3D 프린터

시공에서의 BIM데이터 활용 #7 김명근 건축사l승인2017.04.28 11:04

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3D프린터는 BIM모델의 데이터로부터 입체 모형을 조형하는 기계이다. 자유 곡면으로 이루어진 이른바 비정형 건축물의 모형도 어렵지 않게 만들 수 있으며 색상까지 들어간 모형도 제작이 가능한 3D프린터도 있다.
3D프린터의 모형제작 원리는 두께 0.1~0.2mm정도로 얇게 자른 단면형식으로 재료를 얇게 프린트해서 쌓아올리며 입체모형을 만드는 것이 일반적으로 사용되고 있는 3D프린터의 작동방식이다. 프린터 기종에 따라 사용되고 있는 재료는 코일형태로 감겨있는 형식의 플라스틱이 요즘 가장 많이 사용되고 있는 재료이며, 고무나 석고형태의 분말 등을 사용하고 있는 프린터도 있다.
일반적으로 많이 사용되고 있는 코일형태의 플라스틱을 사용하는 프린터는 플라스틱을 열로 녹여 프린터 헤드에서 모형의 단면을 따라 얇게 쌓아올린다. 공중에 뜨는 부품을 프린팅해야 하는 경우에는 지지할 수 있는 별도의 재료를 쌓아올려 모형이 완성된 후에 잘라 내는 방식으로 작업한다. 각 프린터는 출력할 수 있는 크기가 가로, 세로, 높이로 정해져 있어 큰 모형을 제작해야하는 경우 분할 출력하여 나중에 조립하는 방법을 사용해야 한다. 
따라서 3D프린팅하는 작업자의 노하우에 따라 출력결과물의 품질에 차이가 생기므로 나름대로의 많은 연습과 공부가 필요한 부분이다. 보통의 프린터는 모형정도를 출력하는 수준이지만 이를 응용해 실물크기로 출력하는 사례가 점점 생겨나고 있다.
이탈리아 피사에 사는 엔리코 디니는 폭 7.5m, 깊이 7.5m, 높이 3~18m의 거대 3D프린터 ‘D-SHAPE'을 개발했다. 출력방식은 모래상태의 재료를 5∼10mm두께로 평평하게 펴서 출력하는 물체의 단면에 따라 액체 경화제를 프린터 헤드에서 분사해 굳혀가는 방식으로 마지막에 굳어지지 않은 부분의 모래를 제거하면 3D모델의 형태대로 제작된 가구 등을 확인 할 수 있다. 실험적이긴 하지만 이러한 기술은 실제건물에도 적용된 사례가 종종 보고 되고 있다. 이러한 기술의 실현을 위해 넘어야 할 산이 많이 있지만 무엇보다 구조적 내구성을 확보하는 것이 가장 중요할 것이다. 앞에서 설명한 재료의 압축강도는 15N/mm정도로 구조재료로는 강도가 부족하다. 향후 이러한 점을 보완하여 강도를 향상시킬 수 있다면 실제건물도 ‘시공’이 아닌 ‘인쇄’하는 시대로 갈 수 있는 가능성이 있으며 건축사들의 창의적 디자인을 현장에서 보다 스마트하게 실현하는 것이 결코 꿈은 아닐 것이다.


김명근 건축사  EREZ 건축사사무소 erezarchi@naver.com
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