3D 데이터가 없으면 쓸모없는 3D 프린터

 

이번엔 3D 프린터를 쓰기 위해 필수인 3D 데이터를 만드는 방법에 대해 알아봅시다.

 

3D 프린터는 이름 그대로 3D 물체를 만들어내는 기기로 3D 데이터가 꼭 필요합니다. 3D 프린터는 어디까지나 3D 데이터를 불러들여 출력을 하는 기기니 3D 데이터가 없으면 쓸모가 없습니다. 반대로 말하면 적절한 3D 데이터만 있다면 3D 프린터를 여러 용도로 활용할 수 있다는 것입니다.

 

3D 데이터의 형식은 매우 다양합니다. 동영상만 하더라도 퀵타임, AVI, MP4가 있으며 각각의 포맷마다 재생 프로그램이나 편집 소프트웨어가 다른 것처럼, 3D 데이터도 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어 따라 지원 포맷이 다릅니다. 그러다보니 3D 프린터가 그 모든 포맷을 지원하진 못하며, 대게는 STL(STereoLithography)이라 부르는 3D 데이터 포맷을 사용합니다.

 

STL은 물체의 표면을 수많은 3각형 폴리곤으로 묘사한 폴리곤 포맷의 한가지입니다. STL은 어디까지나 폴리곤의 집합체이기에 곡면을 그대로 표시할 순 없지만 폴리곤을 세밀하게 그리면 곡면처럼 보이게 할 수 있습니다. 또 색 정보도 없어 단색으로 출력하는 열 용해 적층 방식이나 광 조형 방식, 분말 소결 방식의 3D 프린터에서 사용하며, 풀 컬러 출력이 가능한 분말 석고 방식의 3D 프린터는 PLY, VRML처럼 색 정보를 가진 3D 데이터 포맷을 사용합니다.

 

전에는 STL 포맷의 저장-불러오기가 불가능한 3D CAD 소프트웨어나 3D CG 소프트웨어도 있었으나 3D 프린터가 보급되면서 많은 프로그램이 STL 포맷을 지원하게 됐습니다.

 

 

3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어를 사용해 3D 데이터를 제작

 

3D 프린터를 이용해 어떤 물체를 출력하려면 그 물체의 3D 데이터를 준비해야 하는데, 그 방법은 크게 2가지가 있습니다. 3D CAD 소프트웨어나 3D CG 소프트웨어를 사용해 직접 3D 모델링을 하는 방법과, 3D 데이터 사이트에서 다운로드받는 것입니다.

 

소프트웨어를 사용하면 자신이 만들고 싶은 물체를 자유롭게 모델링할 수 있으니 3D 프린터의 진가를 최대한 발휘할 수 있습니다. 그 대신 소프트웨어를 쓸 줄 알아야겠지요. 데이터를 다운받으면 출력은 쉽겠지만 딱 자신이 원하는 물체를 만들 순 없습니다.

 

하지만 자신이 만들고 싶은 물체를 출력하는 것이 목적이다보니 역시 3D 소프트웨어를 사용해서 모델링하는 방법을 알아둬야 할 것입니다. 그럼 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어는 어떤 차이점이 있을까요.

 

3D CAD 소프트웨어는 CAD(Computer Aided Design)용으로 만들어진 소프트웨어로, 이름 그대로 물건을 설계할 때 쓰는 소프트웨어입니다. 예전에는 2차원 평면에 도면을 그리는 2D CAD 프로그램이 대부분이었으나 최근에는 PC와 소프트웨어가 진화하면서 3차원에서 바로 설계를 하는 3D CAD 프로그램이 많은 분야에서 쓰이게 됐습니다.

 

3D CAD 소프트웨어는 정확한 크기에 맞춘 정밀한 모델링이 가능하며, 여러 형태의 원시적인 형상을 기본으로 해서 평면에서 그렸던 스케치를 들고 입체화하는 방법으로 모델링하는 소프트웨어가 많습니다. 그래서 평면과 비교적 단순한 곡면으로 조합-구성된 물체를 모델링하기에 적합합니다. 예를 들면 명함 케이스, 스마트폰 케이스, 컵 같은 물건이 있겠네요.

 

그에 비해 3D CG 소프트웨어는 CG(Computer Graphics)을 만들기 위한 소프트웨어로 아름다운 CG나 3D 게임 캐릭터, CG 애니메이션을 만드는 데 적합합니다. 조각을 한다는 느낌으로 모델링할 수 있는 경우가 많아 사람이나 동물처럼 복잡한 곡면을 가진 물체를 모델링하는데 적합합니다. 반면 정확한 크기가 필요한 분야에는 맞지 않습니다.

 

 

3D 프린터 용이라면 비싼 소프트웨어까진 필요 없음

 

3D CAD 소프트웨어와 3G CAD 소프트웨어는 무료로 쓸 수 있는 것부터 수천만원에 이르는 전문 작업용까지 다양한 종류가 있으나, 개인용 3D 프린터에서 출력하기 위해 3D 모델링을 하는 게 목적이라면 비싼 소프트웨어를 쓸 필요는 없습니다. 개인용 3D 프린터에서 뽑아낼 수 있는 물체의 크기엔 한계가 있고 복잡한 형태를 만들 수도 없기 때문입니다.

 

또 전에는 무료 3D CAD 소프트웨가 별로 없었으나 지금은 오토데스크의 123D 디자인(http://www.123dapp.com/design), Trimble의 스케치업 메이크(http://www.sketchup.com/ja/products/sketchup-make), RS 컴포넌트의 디자인스파크 메카니컬(http://www.designspark.com/jpn/page/mechanical) 등 다양한 무료 3D CAD 소프트웨어가 있습니다. 이걸 먼저 써보고 나서 판단해도 될 것입니다.

 

입문용 3D CG 소프트웨어에는 Blender Foundation의 블렌더(http://www.blender.org), N.Ishizaka씨가 개발한 스토니 디자이너(http://www.stoneydesigner.com) 등의 무료 소프트웨어 외에도 테트라 페이스의 메타세콰이어 4 스탠다드(http://www.metaseq.net/jp 5250엔)이나 프런티어의 쉐이드 3D(http://www.e-frontier.co.jp/products/graphics/shade.html 9000엔) 등이 있습니다.

 

여기에 나온 소프트웨어는 모두 STL 포맷의 출력을 지원하기에 3D 데이터 변환 소프트웨어를 쓸 필요가 없습니다. (STL 포맷을 불러오는 건 123D 디자인과 쉐이드 3D 베이직은 지원하지 않음)

 

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3D CAD 소프트웨어 Tinkercad. 웹 애플리케이션이라 설치할 필요가 없습니다.

 

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무료로 사용할 수 있는 3D CG 소프트웨어 스토니 디자이너

 

 

모델링하기 귀찮다면 3D 데이터 공유 사이트를 이용

 

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메이커봇이 운영하는 3D 데이터 공유 사이트 Thingiverse

 

3D 데이터를 입수하는 다른 방법은 3D 데이터 공유 사이트를 이용하는 것입니다. 3D 데이터 공유 사이트는 사용자가 제작한 3D 데이터를 업로드하고, 다른 사람이 그 데이터를 다운받을 수 있습니다. 사진이나 일러스트 등의 데이터 공유 사이트처럼 3D 데이터를 공유하는 사이트도 최근 3D 데이터에 대한 관심이 높아지면서 늘어나고 있습니다.

 

3D 데이터 공유 사이트의 장점은 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어를 쓸 줄 몰라도 3D 데이터를 얻을 수 있다는 것입니다. 물론 자신이 만들고 싶은 3D 데이터가 항상 있다는 건 아니지만.

 

다만 3D 데이터 공유 사이트에서 다운로드한 3D 데이터를 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어에서 불러와 취향에 맞춰 커스터마이즈하는 것도 가능합니다. 스마트폰 케이스같은 물건은 기본적인 크기와 형태가 정해져 있으니 일부만 수정해서 쓸 수 있습니다. 이런 경우엔 3D 데이터 공유 사이트의 데이터를 바탕으로 만드는 게 편합니다.

 

3D 데이터 공유 사이트의 대부분은 3D 프린터의 표준 3D 데이터 포맷인 STL을 쓰고 있어 그대로 3D 프린터에서 사용할 수 있습니다. 또 3D 프린터의 테스트용으로도 이러한 공개 3D 데이터를 쓰면 편하겠지요.

 

3D 데이터 공유 사이트는 무료로 3D 데이터를 다운로드할 수 있도록 한 곳이 대부분이지만, 일부 고품질 3D 데이터를 유료로 구입할 수 있도록 한 사이트도 있습니다. 그런 의미에서 대표적인 3D 데이터 공유 사이트를 몇가지 보고 갑시다.

 

Thingiverse(http://www.thingiverse.com)는 리플리케이터 시리즈 3D 프린터로 유명한 메이커봇이 운영하는 3D 데이터 공유 사이트입니다. 3D 데이터 공유 사이트 중 가장 유명하며 품질과 분량 모두 뛰어납니다. CGTrader(http://www.cgtrader.com)는 고품질 3D 데이터를 거래하는 마켓으로, 자신이 만든 3D 데이터를 판매할 수도 있습니다. 무료 데이터도 일부 공개중.

 

 

3D 스캐너는 3D 데이터의 구세주일까?

 

여기까지 보시면 '3D 스캐너라면 3D 데이터를 쉽게 만들 수 있지 않을까?' 라고 생각하실 수도 있을 겁니다. 그러나 실제로는 3D 스캐너를 써도 3D 프린터에서 쓸 수 있는 3D 데이터를 얻기란 쉽지가 않습니다.

 

3D 스캔에는 여러가지 종류가 있지만, 일반 사용자가 구입할 수 있는 가격대의 3D 스캐너는 정확도가 낮아 스캔 시 불필요한 데이터가 들어가거나, 폴리곤이 빠지거나, 디테일이 떨어지는 경우가 많습니다. 단순히 PC 화면에서 3D 모델을 보는 용도라면 폴리곤이 몇개 없어도 상관없겠지만 3D 프린터로 출력하려면 완벽한 입체를 지닌 3D 데이터여야 합니다.

 

그래서 3D 스캐너로 스캔한 3D 데이터를 그대로 쓸 수 없고 수작업으로 수정이 필요합니다. 여기에는 상당한 스킬과 노력이 필요하니까 오히려 처음부터 모델링을 하는 게 편할 수도 있습니다.

 

또 3D 스캐너는 기존에 존재하는 물체를 3D 데이터로 만들기 위한 기기라서, 실존하는 물체를 복자하는 데는 쓸 수 있지만 뭔가 새로운 물체를 만들거나, 갖고 있지 않는 물체를 만들거나, 너무 크거나 작은 물체는 3D 데이터화가 안됩니다.

 

따라서 3D 스캐너가 있다 하더라도 3D 모델링은 하지 않을 수가 없습니다.

 

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전신을 한번에 스캔할 수 있는 3D 스캐너 바디스캔 3D. 주위에 프로젝터와 카메라가 있습니다.

 

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바디스캔 3D로 3D 스캔중. 3D 데이터에서 출력하려면 데이터 수정 작업이 필요합니다.

 

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3D 시스템의 개인용 3D 스캐너인 센스 3D. 399달러의 저렴한 가격이 특징이지만 바로 3D 출력이 가능한 퀄리티는 아님.

 

 

우선은 3D 데이터를 만들어 볼 것

 

3D 프린터가 없어도 3D 프린터에 관심이 있다면 우선 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어에 익숙해지는 것을 권장합니다. 처음부터 모델링하는 것이 힘들다면 3D 데이터 공유 사이트에서 적당한 3D 데이터를 다운로드하고 그것을 3D CAD 소프트웨어와 3D CG 소프트웨어를 통해 회전/확대/축소로 관찰해 보세요. 익숙해지면 뭔가를 할 수 있게 될 것입니다.

 

3D 프린터의 사용과 3D 데이터의 제작은 끊을 수 없는 관계이며, 그림을 그리는 것과는 전혀 다른 기술이거든요.

 

소스: http://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/1month-kouza/20140124_632097.html

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