3D 프린터는 가정용 컴퓨터만큼 일반적일 수 있습니다.

재배자와 제조업체 모두 부품을 다른 곳으로 보내는 대신, 쉽고 빠르게 테스트해서 직접 만들 수 있는 날을 꿈꿔왔습니다.

3D 프린팅이라는 과학과 기술의 범위와 인기가 커짐에 따라 그 꿈은 그 어느 때보다 현실이 되고 있습니다. 이 기술을 통해 개인과 기업은 점점 더 다양한 특성과 기능을 갖춘 맞춤형 부품을 현장에서 직접 제작할 수 있습니다.

올해 농산물 마케팅 협회(PMA) 기술 지식 심포지엄에서 발표를 맡은 Advanced Technology Systems의 비즈니스 기술 매니저인 마이크 나겔은 "3D 프린팅이 도움이 되지 않는 산업은 아직 만나보지 못했습니다."라고 말했습니다. 나겔은 식품 가공 및 농업을 포함한 여러 산업 분야에서 3D 프린팅 시스템 구축을 위해 협력해 왔습니다.

3D 프린팅은 이미 인체 장기, 의수, 건축 형태, 차량 부품 등의 제작에 사용되고 있습니다. 최신 에어버스 제트기에는 1,000개 이상의 부품이 3D 프린팅으로 제작되었습니다.

3D 프린팅의 기반은 제조를 바라보는 새로운 시각에서 비롯된다고 나겔은 말했습니다. 전통적인 방식은 절삭 가공(subtractive)으로, 큰 원자재를 줄이고, 성형하고, 원하는 최종 제품으로 만드는 방식입니다. 예술계에서 절삭 가공의 주요 분야는 조각가입니다.

나겔은 "비교해보면 적층식이나 3D 방식은 당신이 디자인한 것을 가져와서 필요한 것만 인쇄합니다."라고 말했습니다.

전통적인 제조 방식은 긴 리드타임, 값비싼 툴링, 그리고 설계상의 제약을 감수해야 하며, 대량 생산에 더 적합한 경우가 많다고 나겔은 말했다. 3D 프린팅 기술의 등장으로 더 빠른 대응, 필요한 부품만 프린팅하는 능력, 그리고 최소한의 위험으로 테스트 및 폐기가 가능해졌다. 이러한 제조 방식은 맞춤 제작과 소량 생산에 더 적합하다.

3D 프린팅에는 다양한 기술이 사용되지만, 이 기술을 이해하는 가장 좋은 방법은 케이크에 아이싱을 얹는 방식을 생각해 보는 것입니다. 프린터는 미리 프로그래밍된 컴퓨터 지원 설계(CAD)를 기반으로 원하는 재료를 여러 겹 도포하여 최종 제품을 만듭니다.

주요 인쇄 기술 두 가지는 폴리젯과 FDM(용융 적층 모델링)입니다. 폴리젯은 기존의 2D 인쇄와 유사하며, 건조 베드를 통해 원료 액체를 공급하여 재료를 층층이 표면에 분사하는 방식으로 시작합니다. 자외선을 사용하여 인쇄 재료를 원하는 표면에 부착합니다. FDM은 더 오래된 기술입니다. 구동 모터를 통해 원하는 재료의 플라스틱 필라멘트를 공급합니다. 그런 다음 재료를 가열하여 압출하는데, 이 역시 층층이 적층됩니다.

프린터는 크기와 복잡성이 다양하며, 집에서 취미로 하는 사람(thingiverse.com 등의 웹사이트에서 열광적인 온라인 커뮤니티에 모인 사람)부터 대형 제조업체에 이르기까지 다양한 사람들이 사용합니다.

나겔은 "저희 매장에는 전통적인 8,000차원 데스크톱 용지 프린터만큼 작은 제품부터 무게가 XNUMX파운드에 달하고 대형 SUV만큼 큰 시스템까지, 그리고 그 사이의 모든 제품이 있습니다."라고 말했습니다.

농업 분야 또한 3D 프린팅 부품 및 소재의 이점을 모색하고 있습니다. 나겔(Nagel)과 어드밴스드 테크놀로지 시스템즈(Advanced Technology Systems)는 농기계 회사들과 협력하여 콤바인 부착 장치 및 맞춤형 종자 살포기와 같은 부품을 프린팅했습니다. 소규모로 FoodRising.org 웹사이트는 밸브, 클램프, 피팅과 같은 제품을 제작할 수 있는 무료 3D 프린팅 소프트웨어를 제공합니다.

이 기계 회사는 전통적으로 회전 성형으로 기계 부속품을 제작했는데, 이 방법으로는 원하는 모든 기하학적 모양과 형상을 구현할 수 없었습니다. 3D 프린팅을 통해 이 회사는 12개 헤드가 장착된 콤바인용 프로토타입 부속품을 저렴하게 생산하고 다양한 현장 조건에서 효과를 테스트할 수 있었습니다.

"이걸로 수백만 달러를 벌 수는 없을 겁니다." 나겔은 말했다. "3D 프린팅은 위험을 줄이고 새로운 것을 시도하고 다양한 모양과 크기를 시도해 볼 수 있게 해줍니다."

다른 유형의 식품 제조에서도 3D 프린팅 사용이 증가하고 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 병입: 용기 크기를 자주 변경해야 하고, 이에 따라 툴링도 변경해야 하는 병입 라인은 3D 프린팅 기술을 활용하여 더욱 다양한 병 크기를 수용할 수 있습니다.
• 아침 식사 식품: 시리얼 제조업체는 3D 프린팅을 사용하여 시리얼의 새로운 압출 성형물과 독특한 모양을 위한 다이를 제작하고 있습니다. 확장하여 이와 동일한 개념이 농산물의 독특한 절단면과 다른 유형의 식품에도 적용될 수 있습니다.
• 포장: 포장의 모양과 크기가 점점 더 자주 바뀌고, 더욱 독특한 모양이 요구됨에 따라, 이러한 새로운 스타일을 위한 금형을 생산하기 위해 3D 프린팅이 사용되고 있습니다.
• 소매: 매장 설비 및 구매 시점 디스플레이가 3D 프린팅으로 제작되는 사례가 점점 늘어나고 있습니다. 특히, 가용 선반 공간의 효율성을 극대화해야 하는 품목의 크기를 테스트할 때 XNUMXD 프린팅이 매우 중요할 수 있습니다.

3D 프린팅의 미래는 기술의 폭넓은 활용과 더 다양한 유형의 물체를 인쇄할 수 있는 가능성을 약속합니다. 나겔은 프린터가 이미 최대 70가지의 물리적 특성을 가진 물체 하나를 제작할 수 있다고 말했는데, 이는 과거에는 필요했던 것보다 훨씬 더 많은 양이라고 덧붙였습니다.

프린터도 더 널리 보급되어야 합니다.

처음에는 대기업들이 3D 프린터를 대량으로 구매하여 한곳에 모아 두었습니다. 모든 엔지니어가 중앙 허브로 파일을 보내면 허브에서 모든 부품을 출력하여 설계자에게 다시 배송했습니다. 그들은 이것이 미래의 초고효율 트렌드라고 생각했습니다. 하지만 지금은 정반대입니다. 3D 프린팅의 장점은 바로 가까이에 있다는 것이고, 기업들도 바로 그렇게 하고 있습니다. 기업들은 새로운 기술을 더 자주 시도하고 원하는 방식으로 활용할 것입니다.

프린터에 사용되는 디자인을 제작하려면 기술력과 전문 지식이 필요하며, 이는 CAD 교육을 받은 사람들에게서 나옵니다. 디자인을 프린터에 스캔하는 데에도 어느 정도 기술이 필요합니다. 하지만 나겔은 프린터 작동법을 교육하는 데는 하루면 충분하다고 말했습니다.

"미네소타주 세인트폴에 있는 저희 매장에 오시면 15가지 종류의 프린터를 보실 수 있는데, 한 사람이 모두 조작할 수 있습니다."라고 나겔은 말했습니다. "이 기술의 핵심이자 가장 큰 장점은 조작이 매우 간단하다는 것입니다."

이러한 사용 편의성은 개인용 가정용 3D 프린터의 확산에도 기여할 것으로 예상됩니다. 간단한 프린터는 500달러 정도면 구입할 수 있으며, 가정용 컴퓨터가 보급된 것처럼 XNUMXD 프린터의 수도 늘어날 수 있습니다.

다른 기술과 마찬가지로 3D 프린팅의 기능도 발전할 것으로 예상됩니다. 미래에는 물체의 이미지를 스캔하는 것만으로도 프린팅 작업을 시작할 수 있게 될 것입니다. 레이어링 외에도, 원자재 풀에서 완성품을 만드는 것과 같은 다른 방법들도 등장할 수 있습니다.

그리고 나겔에게 항상 던지는 질문이 있습니다. 음식을 인쇄할 수 있을까요? 버튼 하나만 누르면 바삭하고 즙이 많은 허니크리스프 사과나 토종 토마토를 얻을 수 있는 날이 올까요?

정답은 다음과 같습니다. 컵케이크나 트윙키 같은 간식에 이 개념을 적용할 수 있다면, 우리는 이미 음식을 "프린팅"하고 있습니다. 기본 재료인 반죽을 모양을 잡고 모양을 잡은 후 그 위에 아이싱과 프로스팅을 겹겹이 얹습니다. 하지만 기본 재료로 음식을 프린팅하는 데 가장 큰 장애물은 다른 많은 음식들이 겪는 문제입니다. 과연 맛있을까요? 바로 이러한 이유 때문에 현재 3D 프린팅 실험이 가장 활발하게 진행되고 있는 음식 중 하나가 초콜릿인 것 같습니다.