지난번에는 3D 시스템즈의 새로운 3D 프린트 위주로 CES 2016 참관기를 소개 드렸습니다. 이번에는 3D 프린터가 어떻게 활용되고 응용되고 있는지 다양한 활용 솔루션과 함께 확인해 보도록 하겠습니다.

3D 시스템즈는 3D 프린터를 포함한 다양한 사업부로 구성되어있습니다. 그중 하나가 헬스케어 사업부로 아래 선보인 제품에 많은 관람객분들이 호기심에 구름떼를 이루고 있었습니다. 아래 보이는 이미지가 가상 현실 기반의 수술 시뮬레이션입니다.

ROBOTIX MENTOR™는 손가락에 동작을 인식할 수 있는 센서 및 페달, 콘솔의 VR 장치를 연결해 수술 부위를 가상 현실화한 수술대 위에서 수술용 로봇 팔을 이용하여 수술 능력을 키우거나 수술 절차를 연습하는 시뮬레이션 장치입니다.

관람객을 위해 VR에서 확인할 수 있는 영상을 따로 모니터로 보여주는데, 현실과 유사하게 마치 실제 장기가 수술 칼로 잘리는 듯한 효과로 화면만 보면 실제 수술하는 현장에 와 있는 것 같습니다.

관련 정보는 아래 링크 참조.
http://simbionix.com/simulators/robotix-mentor/

3D 프린터가 헬스케어 분야에서 활발히 활용되는 예 중 하나는 성형수술에서 Before & After를 비교하는 것입니다. 수술 전에 환자에게 수술 결과를 미리 보여줌으로써 안도감을 줄 수 있다는 것이죠. 이때 현실감 있는 결과를 위해 컬러젯프린팅(CJP) 엔진 기반의 컬러 프린터가 중요한 역할을 하게 됩니다.

관련 동영상.

또한 자세를 보정하는 교정기를 제작하는데 있어서 3D 스캐닝 기술과 접목하여 맞춤형 교정기를 제작할 수 있습니다. 아래 그림의 교정기는 척추측만증 환자를 위한 교정기로 Selective Laser Sintering (SLS) 기술의 3D 프린터를 이용하여 편안하고, 내구성 있고 유연한 교정기를 제작할 수 있었습니다.

SLS 기반의 프린터는 분말 타입의 플라스틱 재료를 한층 한층 레이저로 소결하면서 적층하는 방식으로 서포트 제작이 필요 없다는 장점이 있으며, 제작된 제품의 내구성과 내열성이 뛰어나다는 장점이 있어 프로토타입이 아닌 실제 제품으로 사용할 수 있습니다.

위에 보이는 교정기는 이번 CES 2016에서 피트니스, 스포츠 및 바이오 테크 분야에서 혁신상을 받았습니다.

오큘러스를 이용한 VR.
가상으로 꾸며진 수술실 혹은 교육장에서 3D 프린트된 인체 모형을 활용해 커뮤니케이션하거나 교육을 위한 용도로 활용될 수 있습니다. 아무래도 직접 인체를 가지고 교육하는 데는 한계가 있기에 가상 현실과 3D 프린터의 출력물을 이용한 기술은 직접 체험하기에 비용이 많이 들거나 위험한 장소의 한계를 극복할 수 있습니다.

뿐만 아니라 과학수사에서 얼굴 재구성하는 용도로 사용되기도 합니다. 3D 스캔된 두개골로부터 얼굴 형상을 역으로 구성해 나가는 것이죠.

전통적인 과정을 살펴보면 해골 모양에서 클레이를 붙여가며 모델링을 해나갔는데, 이는 3D 시스템즈의 Geomagic Freeform 소프트웨어를 이용하여 복셀 기반의 디지털 클레이 작업을 할 수 있습니다. 디지털 조각과 3D 프린터의 조화로 기존 작업시간을 크게 단축시킬 수 있습니다.

전통적인 방법의 얼굴 재구성 과정 동영상을 참조해보세요.

아래는 가상 찰흙(Digital Clay) 기반의 Freeform 소프트웨어에서 모델링 하는 과정의 동영상입니다.

3D 프린터가 활용되어 새로운 접근 방법이 생겨난 예중 하나가 바로 안경입니다. 이탈리아의 안경 회사인 pq (http://pqeyewear.com/) 와 공동 작업으로 안경 구매에서 생산까지 새로운 패러다임을 보여줍니다. 그 과정을 살펴보면...

Sense 3D 스캐너 기술을 이용한 태블릿을 이용하여 고객의 얼굴을 3D로 스캔합니다.

스캔된 얼굴에서 사람마다 특색이 될 중요 위치 예를 들어 귀에서부터 눈까지 지점, 눈 사이의 위치점을 지정해줍니다.

그리고 나면 다양한 안경 종류를 고를 수 있습니다.

일반 안경뿐 아니라 선글라스까지 다양한 템플릿이 있어 자신의 스타일에 맞는 안경을 고릅니다.

그럼으로써 많은 안경 프레임을 매장에 쌓아놓지 않아도 고객은 마음에 드는 안경을 고를 수 있겠죠.

이렇게 고객이 결정한 안경 정보가 공장으로 보내져 3D 프린터로 출력되어 안경알 조립과정을 거친 후 고객에게 발송됩니다. 3D 프린터의 강점인 다양한 모양이 가능하기에 나만을 개성을 나타낼 수 있고, 내 얼굴 크기에 커스터마이징된 안경이므로 아주 편안할 것 같습니다.

얼마 전 3D 시스템즈와 뉴발란스와 공동으로 운동화에 미드솔을 3D 프린트로 만드는 프로젝트가 있었습니다. 기존에 제작하기 불가능했던 형상에 도전하여 러닝화에 최적화된 구조의 미드솔을 3D 프린터 기술을 이용하여 만든 사례입니다.

신발의 미드솔은 탄성, 내구성, 일정 하중에 대한 강도를 가지고 있어야 하기에 3DSystems의 재료 연구팀은 뉴발란스 팀과 긴밀히 협조하여 새로운 SLS 재료를 개발하였습니다. 이 재료가 바로 DuraForm® Flex TPU입니다.

아래 뉴발란스의 관련 기사입니다.
http://www.newbalance.com/article?ICID=3DPRINT_HS_R_3522&id=4041

아래 관련 동영상입니다.
https://youtu.be/y3pmP5rkIiA

꾸준한 성장을 이어가고 있는 개인용 피규어 시장에서도 점차 변화가 보입니다. 기존에는 고가의 3D 스캐너로 인체를 스캔 후 이를 보정하여 컬러 프린트로 출력하였는데, 이제는 마치 사진관이나 스티커 사진 부스처럼 얼굴을 3D로 간편히 스캔하는 제품이 선보이는 것입니다.

3D 시스템즈의 3D Me Photo Booth는 얼굴을 스캔하고 내부 소프트웨어가 최적으로 프로세싱 합니다. 그리고 원하는 다양한 캐릭터 중 선택하면 얼굴이 자연스럽게 몸과 합성되어 3D 데이터가 출력소로 보내져 고객이 배송받는 시스템입니다.

제가 한번 시연을 해봤습니다.
마치 사진 찍듯이 화면에 얼굴을 잘 맞추고 화면을 탭 하면 프로세싱이 시작됩니다.

그리고 원하는 몸을 선택합니다.
저는 스타워즈의 제다이를 선택해봤습니다.

화면을 확대해보니 제 얼굴이 들어 있더군요...

이렇게 완성된 3D 데이터가 출력되면 아래 그림과 같은 최종 결과물을 얻을 수 있습니다.

이제 사진도 3D로 찍어 출력된 결과물을 받게 되는 세상이 다가오고 있네요.

3D Me 관련 동영상.
https://youtu.be/aogcn-7f3y4

음식 관련 3D 프린터는 이미 작년 CES에서 소개가 되었습니다. 그런데 아직 FDA의 승인이 남아 정식으로 출시는 못하고 있는 상태입니다. 3D 프린터 관련 법안도 빨리 개정이 필요한 상태입니다. 더 창의적인 제품과 벤처 회사들이 빠르게 성장할 수 있는 디딤돌이 되어야겠죠.

아래 사진은 설탕을 재료로 3D 프린팅 한 디저트입니다. 맛도 중요하지만 맛있게 보이는 음식도 중요하잖아요? 앞으로 더 창의적인 음식을 만드는데 3D 프린터가 기여할 것으로 기대합니다.

의상과 3D 프린터는 뭔가 적용하기 어려운 매칭 같아 보이는데, 아래 예를 보면 3D 프린터가 의상 분야에서도 응용될 수 있는 걸 알 수 있습니다.

의상 디자인에 있어서는 다양한 재질로 새로운 느낌을 표현하는데 3D 프린터로 표현된 다양한 패턴이 기존에 볼 수 없는 새로운 미를 창조해 냅니다.

천 조각 위에 다양한 기하학적 패턴을 출력하여 의상에 붙일 부자재를 생성해냅니다.

천 위에 출력하는 방법은 아래 동영상 참조.

https://youtu.be/qKiHso484vw

이를 기존 의상에 결합하여 전혀 다른 느낌의 옷이 탄생하였습니다. 마치 공상과학 영화에서 볼 듯한 의상이네요. 이렇듯 다양한 분양에서 3D 프린터의 필요성을 느끼고 있습니다.

기존 금속 브래킷, 철사 모양의 교정기는 보기 안 좋아 주변 친구들의 놀림거리가 되곤 하였죠. 그래서 심미성이 좋은 투명 교정기가 요즘 각광을 받고 있는데, 투명 교정기로 유명한 Invisalign에서도 3D 시스템즈 제품을 이용하여 교정기를 출력하고 있습니다.

치아 부분을 3D 스캐너로 스캔하여 정밀한 3D 데이터로부터 교정기 모델링을 진행합니다. 본을 뜨거나 하는 전통적인 과정이 생략되었죠.

이렇게 모델링 된 데이터는 남미의 공장으로 보내져 3D 시스템즈의 프린터를 이용하여 출력된 후 다시 의사에게 전달됩니다.

이 외에도 다양한 의료 분야에 3D 프린터가 사용되고 있는데, 최근 SBS의 3D 프린터 관련 기사를 참조 바랍니다.
http://news.sbs.co.kr/news/endPage.do?news_id=N1003381001&plink=ORI&cooper=NAVER

다양한 3D 프린터의 응용 분야들을 이번 CES를 통해 다시 한번 확인할 수 있었습니다. 분야에 따라 아직 제약이나 한계가 있는 3D 프린터이지만 이런 한계점이 하나둘씩 격파되어 나가면서 우리의 생활이 점차 미래로 다가가겠죠?                                                                                                                                                                                                    [출처] [CES 2016 참관기 II] 3D Systems 사의 3D 프린터의 활용|작성자 3DSYSTEMS