표제지
목차
요약 10
Ⅰ. 서론 11
1. 연구의 배경 및 목적 11
2. 연구의 방법 및 체계 13
Ⅱ. 이론적 배경 16
1. 3D 프린터 현황 및 기술 16
가. 3D 프린터의 산업현황 16
나. 3D 프린터의 종류와 기술동향 17
다. 3D 프린팅 기술적용 분야 22
라. 3D 프린팅 기술의 한계 26
2. 시제품 제작에서의 3D 프린터 활용 27
가. 교육에서의 활용 27
나. 제품개발에서의 활용 30
다. 취미영역에서의 활용 33
Ⅲ. 적층제조 특화디자인 가이드라인 개발 38
1. 적층제조 특화설계 (DFAM: Design for additive manufacturing) 38
가. 적층제조 특화설계의 정의와 개념 38
나. DFAM의 필요성 및 접근방법 39
다. 적층제조 특화설계의 사례 41
라. 적층제조 특화설계를 위한 소프트웨어 45
2. 전문가 심층 인터뷰 49
가. 전문가 심층 인터뷰 개요 및 목적 49
나. 전문가 심층 인터뷰 결과 분석 52
3. 적층제조 특화디자인 가이드라인의 적용방안 57
가. 시제품 기획단계 57
나. 시제품 설계단계 59
다. 시제품 검토 및 출력단계 60
4. 적층제조 특화디자인 가이드라인 개발 62
가. 선행 연구 분석 및 요소도출 62
나. DFAM 요소별 설계 가이드라인 및 특징 64
다. 시제품제작 가이드라인 개발과 툴킷 제작 74
5. 소결 75
Ⅳ. 적층제조 특화디자인 가이드라인 활용 효과 검증 77
1. 가이드라인 효과 검증을 위한 DFAM 워크시트 활용 77
2. 가이드라인 평가 및 분석 78
Ⅴ. 결론 81
1. 연구의 논의 및 시사점 81
2. 연구의 한계 및 제언 82
참고문헌 84
부록 86
[표 1] 국내 3D 프린팅 시장 규모 전망 17
[표 2] 3D 프린팅 기술에 활용되는 재료의 종류 18
[표 3] 적층 방식과 재료에 따른 3D 프린터 기술의 구분 22
[표 4] 3D 프린터의 교육적 활용의 예 29
[표 5] 신속한 프로토타입 제작을 위한 3D 프린팅 절차도 31
[표 6] 전문가 심층 인터뷰 조사 개요 51
[표 7] 전문가 심층 인터뷰 결과 정리 내용 52
[표 8] 시제품 제작 과정에서 적층제조 특화디자인 가이드라인 적용 방안 55
[표 9] 설계 가이드라인 요소 63
[표 10] The Design for Additive Manufacturing Worksheet Score 78
[표 11] 가이드라인 평가를 위한 3D 모델과 추가 제작요건 제시 79
[표 12] DFAM 워크시트 결과표 79
〈그림 1〉 연구의 배경 및 목적 13
〈그림 2〉 연구의 방법 및 체계 15
〈그림 3〉 세계 3D 프린팅 시장 규모 전망 16
〈그림 4〉 FDM 기술의 원리 18
〈그림 5〉 SLA 기술의 원리 19
〈그림 6〉 SLS 기술의 원리 20
〈그림 7〉 바이오 3D 프린터의 작동 원리 23
〈그림 8〉 콘크리트를 적층하여 외벽을 만드는 건축용 3D 프린터 24
〈그림 9〉 3D 프린터로 출력한 아디다스 운동화 25
〈그림 10〉 맞춤형 이어폰 저스트핏(좌)과 초콜릿 세공품(우) 26
〈그림 11〉 10 만원대의 중국산 3D 프린터 킹룬 29
〈그림 12〉 온라인 3D 프린팅 데이터 공유 플랫폼 Thingiverse 34
〈그림 13〉 온라인 3D 프린팅 데이터 공유 플랫폼 Myminifactory 35
〈그림 14〉 온라인 3D 프린팅 데이터 공유 플랫폼 Cults3d 36
〈그림 15〉 Design for additive Manufacturing 39
〈그림 16〉 외절단 장애인을 위한 아이스하키 썰매 프레임 41
〈그림 17〉 GM 과 오토데스크 사의 제너레이티브 디자인 툴을 이용한 좌석 브라켓 43
〈그림 18〉 FAB365의 전개 가능한 구조의 폴더블 디자인 구조 44
〈그림 19〉 서포터가 없는 혁신적인 설계기법 44
〈그림 20〉 오토데스크사의 제너레이티브 디자인 소프트웨어 45
〈그림 21〉 라이노 3D의 플러그인 그래스호퍼와 결과물 46
〈그림 22〉오토데스크사 매쉬믹서 소프트웨어의 수동서포터 생성 47
〈그림 23〉 얼티메이커 사의 큐라 소프트웨어 48
〈그림 24〉 전문가 대상의 심층인터뷰 50
〈그림 25〉 시제품 제작의 기획단계에서의 DFAM 가이드라인 적용 58
〈그림 26〉 시제품 제작의 설계단계에서의 DFAM 가이드라인 적용 59
〈그림 27〉 시제품 제작의 검토 및 출력 단계에서의 DFAM 가이드라인 적용 61
〈그림 28〉 Wall thickness 설계 가이드라인 64
〈그림 29〉 Wall thickness 두께 변화에 따른 출력 결과물 65
〈그림 30〉 서포터 회피 설계 가이드라인 66
〈그림 31〉 Overhang의 각도 변화에 따른 출력 결과물 66
〈그림 32〉 Overhang의 각도와 중력과의 상관 관계 66
〈그림 33〉 끼움 결함을 위한 적정 공차설정 67
〈그림 34〉 오브젝트 분할을 위한 적정 공차설정 68
〈그림 35〉 엠보싱 및 각인을 위한 가이드라인 68
〈그림 36〉 FDM의 엠보싱 표현 해상도 69
〈그림 37〉 구멍이 있는 개체의 가이드라인 69
〈그림 38〉 사각기둥의 최소 변의 길이 가이드라인 70
〈그림 39〉 핀의 직경과 비율에 대한 가이드라인 70
〈그림 40〉 부피에 따른 가변적인 수축율에 대한 가이드라인 71
〈그림 41〉 돌출 부위의 강화를 위한 모따기와 필렛 적용 72
〈그림 42〉 (좌) Elepant foot 현상과 (우) Wrapping 현상 73
〈그림 43〉 보와 보사이의 거리에 따른 브릿지 구간의 변화 73
〈그림 44〉 적층제조 특화디자인을 위한 가이드라인 툴킷 74
〈그림 45〉 The Design for Additive Manufacturing Worksheet 77
〈그림 46〉 참여자 결과물 사진 80