 작은 구슬 또는 재료의 스트림을 압출하여 제조되며, 이 구슬 또는 재료는 즉시 경화되어 층을 형성합니다.열가소성수지, 금속선 또는 기타 재료의 필라멘트를 압출 노즐 헤드(3D 프린터 압출기)에 공급하여 재료를 가열하고 흐름을 켜고 끕니다.FDM은 제작될 수 있는 형상의 변동에 다소 제한이 있습니다.또 다른 기술은 층의 일부를 융합한 후 작업 영역에서 위쪽으로 이동하여 다른 층의 과립을 추가하고 조각이 쌓일 때까지 이 과정을 반복합니다.이 프로세스에서는 사용되지 않은 미디어를 사용하여 제작 중인 부품의 돌출부 및 얇은 벽을 지지하기 때문에 [84]부품에 임시 보조 지지대가 필요하지 않습니다.최근 FFF/FDM은 필라멘트로의 변환을 피하기 위해 펠릿에서 직접 3-D 프린팅으로 확장되었습니다.이 공정을 FPF(Fused Particle Fabrication)(또는 FGF(Fused Granular Fabrication)라고 하며 더 많은 재활용 [85]재료를 사용할 수 있습니다.

PBF(Power Bed Fusion) 기술에는 DMLS, SLS, SLM, MJF 및 EBM과 같은 여러 프로세스가 포함됩니다.Powder Bed Fusion 공정은 다양한 재료와 함께 사용할 수 있으며, 그 유연성이 기하학적으로 복잡한 [86]구조를 가능하게 하므로 많은 3D 프린팅 프로젝트에 적합합니다.이러한 기술에는 금속과 폴리머를 모두 사용하는 선택적 레이저 소결 및 직접 금속 레이저 [87]소결 등이 포함됩니다.선택적 레이저 용융은 분말 입자의 융접에 소결법을 사용하지 않고 고에너지 레이저를 이용해 분말을 완전히 녹여 기존 제조 금속과 유사한 기계적 성질을 가진 층상 방식으로 완전 고밀도 물질을 생성한다.전자 빔 용융은 금속 부품(예: 티타늄 합금)에 대한 유사한 유형의 적층 제조 기술입니다.EBM은 고진공 [88][89]상태에서 전자빔으로 금속 분말을 층층이 녹여 부품을 제조한다.또 다른 방법은 잉크젯 3D 프린팅 시스템으로 구성되어 있으며, 이 시스템은 분말층(플래스터 또는 수지)을 펴 바르고 잉크젯 형태의 공정을 사용하여 부품의 단면에 바인더를 인쇄함으로써 모델을 한 번에 한 층씩 생성한다.적층물 제조에서는 얇은 층을 잘라 모양을 만들고 접합합니다.앞서 설명한 방법 외에 HP는 레이저가 관여하지 않는 분말 기반 기술인 MJF(Multi Jet Fusion)를 개발했습니다.잉크젯 어레이는 용융 및 상세제를 도포한 후 가열하여 고체층을 [90]형성한다.

액상광중합수지를 충전한 탱크 b)의 투명저부 c)를 선택적으로 조명하고, 고화된 수지 d)를 승강대 e에 의해 서서히 끌어올린다.

스테레오 리소그래피와 같은 다른 정교한 기술을 사용하여 액체 물질을 경화시킵니다.광중합은 주로 액체로부터 고체 부분을 생산하기 위해 입체 석판에 사용된다.Objet PolyJet 시스템과 같은 잉크젯 프린터 시스템은 부품이 [91]완성될 때까지 초박막층(16~30μm)의 빌드 트레이에 포토폴리머 재료를 분사합니다.각 광중합체층은 분사 후 UV광으로 경화되므로 후경화 없이 즉시 처리 및 사용이 가능한 완전 경화 모델을 제작할 수 있습니다.멀티호톤 광중합에 사용되는 3D 미세 제작 기술로 초소형 기능을 만들 수 있습니다.광 들뜸의 비선형 특성으로 인해 겔은 레이저가 집중된 부분에서만 고체로 경화되며 나머지 겔은 세척된다.100nm 미만의 피처 크기뿐만 아니라 이동 [92]부품과 연동 부품이 있는 복잡한 구조도 쉽게 제작할 수 있습니다.또 다른 방법으로는 LED를 [93]사용하여 고화된 합성 수지를 사용합니다.

마스크 이미지 투영 기반 입체 리소그래피에서 3D 디지털 모델은 수평 평면 세트로 슬라이스됩니다.각 슬라이스는 2차원 마스크 영상으로 변환됩니다.그런 다음 마스크 이미지를 광경화성 액체 수지 표면에 투사하고 빛을 수지에 투사하여 [94]층 모양으로 경화시킵니다.지속적인 액체 계면 생산은 액체 포토폴리머 수지 풀에서 시작됩니다.수영장 바닥의 일부는 자외선('창')에 투명하여 수지가 굳는 원인이 됩니다.물체는 수지가 물체의 아래쪽으로 흐를 수 있을 정도로 천천히 떠오르며 물체의 [95]바닥과 접촉 상태를 유지합니다.분말 공급 다이렉트 에너지 증착에서는 고출력 레이저를 사용하여 레이저 빔의 초점에 공급되는 금속 분말을 용해한다.분말 공급 방향 에너지 프로세스는 선택적 레이저 소결과 유사하지만 금속 분말은 그 순간에 [96][97]부품이 첨가되는 부분에만 적용됩니다.

2017년 12월 현재 적층 제조 시스템은 99~500,000달러의 가격으로 출시되었으며 항공우주, 건축, 자동차, 국방, 의료 대체 등 다양한 산업에 사용되고 있습니다.예를 들어, General Electric은 고급 [98]3D 프린터를 사용하여 터빈용 부품을 만듭니다.이러한 시스템의 대부분은 대량 생산 방법이 채택되기 전에 신속한 프로토타이핑에 사용됩니다.고등 교육은 업계 전문가들이 일반적으로 긍정적인 [99]지표로 보는 데스크톱 및 전문가용 3D 프린터의 주요 구매자임이 입증되었습니다.또한 전 세계 도서관은 교육 및 커뮤니티 접근을 [100]위해 소형 3D 프린터를 수용하는 장소가 되었습니다.여러 프로젝트와 기업들이 가정용 데스크톱용으로 저렴한 3D 프린터를 개발하기 위해 노력하고 있습니다.이 작업의 대부분은 DIY/메이커/열심/얼리 어답터 커뮤니티에 의해 추진되고 있으며, 학계 및 [101]해커 커뮤니티와 추가적인 관계를 맺고 있습니다.

컴퓨터 축방향 리소그래피는 광경화성 수지로 인쇄를 만들기 위해 컴퓨터 단층 촬영 스캔을 기반으로 하는 3D 프린팅 방법입니다.그것은 캘리포니아 대학교 버클리 대학과 로렌스 리버모어 국립 [102][103][104]연구소가 공동으로 개발한 것입니다.다른 3D 프린팅 방법과는 달리, 융착된 증착 모델링 및 입체 석판과 같은 재료 층을 쌓아서 모델을 제작하지 않고,[102][104] 수지 원통 위에 투영된 일련의 2D 이미지를 사용하여 물체를 제작합니다.레진을 사용하는 다른 방법보다 훨씬 더 빨리 객체를 작성할 수 있고 프린트 [103]내에 객체를 삽입할 수 있는 기능으로 유명하다.

액상첨가제조(LAM)는 액체 또는 고비스코스 재료(예: 액체 실리콘 고무)를 빌드 표면에 퇴적하여 물체를 만든 다음 열을 사용하여 가황하여 물체를 [105][106][107]경화하는 3D 프린팅 기술입니다.이 과정은 원래 Adrian Bowyer에 의해 만들어졌고 그 후 독일 RepRap에 의해 [105][108][109]구축되었다.

프로그래머블 툴링이라고 불리는 기술은 3D 프린팅으로 임시 금형을 만들고, 이 금형은 기존의 사출 성형 공정을 통해 채워진 후 즉시 [110]용해됩니다.

적용들

주요 기사:3D 프린팅 응용 프로그램
Audi RSQ는 산업용 KUKA 로봇으로 제작되었습니다.
석고 기반 인쇄를 사용하여 1:20 스케일로 3D 셀카 인쇄
3D 프린팅 제트 엔진 모델
3D 프린팅 에나멜 도기
3D 프린팅 목걸이
Threeding에서 선보인 이집트 파라오의 3D 프린팅 조각품

3D 프린팅 또는 적층 제조는 성공적인 상업 [111]기술을 창출하기 위해 제조, 의료, 산업 및 사회 문화 분야(예: 문화 유산)에서 사용되어 왔습니다.최근에는 3D 프린팅이 인도주의 및 개발 분야에서도 다양한 의료 품목, 보철물, 예비 부품 및 [112]수리를 위해 사용되고 있습니다.적층 제조의 최초 적용은 제조 스펙트럼의 공구실 측에서 이루어졌습니다.예를 들어, 고속 프로토타이핑은 최초의 적층 변형 중 하나였으며, 그 임무는 CNC 밀링, 선삭 및 정밀 [113]연삭과 같은 감산 공구실 방법만으로 수행되었던 새로운 부품 및 장치의 프로토타입 개발에 소요되는 리드 타임과 비용을 줄이는 것이었습니다.2010년대 들어 적층 제조가 생산에 훨씬 더 많이 진출했다.

식품 산업

식품의 적층 제조는 식품을 층층이 3차원 물체로 짜내는 방식으로 발전하고 있다.초콜릿, 사탕, 크래커, 파스타,[114][115][116] 피자 같은 납작한 음식들이 적합한 후보 음식들이다.나사는 음식물 쓰레기를 제한하고 우주비행사의 [117]식사에 맞는 음식을 만들기 위해 3D 프린팅된 음식을 만들기 위해 이 기술을 조사하고 있다.2018년 이탈리아 생명공학자인 Giuseppe Scionti는 맞춤형 3D 바이오프린터를 사용하여 고기 질감과 영양 가치를 [118][119]모방한 섬유 식물 기반 육류 유사물을 생산할 수 있는 기술을 개발했습니다.

패션 산업

패션 디자이너들이 3D 프린팅 비키니, 신발,[120] 드레스를 실험하면서 3D 프린팅이 의류 세계로 진출했습니다.상업적 생산에서는 나이키 운동 선수들을 위하고 미식 축구 선수들은 2012년 증기 레이저 Talon 축구 신발을 생산하고, 원형화 뉴 발란스는 3D제조 custom-fit 신발에 3D인쇄를 사용하고 있다.[120][121]3D인쇄하는 기업 주문형 사용자 지정 적합과 스타일링 팁을 추가하고 있어 소비자학년 안경류 인쇄하고 있는 곳까지 왔다인쇄는 할 수 없지만).신속한 시제품 [122]제작으로 온디맨드 안경 맞춤 제작이 가능합니다.

뉴욕 타임즈의 패션 디렉터이자 최고 패션 평론가인 바네사 프리드먼은 3D 프린팅이 쇼핑객들을 위한 직접 인쇄 도구로 변모한다면 향후 패션 회사들에게 중요한 가치를 제공할 것이라고 말합니다.「이러한 일이 가까운 장래에는 일어나지 않을 것이라는 것은, 진정한 의미입니다」라고 그녀는 말합니다.하지만, 그것은 일어날 것입니다.지적 재산에 대한 우리의 사고방식과 서플라이 체인(supply-chain)에 대한 사고방식에 극적인 변화를 가져올 것입니다.「브랜드가 사용할 수 있는 제조의 일부는,[123] 확실히 테크놀로지에 의해서 극적으로 변화할 것입니다」라고 그녀는 덧붙입니다.

운수업

세계 최초의 3D 프린팅 금속[65] 다리 암스테르담의 Stoofbrug [nl]

자동차, 트럭 및 항공기에서 적층 제조는 (1) 단일 차체와 동체 설계 및 생산, (2) 파워트레인 설계 및 생산 모두를 혁신하기 시작했습니다.예를 들어 다음과 같습니다.

  • 2014년 초, 스웨덴의 슈퍼카 제조업체인 Koenigseg는 3D [124]프린팅된 많은 부품을 사용하는 슈퍼카인 One:1을 발표했습니다.Urbee는 3D 프린팅 기술을 사용하여 장착된 세계 최초의 자동차 이름입니다(차체와 자동차 윈도우는 "프린트"[125][126][127]되었습니다).
  • 2014년 Local Motors는 파워트레인을 [128]제외한 ABS 플라스틱과 탄소섬유를 사용하여 완전히 3D 프린팅된 작동 차량인 Strati를 출시했습니다.
  • 2015년 5월 Airbus는 새로운 Airbus A350 XWB에 3D [129]프린팅으로 제조된 1000개 이상의 부품이 포함되었다고 발표했습니다.
  • 2015년, 영국 공군 유로파이터 타이푼 전투기가 인쇄된 부품으로 비행했다.미 공군은 3D 프린터로 작업을 시작했고 이스라엘 공군은 예비 부품을 [130]인쇄하기 위해 3D 프린터를 구입했습니다.
  • 2017년 GE 항공은 900개가 아닌 16개 부품으로 구성된 헬리콥터 엔진을 만들기 위해 적층 제조 설계를 사용했다고 밝혀 공급망의 [131]복잡성을 줄이는 데 큰 영향을 미쳤다.

화기 산업

AM이 화기에 미치는 영향은 두 가지 측면, 즉 기존 기업을 위한 새로운 제조 방법과 DIY(Do-It-Yourself) 총기를 만들 수 있는 새로운 가능성입니다.2012년에, 미국에 본부를 둔 단체 국방 분산 계획이 플라스틱 디자인을 발표했다 3차원 인쇄된 총기류"이 될 수 있는 다운로드와 복제에 의해 어느 3D프린터입니다.후에 국방 분산 그들의 계획을 발표했다"[132][133], 질문 3D인쇄고 광범위한consumer-level CNCmachining[134][135]g에 받을 수 있는 영향에 관련해 제기되었다실효성을 [136][137][138][139]억제하지 않다또한, 자연에서 영감을 얻어 적층 [140]제조를 사용하여 쉽게 가능한 디자인을 프로토타입화함으로써 장갑 설계 전략을 강화할 수 있습니다.

보건 분야

3D 프린팅 중심 치료법의 외과적 사용은 1990년대 중반부터 뼈 재건 수술 계획을 위한 해부학적 모델링으로 시작되었습니다.환자 맞춤형 임플란트는 이 작업의 자연스러운 연장선이었고, 한 명의 독특한 [141]개인에 맞는 진정으로 개인화된 임플란트로 이어졌습니다.3D 프린팅으로 제작된 개인화된 기구를 이용한 수술 및 지도의 가상 계획은 전체 관절 치환과 두개골 상악실 안면 재건 등 수술의 많은 분야에 적용되어 큰 성공을 [142]거두고 있습니다.미시간 대학에서 개발된 기관연화증을[143] 가진 신생아를 치료하기 위한 생체흡수성 트라키알 부목이 그 예이다.오서 통합을 촉진하는 다공질 표면 구조를 효율적으로 만들 수 있는 능력으로 정형외과 임플란트(금속)의 직렬 생산을 위한 적층 제조의 사용도 증가하고 있습니다.보청기와 치과 산업은 맞춤형 3D 프린팅 [144]기술을 사용하는 미래 발전의 가장 큰 영역이 될 것으로 예상된다.

2014년 3월, 스완지의 외과의사들은 3D 프린팅 부품을 사용하여 교통사고로 [145]중상을 입은 오토바이 운전자의 얼굴을 다시 만들었습니다.2018년 5월, 3세 [146]소년을 구하기 위해 3D 프린팅이 신장 이식에 사용되었습니다.2012년 현재, 3D 바이오 프린팅 기술은 잉크젯 프린팅 기술을 사용하여 장기 및 신체 부위를 제작하는 조직 공학 응용 분야에 사용할 수 있도록 생명 공학 회사 및 학계에서 연구되고 있습니다.이 과정에서 살아있는 세포층이 겔배지 또는 당질 매트릭스 위에 퇴적되어 서서히 축적되어 혈관계를 [147]포함한 3차원 구조를 형성한다.최근,[148] 세포의 특성에 맞는 하트 온 칩이 만들어졌습니다.

외과적 봉합과 마찬가지로 흡수성 고분자의 3D 프린팅 시 열 열화가 연구되었으며, 가공 중 열화를 최소화하기 위해 매개변수를 조정할 수 있습니다.세포 배양용 부드럽고 유연한 발판 구조를 [149]인쇄할 수 있습니다.

3D 프린팅에서는 공간적으로 다양한 특성을 가진 물체를 제작하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션된 미세 구조가 일반적으로 사용됩니다.이것은 컴퓨터 보조 시뮬레이션 도구를 사용하여 원하는 개체의 볼륨을 더 작은 서브셀로 나눈 다음 제작 중에 이러한 셀을 적절한 미세 구조로 채움으로써 달성됩니다.유사한 행동을 가진 몇 가지 다른 후보 구조를 서로 대조하여 확인하고 최적의 구조 세트가 발견될 때 물체를 제작한다.인접 셀의 구조 호환성을 확보하기 위해 고급 토폴로지 최적화 방법이 사용됩니다.3D제작에 이 유연한 접근법은 여러 분야 건너에 그들은 복잡한 뼈 structures[150]고 그들이 가동 부품들과 함께 부드러운 로봇의 창조에 사용되는 로봇 인류의 tissue[151]를 만드는 데 사용되는 생물 의학 과학에서 사용된다.[152][153]3D프린팅 또한 발견은 사용하여 더욱 더의 설계 및 제조의 실험실 a파라투스[154]

3D 프린팅은 제약 분야 연구원들에게도 채용되었습니다.지난 몇 년 동안 AM 기술을 이용한 약물 전달에 대한 학계의 관심이 급증했습니다.이 기술은 재료가 새로운 제형에 [155]사용될 수 있는 독특한 방법을 제공합니다.AM 제조는 제제 개발에서 테이블링, 주조 성형 등과 같은 기존/전통 기술로는 불가능한 방법으로 재료와 화합물을 사용할 수 있도록 합니다.또한, 3D 프린팅의 주요 장점 중 하나는, 특히 FDM(융착 증착 모델링)의 경우, 달성 가능한 용량 형태의 개인화이며, 따라서 환자의 특정 [156]요구를 겨냥할 수 있습니다.머지않아 3D 프린터가 병원과 약국에 보급되어 환자의 [157]요구에 따라 맞춤형 제제를 주문 제작할 수 있게 될 것으로 예상됩니다.

2018년에는 3D 프린팅 기술을 최초로 사용하여 발효 시 세포고정화 매트릭스를 제작하였습니다.모델 연구로는 3D 프린팅된 나일론 비즈에 고정화된 Propionibacterium acidipropionici에 의한 프로피온산 생산을 선택했다.이러한 3D 프린팅 비즈는 고밀도 세포 부착 및 프로피온산 생산을 촉진할 수 있으며, 이는 다른 발효 바이오프로세스에 [158]적합할 수 있는 것으로 나타났습니다.

2005년, 학술지는 3D 프린팅 [159]기술의 가능한 예술적 응용에 대해 보도하기 시작했습니다.2017년 현재 국내 3D 프린팅은 취미 생활자나 마니아를 넘어 소비자 층에까지 진출하고 있습니다.기성 기계들은 점점 더 실용적인 가정용 어플리케이션, 예를 들어 장식품을 생산할 수 있게 되었습니다.몇 가지 실용적인 [161]예로는 작동 시계와 가정용 목공 기계용으로 인쇄된[160] 기어가 있습니다.가정용 3D 프린팅과 관련된 웹 사이트에는 백스크래처, 코트 후크, 도어 노브 [162]등이 포함되는 경향이 있었습니다.

교육 분야

3D 프린팅, 특히 오픈 소스 3D 프린터는 [163][164][165]교실에 침투한 최신 기술입니다.일부 저자는 3D 프린터가 STEM [166][167]교육에 전례 없는 "혁명"을 제공한다고 주장했습니다.이러한 주장의 근거는 학생들이 교실에서 신속하게 시제품을 제작할 수 있는 저비용 능력뿐만 아니라 오픈 소스 [168]랩을 형성하는 오픈 하드웨어 설계에서 저비용 고품질 과학 장비를 제작하는 것에서도 찾을 수 있습니다.향후 3D 프린팅에는 오픈 소스 과학 [168][169]장비 제작이 포함될 수 있습니다.

문화유산 및 박물관 기반 디지털 트윈

지난 몇 년 동안 3D 프린팅은 문화재 분야에서 보존, 복원 및 보급 [170]목적으로 집중적으로 사용되어 왔습니다.많은 유럽인들과 북미 박물관들은 3D 프린터를 구입하여 볼리비아의[171] [172]티와나쿠와 같은 유물과 고고학적 기념물들의 잃어버린 조각들을 적극적으로 재현하고 있다.메트로폴리탄 미술관과 대영박물관은 박물관 상점에서 구입할 수 있는 [173]박물관 기념품을 만들기 위해 3D 프린터를 사용하기 시작했습니다.국립 군사 역사 박물관이나 바르나 역사 박물관 같은 다른 박물관에서는 Artec 3D 스캐너를 사용하여 제작한 아티팩트의 디지털 모델을 [174]집에서 3D 프린팅할 수 있는 파일 형식으로 온라인 플랫폼을 통해 판매하고 있습니다.

건축 자산을 표현하기 위한 3D 프린팅의 적용에는 많은 과제가 있습니다.2018년에 이란 국립은행의 구조는 전통적으로 컴퓨터 그래픽(CG) 소프트웨어(Cinema4D)로 조사 및 모델링되었으며 3D 인쇄에 최적화되었습니다.그 팀은 부품의 시공 기술을 테스트했고 그것은 성공적이었다.절차를 테스트한 후 모델러는 Cinema4D에서 구조를 재구성하고 모델의 전면 부분을 Netfabb로 내보냈습니다.건물 입구는 3D 프린팅의 한계와 제작 예산 때문에 선택되었습니다.3D 프린팅은 은행의 3D 모델을 통해 구현된 기능 중 하나에 불과했지만, 프로젝트의 범위가 제한적이었기 때문에 팀은 가상 표현이나 다른 애플리케이션에 [175]대한 모델링을 계속하지 않았습니다.2021년, Parsinejad 등은 3D 프린팅에 대응한 3D 재구성을 위한 손 측량 방법과 디지털 기록(포토 측량법 [175]채택)을 종합적으로 비교했습니다.

최신 기타 응용 프로그램

3D 프린팅 소프트 액추에이터는 3D 프린팅 기술의 성장 중인 응용 분야로, 3D 프린팅 분야에서 입지를 굳히고 있습니다.이러한 소프트 액튜에이터는 특히 생물의학 분야에서 인간과 로봇 사이의 상호작용이 불가피한 연성 구조와 장기를 다루기 위해 개발되고 있다.기존 소프트 액추에이터의 대부분은 장치의 수동 제작, 사후 처리/조립 및 제작 성숙도가 달성될 때까지의 장시간의 반복이 필요한 기존 방법으로 제작됩니다.현재 제작 프로세스의 지루하고 시간이 많이 걸리는 측면 대신, 연구자들은 소프트 액추에이터의 효과적인 제작을 위한 적절한 제조 방식을 모색하고 있습니다.따라서 3D 프린팅 소프트 액추에이터는 보다 빠르고 저렴한 접근 방식으로 맞춤형 기하학적, 기능적 및 제어 특성을 가진 소프트 액추에이터의 설계와 제작을 혁신하기 위해 도입되었습니다.또한 모든 액추에이터 구성 요소를 단일 구조로 통합할 수 있으므로 외부 조인트, 접착제 및 고정 장치를 사용할 필요가 없습니다.회로 기판 제조에는 이미징, 드릴링, 도금, 솔더마스크 코팅, 명명 인쇄 및 표면 마감 등의 여러 단계가 포함됩니다.이러한 단계에는 거친 용제 및 산과 같은 많은 화학 물질이 포함됩니다. 3D 인쇄 회로 기판은 복잡한 [176]설계를 하면서도 이러한 단계의 많은 필요성을 제거합니다.폴리머 잉크는 건물의 층을 만드는 데 사용되며, 은 폴리머는 전기가 [177]흐를 수 있도록 사용되는 흔적과 구멍을 만드는 데 사용됩니다.현재의 회로 기판 제조는 설계에 따라서는 지루한 공정일 수 있습니다.지정된 재료가 수집되어 이미지가 인쇄, 현상 및 식각되는 내층 처리로 보내집니다.식각 코어는 일반적으로 적층 공구를 추가하기 위해 천공됩니다.그런 다음 코어를 적층할 수 있도록 준비합니다.스택업, 즉 회로 기판의 축적은 조립되어 층이 접합된 적층체로 보내집니다.그런 다음 보드를 측정하고 드릴로 천공합니다.많은 단계가 이 단계와 다를 수 있지만 단순한 설계의 경우 재료는 도금 공정을 거쳐 구멍과 표면을 도금합니다.그런 다음 외부 이미지가 인쇄, 현상 및 식각됩니다.이미지를 정의한 후에는 나중에 납땜할 수 있도록 재료를 솔더마스크로 코팅해야 합니다.그런 다음 나중에 구성 요소를 식별할 수 있도록 명명법이 추가됩니다.그런 다음 표면 마무리가 추가됩니다.보드는 패널 형식에서 단수 또는 배열 형태로 배선된 후 전기적으로 테스트됩니다.보드가 사양을 충족한다는 것을 증명하기 위해 작성해야 하는 서류와는 별도로 보드는 포장되어 발송됩니다.3D 프린팅의 장점은 최종 윤곽이 처음부터 정의되고 이미징, 펀칭 또는 라미네이션이 필요하지 않으며 시추 및 도금이 필요 없는 실버 폴리머와의 전기적 연결이 가능하다는 것입니다.회로 기판을 만드는 데 필요한 재료가 부족하기 때문에 최종 서류 작업도 크게 줄어듭니다.일반 가공을 통해 몇 주가 걸릴 수 있는 복잡한 설계는 3D 프린팅이 가능하여 제조 시간을 크게 단축할 수 있습니다.

COVID-19 대유행 기간 동안 3D 프린터는 개인 소유 프린터를 사용하여 다양한 개인 보호 장비(예: 얼굴 보호판 프레임)를 생산하기 위해 자원봉사자를 통해 PPE의 긴장된 공급을 보완하기 위해 사용되었다.

2021년과 그 이후 몇 년 동안 3D 프린팅은 산업 도구이자 소비자 제품이 되었습니다.특정 3D 프린터의 가격이 점점 더 저렴해지고 품질이 지속적으로 향상됨에 따라 많은 사람들이 3D 프린팅의 취미를 갖게 되었습니다.현재 전 세계에서 [178]취미용으로 3D 프린터를 구입한 사람은 200만 명이 넘습니다.

법적 측면

지적 재산.

다음 항목도 참조하십시오.빈 하드웨어

3D 프린팅은 특허, 의장권, 저작권 및 상표 등 많은 법적 제도가 적용되는 특정 제조 산업 내에서 수십 년 동안 존재해 왔습니다.하지만, 만약 3D 프린터가 주류가 되고 개인 또는 취미 생활자 커뮤니티가 개인 사용, 비영리 배포 또는 판매를 위한 아이템을 제조하기 시작하면, 이러한 법이 어떻게 적용될지 말할 법적 근거가 많지 않다.

언급된 모든 법적 제도는 3D 인쇄에 사용되는 디자인의 배포 또는 인쇄된 품목의 배포 또는 판매를 금지할 수 있습니다.액티브한 지적 재산이 관여하고 있는 경우, 이러한 작업을 허가받기 위해서는 소유자에게 연락하여 라이선스를 요청해야 하며, 이는 조건과 대가를 수반할 수 있습니다.그러나 많은 특허법, 의장법 및 저작권법에는 지적재산권(IP)에 따라 보호되는 발명, 의장 또는 예술작품의 '사적', '비상업적' 사용에 대한 표준 제한 또는 예외가 포함되어 있습니다.이러한 표준적인 제한이나 예외는 이러한 사적, 비상업적 사용을 IP 권리의 범위 밖에 둘 수 있습니다.

특허는 프로세스, 기계, 제조 및 물질의 조성을 포함한 발명을 대상으로 하며, 국가마다 다르지만 일반적으로 출원일로부터 20년이라는 기간이 있다.따라서 바퀴의 종류가 특허를 취득한 경우, 그 바퀴를 인쇄, 사용 또는 판매하는 것은 [179]특허를 침해할 수 있습니다.

저작권은 유형적이고 고정된 매체로 표현되며[180] 종종 저작자의 생애와 그 [181]후 70년 동안 지속됩니다.만약 누군가가 동상을 만든다면, 그들은 그 동상의 외관에 저작권 표시를 할 수 있기 때문에, 만약 누군가가 그 동상을 본다면, 그들은 동일하거나 유사한 동상을 인쇄하기 위한 디자인을 배포할 수 없다.

어떤 특집이 예술적(저작권)과 기능적(특허적)의 장점을 모두 가지고 있는 경우, 미국 법원에 문제가 제기되었을 때 법원은 종종 해당 [181]특집이 해당 항목의 기능적 측면과 분리될 수 없는 한 저작권이 없다고 판결해 왔다.다른 국가에서는 법률 및 법원이 예를 들어 비기능적 특징만을 의장법에 따라 주장할 수 있는 반면, 무허가 복제의 경우에는 비기능적 특징만을 의장법 하에서 주장할 수 있다는 것을 이해하고 유용한 장치의 설계를 (전체적으로) 등록하는 것을 허용하는 다른 접근법을 적용할 수 있다.유효한 특허의 대상이 되는 경우에는 청구한다.

및

주요 기사: 3D 프린팅 화기

미국 국토안보부와 합동지역정보센터는 "3차원(3D) 인쇄 능력의 현저한 진보, 총기 구성요소에 대한 무료 디지털 3D 인쇄 가능 파일의 가용성, 그리고 파일 공유를 규제하는 것은 자격 없는 총기로 인한 공공 안전 위험을 야기할 수 있다"는 메모를 발표했다.3D 프린팅된 총기를 입수하거나 제조하는 Kers와 "무기의 3D 인쇄를 금지하는 법안이 발의되면 무기 생산을 방해할 수는 있지만 완전히 막을 수는 없습니다."새로운 법률에 의해 이러한 관행이 금지된다 하더라도 이러한 3D 인쇄 가능 파일의 온라인 배포는 다른 불법 음악, [182]영화 또는 소프트웨어 파일과 마찬가지로 통제하기 어려울 것입니다.현재 미국에서는 판매 또는 이전을 목적으로 생산되지 않고 몇 가지 기본적인 요건을 충족하는 한 개인용으로 총기를 제조하는 것이 법으로 금지되어 있지 않다.판매 또는 유통을 위해 총기를 제조하려면 면허가 필요합니다.이 법은 스포츠용 반자동 소총이나 산탄총을 10개 이상의 수입 부품에서 조립하는 것은 물론 금속 탐지기나 X선 기계에서 탐지할 수 없는 총기를 조립하는 것을 금지하고 있다.또한 NFA 화기를 제작하려면 세금 납부 [183]및 ATF의 사전 승인이 필요합니다.

인터넷을 통한 총기 계획의 배포를 제한하는 시도는 DVD [184][185][186][187]리핑이 가능했던 DeCSS의 광범위한 배포를 막는 것에 비유되어 왔다.미국 정부가 Defense Distributed 계획을 해제한 후에도 여전히 Pirate Bay와 다른 파일 [188]공유 사이트를 통해 널리 사용할 수 있었습니다.영국, 독일, 스페인, 브라질에서 플랜 다운로드가 [189][190]많았습니다.미국의 일부 의원들 3D프린터에서는 총 인쇄에 사용되지 않도록 규제 제안해 왔다.[191][192]3D프린팅 옹호자들은 그 규제, 3D인쇄 산업에 타격을 줄 수 있고, 언론의 자유에 3D프린팅 교수 Hod 립슨 박사는 4개의 초기의 선구자로서, gunpowde과 침해할 수도 있무의미한 제안했다.대신 [193][194][195][196][197][198]r을 제어할 수 있습니다.

일반적으로 총기 규제가 미국보다 엄격한 국제적으로, 일부 논평가들은 대체 총기를 쉽게 구할 [199]수 없기 때문에 그 영향이 더 강하게 느껴질 수 있다고 말했다.영국 관계자들은 3D 프린팅된 총기를 생산하는 것이 총기 [200]규제법 하에서 불법이 될 것이라고 언급했다.Europol은 범죄자들이 다른 무기 원천에 접근할 수 있지만 기술이 발전함에 따라 영향의 위험이 증가할 것이라고 [201][202]언급했다.

우주

미국에서는 FAA가 적층 제조 기술을 사용하고자 하는 욕구를 예상하여 [203]이 공정을 어떻게 가장 잘 규제할 것인지를 검토해왔다.모든 항공기 부품은 FAA 생산 승인 또는 기타 FAA 규제 [204]범주에 따라 제조되어야 하기 때문에 FAA는 그러한 제조에 대한 관할권을 갖는다.2016년 12월, FAA는 GE LEAP [205]엔진용 3D 프린팅 연료 노즐의 생산을 승인했습니다.항공 변호사 Jason Dickstein은 적층 제조는 단지 생산 방법일 뿐이며 다른 생산 [206][207]방법처럼 규제되어야 한다고 제안했습니다.그는 FAA의 초점은 기존 규칙을 변경하는 것이 아니라 컴플라이언스를 설명하기 위한 지침이어야 하며, 기존 규정과 지침으로 회사가 "품질 [206]보증을 위한 규제 요구를 적절히 반영하는" 강력한 품질 시스템을 개발할 수 있도록 해야 한다고 제안했다.

과

주요 기사:3D 프린팅의 안전보건 위험
다음 항목도 참조하십시오.나노물질의 건강 및 안전 위험
의

3D 프린팅의 안전보건 문제에 대한 연구는 최근 3D 프린팅 장치의 확산으로 인해 새로워졌으며 개발 중에 있습니다.2017년 유럽 안전보건청(European Agency for Safety and Health at Work)은 3D 프린팅과 관련된 공정과 재료, 이 기술이 산업 안전과 건강에 미치는 잠재적 영향, 잠재적 위험 [208]통제 방법에 대한 토론 문서를 발표했습니다.

★★★

적층 제조는 오늘날의 초기 단계부터 시작되며, 제조 회사가 경쟁력을 유지하기 위해 모든 가용 기술의 유연하고 지속적으로 개선되는 사용자를 필요로 합니다.적층 제조를 지지하는 사람들은 최종 사용자가 다른 사람이나 기업으로부터 제품을 [12]구매하기 위해 무역을 하는 것이 아니라 자신의 제조를 대부분 하기 때문에 이러한 기술 발전의 호가 세계화에 대항할 것이라고 예측합니다.그러나 새로운 적층 기술을 상업 생산으로 통합하는 것은 [209]완전히 대체하기보다는 전통적인 감산 방법을 보완하는 데 있습니다.

미래학자 Jeremy[210] Rifkin은 3D 프린팅이 19세기 후반부터 제조를 지배했던 생산 라인 조립을 계승하면서 3차 산업 [211]혁명의 시작을 의미한다고 주장했다.

나미비아, Windhoek의 거리 표지판, 3D 프린팅 광고, 2018년 7월

1950년대 이후, 많은 작가들과 사회 평론가들은 상업적으로 저렴한 적층 제조 기술의 [212]등장으로 인해 발생할 수 있는 사회적, 문화적 변화에 대해 어느 정도 깊이 있게 추측해 왔다.최근 몇 년 동안 3D 프린팅은 인도주의 및 개발 분야에 큰 영향을 미치고 있습니다.분산 제조를 촉진할 수 있는 잠재력은 운송, 창고 및 낭비의 필요성을 줄임으로써 공급망과 물류상의 이점을 가져옵니다.또, 지역 생산 [112]경제의 창출에 의해서, 사회·경제 발전이 진행되고 있다.

다른 사람들은 점점 더 많은 3D 프린터가 사람들의 집에 들어오기 시작하면서 가정과 직장 사이의 전통적인 관계가 더욱 [213]약화될 수 있다고 제안했습니다.마찬가지로, 기업이 새로운 물건의 디자인을 전 세계에 전달하는 것이 쉬워짐에 따라 고속 화물 서비스의 필요성도 [214]줄어들 수 있다는 의견도 제시되었다.마지막으로, 현재 특정 오브젝트를 복제할 수 있는 용이성을 고려할 때, 널리 이용 가능한 신기술로 지적재산권을 보호하기 위해 현행 저작권법에 변경이 가해질지는 두고 볼 일이다.

3D 프린터에 대한 소비자의 접근성이 높아짐에 따라 [215]온라인 소셜 플랫폼이 커뮤니티를 지원하기 위해 개발되었습니다.여기에는 사용자가 3D 프린터 구축 방법과 같은 정보에 액세스할 수 있는 웹 사이트뿐만 아니라 3D 인쇄 품질을 개선하고 3D 인쇄 뉴스를 논의하는 소셜 포럼, 3D [216][217][218]모델 공유 전용 소셜 미디어 웹 사이트도 포함됩니다.RepRap은 3D 프린팅에 대한 모든 정보를 저장하기 위해 만들어진 위키 기반의 웹사이트로, 모든 사람들에게 3D 프린팅의 보급을 목표로 하는 커뮤니티로 발전했습니다.게다가 핀쉐이프, 싱기버스, 마이미니팩토리와 같은 다른 사이트들도 있는데, 이 사이트들은 사용자들이 누구나 3D 파일을 인쇄할 수 있도록 하기 위해 처음 만들어졌기 때문에 3D 파일 공유에 드는 거래 비용을 줄일 수 있었다.이러한 웹 사이트는 사용자 간의 사회적 상호작용을 더욱 강화하여 3D 프린팅 전용 커뮤니티를 형성하고 있습니다.

일부에서는 3D 프린팅 및 기타 저비용 제조 기술과 [219][220][221]공통 기반 피어 프로덕션의 결합에 대해 주의를 환기합니다.영속적인 성장체제의 자기강화 환상은 범위경제의 발달로 극복될 수 있으며, 여기서 사회는 생산구조 전체를 보다 지속가능하고 맞춤형으로 [219]높은 고원으로 끌어올리는 데 중요한 역할을 할 수 있다.또한 생산수단의 민주화에 따라 특히 물리적 [219]문제나 문제, 위협이 많이 발생하는 것이 사실이다.예를 들어, 첨단 나노물질의 재활용 가능성은 여전히 의문이다. 무기 제조는 더 쉬워질 수 있다. 위조와[222] 지적 [223]재산에 대한 영향은 말할 것도 없다.규모의 경제에 대한 경쟁 역학 관계였던 산업 패러다임과 달리, 공통 기반의 동료 생산 3D 프린팅은 범위의 경제를 발전시킬 수 있습니다.규모의 이점은 저렴한 글로벌 운송에 있는 반면, 범위의 경제는 [219]제조 도구의 기능을 활용하여 인프라 비용(무형 및 유형 생산 자원)을 공유합니다.Neil Gershenfeld에[224] 이어 "세계에서 가장 개발이 덜 된 일부 지역에서는 최첨단 기술이 필요합니다."라고 말합니다. Commons 기반의 피어 프로덕션과 3D 프린팅은 글로벌하게 생각하면서도 특정 요구에 대응하여 현지적으로 행동하는 데 필요한 도구를 제공할 수 있습니다.

Larry Summers는 일상적인 작업을 수행하는 사람들을 위해 3D 프린팅 및 기타 기술(로봇, 인공지능 등)의 "파괴적인 결과"에 대해 썼습니다.그는 "이미 장애보험에 가입한 미국 남성이 제조업에 종사하는 것보다 더 많다.이러한 추세는 모두 잘못된 방향으로 흘러가고 있습니다.특히 기술이 부족한 사람들에게는 블루칼라뿐만 아니라 화이트칼라를 대체할 인공지능을 구현하는 자본의 역량이 앞으로 몇 년 동안 급격히 증가할 것입니다.Summers는, 「미리어드 디바이스」(예: 조세 피난처, 은행 비밀, 자금세탁, 규제 재정 거래)에 대처하기 위해서, 보다 적극적으로 협력하는 것으로써, 막대한 부를 「납부」나 「사회 공헌」을 필요로 하지 않고 축적하는 것을 곤란하게 할 것을 추천하고 있습니다.다음을 포함한 턴: 반부패법의 보다 강력한 집행, 지적재산에 대한 '중요한' 보호의 삭감, 근로자에게 이익을 주고 부를 축적하고 지분을 부여하는 이익공유제도의 촉진, 단체교섭의 강화, 기업지배구조의 개선, 강화금융 활동에 대한 보조금을 제거하기 위한 금융 규제, 부자들의 부동산 가치를 계속 상승시킬 수 있는 토지 이용 제한 완화, 청년들을 위한 더 나은 훈련과 해고 노동자들에 대한 재교육, 그리고 에너지 생산과 같은 인프라 개발에 대한 공공 및 민간 투자 증가.수송 [225]수단

Michael Spence는 다음과 같이 썼습니다.「이제, 디지털 테크놀로지의 강력한 물결이, 점점 더 복잡해지는 업무의 노동력을 대체하고 있습니다.이러한 인력 대체 및 중개 프로세스는 ATM, 온라인 뱅킹, 엔터프라이즈 리소스 플래닝, 고객 관계 관리, 모바일 결제 시스템 등 서비스 분야에서 오랫동안 진행되어 왔습니다.이 혁명은 로봇과 3D 프린팅이 노동력을 대체하고 있는 상품 생산으로 확산되고 있습니다."디지털 테크놀로지의 비용의 대부분은 하드웨어(예: 3D 프린터)의 설계, 그리고 보다 중요한 것은 기계가 다양한 작업을 수행할 수 있는 소프트웨어를 만드는 데 있다고 그는 생각합니다."이렇게 되면 하드웨어의 한계비용은 상대적으로 낮아지고(규모가 커짐에 따라 감소), 소프트웨어 복제에 필요한 한계비용은 기본적으로 0이 됩니다.설계 및 테스트의 초기 고정 비용을 상각할 수 있는 잠재력이 큰 글로벌 시장에서 [디지털 기술에] 투자하는 인센티브는 [226]매우 매력적입니다."

스펜스는 기업이 활용도가 낮은 귀중한 노동력을 전 세계에 배치하도록 유도했던 이전의 디지털 테크놀로지와는 달리, 현재의 디지털 테크놀로지의 물결은 "인력의 대체를 통한 비용 절감"이라고 믿고 있습니다.예를 들어, 3D 프린팅 기술의 비용이 감소함에 따라, 생산은 "극도로" 현지화되고 맞춤화될 수 있다는 것은 "상상상하기 쉽습니다.또한 생산은 예상 또는 예측 수요가 아닌 실제 수요에 따라 발생할 수 있다.스펜스는 노동 집약적이고 프로세스 지향적인 제조업의 효율이 떨어지면서 노동은 아무리 저렴하더라도 성장과 고용 확대에 덜 중요한 자산이 될 것이며 선진국과 개발도상국 모두에서 재국산화 현상이 나타날 것이라고 믿고 있습니다.그의 견해로는 생산은 사라지지 않지만 노동 집약도가 낮아질 것이며, 결국 모든 국가는 디지털 기술과 그 배치와 확장을 지원하는 인적 자본을 중심으로 성장 모델을 재구축해야 할 것입니다.Spence는 다음과 같이 쓰고 있습니다.「우리가 진출하는 세계에서는, 상품, 서비스, 및 전통적인 자본이 아니고, 아이디어와 디지털 자본이 가장 강력한 흐름을 이루고 있습니다.이에 적응하기 위해서는 사고방식, 정책, 투자(특히 인적 자본) 및 고용 및 [226]분배 모델의 변화가 필요합니다."

Naomi Wu는 중국 교실에서 3D 인쇄를 사용하여 디자인 원칙과 창의성을 가르치는 것을 기술의 가장 흥미로운 최근 발전으로 간주하며, 보다 일반적으로 3D 인쇄를 차세대 데스크톱 출판 [227]혁명으로 간주합니다.

환경 변화

적층 제조의 성장은 환경에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.예를 들어, 더 큰 재료 블록에서 조각을 잘라내는 기존 제조와 달리, 적층 제조는 제품을 층별로 생산하고 관련 부품만 인쇄하므로 재료 낭비가 훨씬 줄어들어 필요한 [228]원재료 생산에 소비되는 에너지가 줄어듭니다.적층 제조는 제품의 구조적 필수품만을 만들기 때문에 경량화에 크게 기여할 수 있으며, 자동차 및 기타 [229]교통수단의 에너지 소비와 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.예를 들어, 적층 제조를 사용하여 제작된 비행기 부품에 대한 사례 연구 결과, 해당 부품의 사용은 제품 [230]수명 동안 관련 에너지 및 이산화탄소 배출의 63%를 절약하는 것으로 나타났습니다.또한 적층 제조에 대한 이전의 라이프 사이클 평가에서는 3D 프린팅으로 국지적인 생산이 이루어지고 최종 목적지에 도달하기 [231]위해 제품을 장거리 운송할 필요가 없기 때문에 이 기술을 채택하면 이산화탄소 배출량을 더욱 줄일 수 있을 것으로 추정했습니다.

그러나 적층 제조를 계속 채택하는 것은 환경적으로 좋지 않은 영향을 미칩니다.적층 제조는 감산 제조 공정에서 발생하는 폐기물을 최대 90%까지 감소시키지만 적층 제조 공정은 재생 불가능한 재료(금속) 분말과 같은 다른 형태의 폐기물을 생성합니다.적층 제조는 아직 97%라는 이론적인 재료 효율 잠재력에 도달하지 못했지만,[232] 기술이 생산성을 계속 높임으로써 더욱 가까워질 수 있습니다.

고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 펠릿을 녹이는 일부 대형 FDM 프린터의 경우 깨진 우유병과 같이 충분히 깨끗한 재활용 재료를 사용할 수도 있습니다.또한 이러한 프린터는 결함이 있는 빌드 또는 실패한 프로토타입 버전에서 나온 분쇄된 재료를 사용할 수 있기 때문에 전체적인 프로젝트 낭비와 자재 취급 및 보관을 줄일 수 있습니다.이 개념은 RecycleBot에서 탐구되었습니다.

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