3D 이미지 스캔과 프린팅

본인이 하는 연구 중에 3차원 역설계 과제가 있다. 이와 관련해, MEP (기계, 전기 및 배관) 설비가 노후화되면, 스캔된 데이터가 잘 보관되어 있다면, 이를 이용해, 부재를 제작하는 데 도움이 되지 않을 까라는 당연한 생각을 해 보았다 (예를 들어 여수 등 화학단지 설비들은 수십년 이상이고, 설계도서도 잘 관리되지 않아, 유지보수하기가 매우 어렵다).

그럼 3차원 프린팅을 잘 활용하면 되지 않을까? 그래서, 테스트해보았다. 분말형 레이저 소성 가공이 가능한 고가의 3차원 프린터로 테스트해본다면 좋겠지만, 우리는 그럴만한 돈이 없다. 그래서, 저가 제품으로 테스트를 해 보았다 (1차 테스트는 초기 저가 모델로 테스트해 보았으나 모델 하나 출력하는 데 에러가 너무 많아, 설정에만 하루 종일 준비해야 했다-초창기 저가 적층형 프린터는 에러가 매우 많았다. 2차 테스트는 XYZ 프린팅사에서 개발한, 나름 안정화된 저가형으로 평가받고 있는 da Vinci AiO)로 테스트해보았다.

XYZ printing

프린터가 이상이 없는 지, 여러가지 확인을 해 보았다. 다음은 테스트 결과이다.

AiO 프린터

 스캐닝된 모델을 재출력한 모습 (형상이 완전 똑같지는 않다)

스캐닝해서, 그 결과를 그대로 출력해보고, LOD (모델 상세도)를 줄여서 출력해보는 등등 여러가지 작업을 해 보았다. 저가형치고는 괜찬은 품질이다. 

이제 본격적으로 파이프를 이용해 테스트한다. 캘리브레이션을 하고, 다시, 3차원 포인트 클라우드를 획득해, 3차원 모델링을 하고, 출력을 한다. 이 과정이 거의 하루 종일 걸린다 (가끔 출력 시 모델이 엉키거나, 스캐닝이 잘 안되는 경우는 이 과정을 재반복한다). 출력만 하는 시간은 대략 3~4시간 이상 걸렸다.

3차원 이미지 스캐너 캘리브레이션 (캘리브레이션 후에는 결과가 좀 더 좋아짐)

  

 스캔된 파이프 포인트 클라우드를 3차원 모델로 모델링

이제, 모델링된 3차원 모델을 3차원 프린터로 출력된 형상의 정밀도를 확인해 보자.

정밀도 측정 (외경이 98mm이므로, 0.16mm오차)

보다 시피 약간의 왜곡이 있으나, 파이프 정도의 유지보수성이 효과가 있는 지, 문제가 무엇인지, 고려할 점이 어떤 것인지 등등을 확인하는 데는 큰 문제가 없었다.

차후, 시간이 더 있다면, 좀 더 자세한 내용을 정리하려 한다.

후기1 - 프린팅하다가, 카트리지가 인식되지 않아, 일주일을 그냥 날려 먹었다. 용산까지 가서 수리를 해와야 했기 때문이다. 3차원 프린터의 안전성과 성능은 돈과 지수적으로 비례했다.

후기2 - 국내 다수의 3차원 프린터들은 RepRap과 같은 해외 오픈소스 소프트웨어와 하드웨어를 조합한 것들이 많다. 3차원 프린팅 기술이 세계적으로 유명해지다보니, 이런 레퍼런스는 숨긴채, 개발자 행세를 하는 사람들도 많고, 그대로 가져와 저품질의 제품을 찍어내는 패브랩 회사들도 생겨났다. 이는 요즘 유명한 드론 분야도 마찬가지다.

오픈소스는 누구나 가져다 쓸수 있다. 그러므로, 이를 잘 이용한다면 큰 문제가 없다. 하지만, 브랜드 홍보를 위해, 레퍼런스 달지도 않고, 물건을 생산해 팔면서, 유지보수도 제대로 안해주는 제품을 판다는 것은 매우 문제가 많은 것이다. 시장이 혼탁해지는 것이다. 한번 당해본 입장에서 적어본다.