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[산업지식인] 3D프린터와 3D스캐너, 설치 장소에 따라 효율 달라질까요?

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헬로티 전자기술 기자 |

 

 

현업 실무자가 가진 현실적인 궁금증을 전문가가 현명하게 직접 답해주는 [산업지식인] 입니다. 산업지식인은 스마트 팩토리, 머신비전, RPA, 3D프린팅 등 첨단 기술과 연관된 솔루션과 해당 산업 동향을 다룹니다. 

 

이 과정에서  ‘이 용어는 무슨 뜻이지?’, ‘이 솔루션을 도입했을 때의 장점은?’ 등 다양한 질문들이 떠오를 텐데요. 산업지식인에서는 질문의 종류와 상관없이 전문가의 이론과 경험이 담긴 생생한 답변을 들을 수 있습니다. 앞으로 산업지식인은 산업 현장에 있는 실무자가 혁신 기술과 가까워질 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 

 

이번 시간에 다뤄볼 내용은 ‘3D스캐너 및 3D프린터의 활용Ⅲ’입니다. 4차 산업혁명이 제조업의 새로운 트렌드로 등장을 하면서 다양한 기술을 융합하는 솔루션들이 등장하고 있죠. 그 가운데 주목받고 있는 장비가 바로 3D스캐너와 3D프린팅입니다. 

 

특히 디지털 설계 공정에 사용할 목적으로 실제 제품을 캡처하는 경우, 역설계 및 품질 검사 공정은 필수로 거쳐야 하는 과정입니다. 이 역설계를 실현할 수 있는 장비가 바로 3D스캐너이며, 이후 3D프린터를 활용한 적층제조 공정까지 이어지게 되죠. 

 

3D프린터 제조 기업인 3D시스템즈는 앞서 웨비나를 통해 3D스캐너 중에서도 광대역 스캐너의 종류와 활용 분야 소개를 비롯해 이와 연계된 3D프린팅 적용 사례 등을 공개했는데요. 이어지는 내용에서는 3D시스템즈가 3차로 진행했던 웨비나에서 다뤄진 질의응답 중 핵심적인 내용만 담아봤습니다. 

 

Q & A

 

Q : 광대역 3D스캐너로 가장 큰 효과를 볼 수 있는 분야는?
A : 건축, 토목 및 대형 사이즈 제품 측정에 용이하다. 획득된 데이터를 이용해 측정이 가능하다.

 

Q : 광대역 3D스캐너의 스캔속도와 커버할 수 있는 범위는?
A : 초당 200만 포인트를 스캔하며, 스캔 범위는 300~350m까지 한 번에 측정한다. 컬러 텍스처 획득을 위한 이미징 시스템도 함께 내장돼 있다. 

 

Q : 일반 스캐너와 광대역 스캐너의 가장 큰 차이점과 장단점은 무엇인가?
A : 일반 스캐너는 일반적인 소·중 제품을 스캔하기에 적합하며, 광대역 스캐너는 넓은 영역을 스캔하도록 특화돼 있다. 두 스캐너는 정밀도에서도 차이를 보인다. 

 

Q : 스캔에서 오차가 발생하는 노이즈 요소에는 무엇이 있는가?
A : 레이저 강도를 세게 하거나 표면 재질에 따라 노이즈가 발생한다. 노이즈는 소프트웨어에서 제거가 가능하다.

 

Q : 스캐너의 오차 범위와 사각지대에 대한 대처방안은?
A : 약 ±1mm 오차가 있다. 사각지대를 피하기 위해서는 스캐너 위치를 이동해 촬영한다. 스캐너가 가지고 있는 오차 범위 내에서 솔루션이 적절하게 사용되도록 목적에 맞는 적절한 장비를 선택하는 것이 중요하다. 사각지대에 대한 해결방법은 다양한 각도에서 측정하면 된다.

 

Q : 레이저 펄스 방식은 더운 날씨에 토목 대형구조물에서 원거리를 측정할 경우 사물이 정확하게 보이지 않고 회절되는데, 이때의 스캐너 정확도는 어떻게 되는가?
A : 40℃ 이상의 극한 온도가 아닌 경우에는 특별한 문제없이 스캔할 수 있다. 스캔데이터는 자동 정렬 및 병합까지 가능하다. 

 

Q : 광대역 3D스캐너 도입 시 가장 고려해야할 사항은? 
A : 측정거리, 측정 대상물의 구조, 정밀도, 측정 시간 등 다양한 요소를 복합적으로 고려해야 한다. 장비 도입 시, 넓은 범위를 손쉽게 스캔을 할 수 있기에 그에 따른 비용 절감 효과가 있다.

 

Q : 광대역 스캐너의 이동성은? 
A : 내장 배터리를 이용하기에 별도의 전원 없이도 자유롭게 이동 및 스캔이 가능하다. 장비 무게는 5kg 이내이기에 손쉽게 이동할 수 있다.

 

Q : 광대역 스캐너의 경우, 오차를 줄이고 정밀도와 스캔 속도를 높이는 방안은?
A : 스캔할 구조물의 위치를 미리 파악한 후, 어떤 위치에서 스캔을 할 건지를 사전에 계획하는 것이 중요하다. 또한, 스캐너 간격이 멀지 않으면서 스캔 횟수를 최소화하는 위치를 정해야 한다. IP54 방진·방수 등급이기에 기본적인 기후 환경에서는 사용이 가능하다.

 

 

Q : 스캔할 수 있는 최소 사이즈는 얼마인가? 그리고 엉킨 파이프의 경우 스캔하는 방법은?
A : 보통은 2m 정도 떨어진 거리의 제품부터 스캐닝이 가능하며, 파이프가 엉켜있는 경우에는 여러 위치에서 스캔을 해야 한다. 

 

Q : 스캔 장비를 전체적으로 관리하는 통제 시스템은?
A : 별도의 통제 시스템은 없다. 광대역 스캐너는 핸드폰, 태블릿 등을 이용해 원격으로 구동된다. 

 

Q : 스캐너 측정범위가 벗어난 것을 확인 가능한가? 
A : 측정 범위가 벗어난 경우에는 스캔이 되지 않는다. 설비가 변경된 경우에는 이전 데이터만 있다면 변경된 부분을 자동으로 찾아낼 수 있다. 

 

Q : 광대역 스캐너를 도입할 경우 보증 정책과 유지 보수 규정이나 교육은?
A : 당사는 1년간의 보증기간을 제공하며, 연간 유지보수 비용은 별도로 책정한다. 장비 구매 시 교육은 별도로 진행된다.

 

Q : 3D프린터의 경우 출력을 위한 사전 준비 온도 조건 확인, 베드 확인, 장비 청결 상태 등에 대한 알림 기능이 있는가?
A : 온도 확인 센서가 있는데, 자동 알림 기능은 없다. 장비 청결 상태는 운영자가 매 작업 전후로 직접 관리한다. 

 

Q : 사출성형과 3D프린팅, 각각의 특징은?
A : 동일한 형태를 대량생산할 경우 사출 방식이 비용 측면과 생산성 측면에서 유리하다. 다만, 기존 제작 방식으로 제작이 어려운 디자인이나 다양한 디자인의 소량 생산 등에 있어 3D프린팅이 유리하다고 판단된다.

 

Q : 챔버 내 산소 농도가 3D프린터로 성형된 파트에 어떤 영향을 주는가?
A : 챔버 내 낮은 산소 농도는 산화를 방지해 파트 품질을 좋게 만든다.

 

Q : 3D프린터와 스캐너를 설치하는 장소에 대한 제약 조건은?
A : 3D프린터의 경우 일반 제조 설비처럼 항온 항습 조건과 환기 조건이 요구된다.

 

Q : 3D스캐너와 3D프린팅이 스마트 시티의 설계 및 구축 분야에 적용된다면?
A : 도시 전체에 관한 3D데이터는 스캐너를 통해 획득 가능하며, 3D프린터를 이용해 스마트 시티에 사용될 자동차, 설비, 부품 등을 제조한다. 

 

 

‘3D스캐너 및 3D프린터의 활용Ⅲ’이란 주제로 다양한 질의응답이 오고갔습니다. 3D스캐너, 3D프린팅과 조금은 가까워졌나요?

 

해당 주제와 관련해 궁금한 사항은 하단에 있는 댓글창에 댓글로 입력해주세요. 전문가가 직접 답변해드립니다. 이와 더불어 위 내용을 다룬 발표 자료를 공유 받고 싶다면, 댓글창에 메일 주소를 남겨주시길 바랍니다. 

 

 

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