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작년부터 3D 프린터에 관한 프로그램이나 뉴스가 크게 늘었습니다.

 

취미용으로만 봐도 마음에 드는 캐릭터를 오리지널 피규어로 만들거나, 프라모델의 커스텀을 위한 부품을 만드는 등 여러 부분에서 쓸 수 있을 것 같지만, 3D 프린터에 관심이 있어도 아직 3D 프린터를 써본 적이 없는 사람은 분명 많을 것입니다.

 

여기서는 3D 프린터에 관심이 있지만 자세히는 모르는 사람을 위해, 3D 프린터로 자신만의 물건을 출력하려면 어떻게 하면 좋을지, 그 과정을 설명하려 합니다.

 

 

3D 데이터 제작에서 3D 프린터 출려까지의 흐름

 

먼저 자신이 만들고 싶은 물체를 3D 프린터로 출력하는 흐름을 봅시다.

 

1. 3D 데이터 만들기

2. STL 포맷으로 출력(혹은 STl 포맷으로 변환)

3. STL 데이터의 무결성 검사

4. STL 데이터를 3D 프린터의 경로 데이터로 변환

5. 3D 프린터에서 데이터를 받아 출력

 

기본적인 흐름은 이렇습니다. 각각의 단계는 기본적인 절차만 설명하겠습니다. 참고로 3D 캐드 소프트웨어를 이용해 3D 데이터를 만들거나, 3D 데이터 제공 사이트에서 3D 데이터를 얻었을 경우 무결성 검사는 안해도 됩니다.

 

 

3D 데이터 없는 3D 프린터는 쓸데가 없다

 

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출력 중인 3D 프린터

 

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인물을 3D 스캔 중

 

3D 프린터로 특정 물체를 출력하려면 그 물체의 3D 데이터가 필요합니다.

 

3D 프린터는 어디까지나 3D 데이터를 바탕으로 형태를 만드는 기기이며 3D 데이터가 없으면 쓸모가 없습니다. 3D 프린터와 3D 데이터의 관계는 컴퓨터와 소프트웨어, 스마트폰과 앱의 관계와 비슷합니다. 제 아무리 값비싼 3D 프린터라 해도 데이터가 없으면 쓸데가 없습니다.

 

그럼 어떻게 3D 데이터를 준비해야 할까요?

 

3D 데이터를 준비하는 방법은 크게 3가지가 있습니다. 하나는 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어처럼 3D 데이터를 직접 제작하는 툴을 써서 스스로 3D 데이터를 만드는-3D 모델링- 방법입니다. 이것은 자신의 머리 속에만 있는 물체도 자유롭게 3D 데이터로 바꿀 수 있어 가장 자유롭지만 3D CAD 소프트와 3D CG 소프트를 능숙하게 쓸 줄 알아야 합니다.

 

다른 하나는 물체를 스캔해 3D 데이터로 변환하는 3D 스캐너로를 이용하는 방법입니다. 이 방법은 3D 모델링을 할 줄 몰라도 되지만 실체가 있는 물건만 3D 데이터로 만들 수 있다는 게 단점입니다. 또 3D 스캐너의 정밀도에 따라 3D 데이터의 정밀도가 정해지기에, 형태를 거칠게 복사하는 용도 외에는 쓰기 어렵고, 3D 스캐너로 스캔한 데이터는 노이즈가 있는 경우가 많아 불필요한 부분을 지우거나 부족한 부분을 추가하는 등, 수작업으로 수정할 필요도 있습니다.

 

마지막 방법은 3D 데이터를 제공하는 사이트에서 3D 데이터를 다운로드하는 방법입니다. 외국에는-

 

http://www.thingiverse.com/ 

http://cubify.com/ 

http://www.3d-caddata.com/ 

http://sharedmesh.com/ 

 

-등의 3D 데이터 배포 사이트가 있으며, 여기서 3D 프린터용 3D 데이터를 무료/유료로 다운받을 수 있습니다. 그럼 3D 모델링 기술은 없어도 되지만 자신이 갖고 싶은 3D 데이터가 있을지가 문제입니다.

 

이렇게 본대로 3D 프린터를 쓰려면 직접 3D 모델링을 하고 3D 데이터를 만드는 것이 제일 좋습니다. 3D 모델링을 하기가 힘들다면 3D 데이터 사이트에서 받은 3D 데이터를 가지고 커스터마이즈하는 방법도 있습니다.

 

[3D 데이터를 준비하는 방법]
방법 필요한 기자재나 소프트웨어 장점 단점
3D 모델링 3D CAD 소프트웨어나 3D CG 소프트웨어 자신이 생각한 3D 데이터를 작성할 수 있다 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어를 쓰는 방법을 알아야 함
3D스캔 3D 스캐너, 3D 데이터 수정용 소프트웨어 자세한 모델링을 할 필요가 없다 실체가 있는 물건만 3D 데이터화할 수 있고 정밀도에도 한계가 있다

3D 데이터

다운로드

없음
(데이터를 커스터마이즈 하는 경우는 3D CAD 소프트웨어나 3D CG 소프트웨어)
3D 모델링 기술이나 특별한 장비가 필요하지 않다 자신만의 3D 데이터를 구할 수 없다
 
 
3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어의 차이
 
그럼 3D 모델링을 하고 3D 데이터를 만드는 방법을 봅시다.
 

3D 모델링을 하려면 3D CAD 소프트웨어나 3D CG 소프트웨어가 필요합니다. 둘 다 3D 물체를 모델링하기 위해 사용하는 소프트웨어지만 저마다 특징이 있습니다. 3D CAD 소프트웨어는 원래 기계 설계 등에 사용되는 소프트웨어로 정확한 치수를 넣은 정밀한 모델링이 가능합니다. 큐브나 원뿔 등을 조합해 모델링 하는 소프트웨어가 많아 평면과 비교적 단순한 곡면 조합으로 구성된 물체를 모델링하는 데 적합합니다. 예를 들어 스마트폰이나 명함 케이스, 장난감의 망가진 부분을 복제하는 경우엔 3D CAD 소프트가 적합합니다.

 

반면 3D CG 소프트웨어는 영화에 등장하는 아름다운 CG와 CG 애니메이션 등을 만들기 위한 소프트웨어인데, 찰흙을 다듬는 식으로 모델링 할 수 있는 소프트웨어가 많습니다. 3D CG 소프트는 복잡한 곡면을 가진 물체의 모델링을 위한 것으로 사람을 비롯한 캐릭터와 동물을 만들려면 3D CG 소프트가 편리합니다.

 

3D CAD 소프트와 3D CG 소프트도 무료로 배포하는 소프트웨어부터 수 천만원이나 하는 업무용 소프트웨어까지 다양한 소프트가 있지만 3D프린터로 출력하기 위해 3D 모델링을 하는 것이 목적이라면 비싼 소프트를 사용할 필요는 없습니다. 무료로 이용할 수 있는 소프트웨어나 몇 만원으로 살 수 있는 소프트웨어라면 충분합니다.

 

입문자에게 추천하는 3D CAD 소프트웨어로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

 

[입문자에게 추천하는 3D CAD 소프트(일본 기준)]
소프트웨어 개발사 지원 운영체제 가격 표준 저장 형식 STL 출력 STL 입력
123D Design 오토데스크 윈도우/OS X/iOS/브라우저 무료 123dx ×
Tinkercad 오토데스크 웹 브라우저 무료 클라우드에 자동 보존
SketchUp Make 트림블 윈도우/OS X 무료 skp
DesignSpark Mechancal RS 컴포넌트 윈도우 무료 rsdoc
MoI 3D 트리플 스퀴드 소프트웨어 디자인 윈도우 36,750엔 3dm ×
[입문자에게 추천하는 3D CG 소프트(일본 기준)]
소프트웨어 개발사 지원 운영체제 가격 표준 저장 형식 STL 출력 STL 입력
Blender 블렌더 파운데이션 윈도우/OS X/리눅스 무료 blend
StoneyDesigner N.Ishizaka 윈도우 무료 sde
Metasequioa 4 Standard 테트라 페이스 윈도우 5,250엔 mqo
Shade 3D Basic 이 프런티어 윈도우/OS X 10,290엔 shd

×

 
 
STL 포맷이란 무엇인가? 3D 데이터 포맷의 이해
 
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MoI에서 STL 포맷을 출력하는 중. 분할 수를 바꿀 수 있습니다.
 
3D 데이터를 어떻게 준비하는지는 설명했는데, 그 포맷도 알아둘 필요가 있습니다.
 
간단히 3D 데이터라고 부르지만 그 데이터 포맷은 여러가지가 있습니다. 예를 들어 동영상 파일은 퀵타임, AVI, MP4 등 다양한 종류가 있어 소프트웨어마다 지원 포맷이 다릅니다. 3D 데이터와 3D CAD 소프트웨어, 3D CG 소프트웨어도 그렇습니다. 대부분의 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어는 여러 종류의 데이터 포맷을 지원하지만, 기본 저장 포맷은 각각의 소프트웨어마다 다릅니다. 3D 모델링을 하면서 데이터를 저장할 경우 소프트웨어의 표준 포맷으로 저장하는 게 무난합니다. 소프트웨어로는 특정 형식으로 데이터 기록만 지원하고 있으며 읽기는 지원하지 않는 것도 있어 그렇습니다. 또 표준 이외의 포맷으로 저장할 경우 폴리곤 전개 등을 정확히 재현할 수 없는 경우도 있습니다.
 
그러나 소프트웨어에서 저장하는 다양한 데이터 포맷을 3D 프린터에서 쓰긴 어렵습니다. 그래서 일반적인 3D 프린터에서는 STL 포맷이라 부르는 3D 데이터 포맷을 사용하고 있습니다.
 

STL 포맷은 입체 물체의 표면을 수많은 3각형으로 구성하는 폴리곤 포맷의 일종입니다. STL 포맷에서 쓰는 건 어디까지나 삼각형의 집합이며, 곡면을 취급하지는 못하지만 삼각형 분할 수를 늘려서 보다 섬세한 삼각형으로 그려내면 거의 곡면과 비슷하게 그려집니다. 앞서 설명한 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어는 STL 포맷으로 출력 가능하지만(플러그인을 깔아야 지원하는 것도 있음), STL 포맷 입력을 지원하지 않는 소프트웨어도 있으니, 3D 데이터 제공 사이트에서 다운로드한 데이터를 커스터마이즈 하고 싶을 경우는 다른 소프트를 사용하게 됩니다. (3D 데이터 배포 사이트의 대부분은 STL 포맷으로 데이터를 배포하고 있습니다)

 

또 STL 포맷으로 출력할 때 폴리곤의 분할 수를 지정할 수 있는 소프트웨어도 있지만, 3D 프린터로 출력하는 경우는 기본 설정으로도 문제가 없을 것입니다. 

 

최근 3D CG 소프트는 STL 포맷 출력을 지원하는 경우가 늘었지만, 조금 오래된 3D CG 소프트에선 STL 포맷 출력을 지원하지 않는 것도 많습니다. 이 경우 일단 OBJ 포맷으로 출력하고 형식으로 출력을 실시해, 무료 소프트웨어인 MeshLab 등을 써서 STL 포맷으로 변환하면 됩니다.

 

STL 포맷은 물체의 색에 대한 정보는 저장하지 않고 한가지 색상만 저장합니다. 그래서 풀 컬러 출력이 가능한 석고 분말 형태의 3D 프린터는 STL 포맷이 아니라 색 정보 보존이 가능한 PLY 포맷이나 VRML 포맷의 3D 데이터를 씁니다.

 

 

STL 포맷 3D 데이터가 깨지지 않았는지 확인

 

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STL 데이터 검증용 소프트웨어인 MoNoGon

 

STL 포맷의 3D 데이터가 있어도 이걸 그대로 3D 프린터를 써서 제대로 출력할 수는 없습니다.

 

데이터로서는 문제가 없어도, 실체가 있는 입체 형태의 물체가 되진 못하는 경우가 있기 때문입니다. 3D 프린터는 현실에 존재하는 입체 물체를 출력하는 기기이니 실체 구현에 문제가 있는 데이터를 쓸 수는 없습니다.

 

예를 들면 폴리곤이 빠져 구멍이 뚫려 있거나, 벽이 폴리곤 한 개만으로 구성되어 두께가 0인 경우는 3D 프린터로 출력할 수 없습니다. 또 폴리곤에는 법선이 묶여 있어 안쪽과 바깥쪽이 나뉘는데, 그 안과 밖이 통일되어 있지 않은 경우(표면의 일부가 뒤집혀 있거나)에도 역시 출력할 수 없습니다. 3D CAD 소프트를 사용해 3D 데이터를 만드는 경우는, 입체 모델에 문제가 있는 물체를 만들 수 없으니 이런 문제는 일어나지 않지만, 3D CG 소프트의 경우는 어떤 형태로든 모델링이 가능해 이런 문제가 있는 데이터가 생기는 일도 많습니다.

 

그래서 3D CG 소프트를 사용해 3D 데이터를 만든 경우엔 3D 프린터로 출력을 하기 전에 STL 데이터에 문제가 있는지를 체크해야 합니다. STL데이터 검증용 프로그램으로는 MoNoGon이나 netFabb Studio Basic(무료)등이 있으며, 앞서 소개한 MeshLab도 이용할 수 있습니다. MoNoGon은 하루에 800엔의 사용료를 내야 하지만, STL 출력 기능을 이용하지 않고 단순히 데이터 표시만 하는 건 무료 체험판에서도 가능합니다. (대신 수정한 STL을 저장할 수 없습니다)

 

 

슬라이스 소프트를 이용해 STL 데이터를 경로 데이터로 변환

 

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무료 슬라이드 소프트웨어인 KISSlicer

 

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큐브 전용 슬라이스 소프트인 큐브 소프트웨어

 

STL 포멧 데이터에 문제가 없음을 확인했다면 3D 프린터를 제어하기 위한 데이터로 변환해야 합니다.

 

개인용 3D 프린터에서 일반적인 FDM 방식은 모래 형태의 수지를 열로 가열해, 필요한 곳에 조금씩 쌓아 입체 물체를 만드는 것입니다. 콘 아이스크림이나 글루건을 생각하면 비슷할 것입니다. 그리고 이 말은 폴리곤 데이터인 STL 데이터를 보고 3D 프린터가 움직이는 것이 아니란 이야기입니다. 우선 STL 데이터를 한층씩 나누고 헤드가 움직이는 경로 데이터(G 코드 등으로 불림)로 변환해야 합니다. 그 변환 소프트웨어는 슬라이스 소프트나 절단기 등으로 불리는데, 이용하는 3D 프린터에 따라 경로 데이터 포멧이 다르기에 각각의 3D 프린터에 맞춘 슬라이스 소프트를 써야 합니다. 핫 프로 시드의 Blade-1과 Genkei의 atom 3D 프린터처럼 RepRap 계열의 3D 프린터는 무료 소프트웨어인 KISSlicer 등을 사용하며, MakerBot의 Replicator 시리즈나 3D Systems의 Cube처럼 대형 업체의 3D 프린터는 전용 소프트웨어가 있습니다.

 

STL 데이터를 경로 데이터로 변환할 때는 구조물을 지탱하는 부분을 만들거나 물체 내부의 충전율을 설정할 수 있습니다. 물체에 따라 설정을 바꿔 보다 정밀한 물체를 만들 수 있습니다.

 

 

경로 데이터를 불러들여 3D 프린터를 작동

 

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3D 프린터 단독으로 작동중인 Replicaror 2

 

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PC의 신호를 받아 동작 중인 SCOOVO

 

STL 데이터를 경로 데이터로 변환하면 그 데이터를 3D 프린터에서 불러와 출력해야 하는데, 이것도 방법이 2가지로 나뉩니다. PC를 쓰지 않고 3D 프린터 단독으로 동작하는 것과, PC에서 전용 소프트웨어를 실행해 컴퓨터가 컨트롤하는 식입니다.

 

PC를 쓰지 않는 3D 프린터는 USB 메모리나 SD 메모리카드를 연결할 수 있으며, 본체에 LCD와 조작 버튼 등이 있습니다. PC에서 변환한 경로 데이터를 USB 메모리나 SD 카드에 저장해 두면 3D 프린터 혼자서 물체를 만들어 낼 수 있습니다. 반면 컴퓨터를 연결하는 쪽은 컴퓨터와 USB로 연결해 컴퓨터에서 보내는 제어 신호에 따라 움직이기에, 물체를 만들 때 항상 컴퓨터를 켜 둬야 합니다. 편리한 것만 따지자면 PC를 연결하지 않는 쪽이 편하지만 세밀한 설정이나 출력 상황을 모니터링한다면 컴퓨터를 연결하는 쪽이 좋겠지요.

 

컴퓨터 없이 단독 작동하는 3D 프린터는 MakerBot의 Replicator 시리즈나 3D Systems의 Cube 등이 있고, 컴퓨터에서 제어를 해서 동작하는 3D 프린터에는 핫 프로 시드의 Blade-1, Genkei의 atom 3D 프린터, CellP project의 CellP 3D Printer, 오픈 큐브의 SCOOVO 등이 있습니다.

 

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무료 3D 프린터 제어 소프트웨어인 Printrun

 

PC에 연결하는 3D 프린터에서 물체를 만들려면 컴퓨터에서 3D 프린터 제어 소프트웨어를 실행해야 하는데요.

 

Blade-1과 atom 3D 프린터는 Printrun이란 무료 3D 프린터 제어 소프트웨어를 권장하고 있으며, 다른 3D 프린터 제어 소프트웨어를 쓰는 것도 가능합니다. CellP 3D Printer와 SCOOVO는 슬라이스 소프트와 3D 프린터 제어 소프트웨어가 일체화되어 2개의 소프트를 사용하지 않아도 STL 데이터를 읽어 경로 데이터로 변환하고 그대로 출력할 수 있습니다.

 

이상이 3D 프린터 출력의 기본 순서입니다. 글로 써 두면 어려워 보이지만 가장 어려운 건 3D 모델링 작업이고, 그것만 잘 해낸다면 나머지는 소프트웨어의 지시에 따라 데이터 변환 등의 작업만 하면 되니 그렇게 어렵진 않습니다.

 

소스: http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/column/3dpcontest/20131022_620205.html

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