스캔 투 프린트 솔루션을 제공하기 위해 3D 소프트웨어 전문 업체 3D 시스템즈와 이동식 ３D 측정기 전문 업체 파로가 힘을 모았다. 지난 10월 12일 이 솔루션에 대한 기술 세미나가 열린 것. 행사 내용은 3D 스캐닝과 3D 프린팅을 이용한 생산성 극대화 방법이었다.
  이는 3D 스캐닝 – 3D 검사 및 스캐닝(3D모델링) - 3D 프린팅 – 측정 및 검사에 이르는 워크플로우를 통해 설계와 생산 공정의 효율을 향상시키는 방법이다. 이 솔루션은 제작 시간과 결함을 줄이며 설계와 제조의 신뢰성을 검증할 수 있다. 특히 도면이 없는 제품을 재생 산하는 가장 빠른 방법(역설계)이기도 하다.
  그렇다면 구체적으로 이 솔루션이 어떻게 제조 프로세스를 효율화하는지 워크플로우별로 살펴보자.

여러 측정 방법이 있는데 왜 거창 하게 스캐닝인가? 그것은 스캐닝이 형상 정보 자체를 얻을 수 있는 가장 빠르고 정확하며 쉬운 방법이기 때문. 특히 설계 데이터가 없는 경우 스캐닝을 통해 형상 데이터를 얻을수 있다. 이 때 적용되는 솔루션이 FARO Design ScanArm이다. 도면이 없거나 정보가 부실한 제품의 형상 데이터를 신속히 얻어야 하는 경우에 적합하다. 블루레이저 기술로 반사가 심한 재질, 복잡한 형상, 여러 색깔이 섞여 있는 측정물을 전처리 없이 정밀 스캐닝이 가능하다. 초당약 50만 포인트까지 수집 하여 짧은 시간 내 많은 정보를 얻는다.
  또한 암 형태로 되어 있어 조작이 쉬우며 접촉식 측정과 비접촉식 측정이 모두 가능하다. 이에 역설계, CAD 도면 복원, 품질 검사등 어플리케이션이 다양하게 구성되어 있다.

스캐닝만 하면 마술처럼 3차원 데이터가 나온다고 생각하는 사람이 있는 데, 이는 오산이다. 스캐닝 후 소프트웨어에서 데이터를 정밀하게 다듬는 작업이 필요하다. 이러한 작업에 지오매직 랩(G e o m a g i cWrap)이라는 소프트웨어를 사용하면 스캔 데이터를 쉽고 빠르게 메시나 점군 데이터로 만들 수 있다. 이 과정에서 누락된 부분의 형상을 메우거나 노이즈를 제거하기도 한다. 역설계에 특화된 소프트웨어가 필요하다면 지오매직 디자인엑스(Geomagic Design X)를도입하면 된다. 이는 CAD 기능이 결합되어 CAD에서 모델링하듯 작업이 쉽고 간편하다.
  또한 기존 설계 프로그램에서 스캐닝이나 역설계 작업을 하고 싶다면 애드인 소프트웨어인 지오매직 포 솔리드웍스(Ge omagic for SOLIDWORKS)가 대안이 될 수 있다. 솔리 드웍스 환경에서 스캐너를 연동하여 스캐닝 모델링, 역설계까지 할 수 있기 때문.

스캐닝 데이터의 정리, 수정 작업을 마쳤다면 이제는 3D 프린팅이다. 여러 조건에 따라 다양한 3D 프린터를 적용할 수 있는데, 3D 시스템즈의 3D 프린터 솔루션은 엔진에 따라 여러 방식이 있다. 대표적으로 SLA 방식의 3D 프린터 Pro X 950은 레진 형태의 UV광경화성수지 표면에 레이저 자외선을 쬐어 경화, 적층하는 방식이다. 정밀도가 높고 강성이 좋다는 것이 특징이다.
  SLS방식의 3D 프린터 Pro X 500은 레이저의 열에너지를 사용하여 분말 위에 각 레이어 모양대로 소결하여 적층하는 방식으로, 강성과 내구도가 좋다. 한편 금속 프린팅 방식인 DMP는 레이저를 메탈 분말 파우더에 쏘아 녹여 응고시키는 원리다. 세라믹, 알루미늄등 다양한 금속 소재를 사용할 수 있다.
 이 외에 정밀도가 높고 후처리가 쉬운 멀티젯 방식인 MJP, 수백만 가지 색상을 지원하며 작업 속도가 빠른 컬러젯 3D 프린팅 기술인 CJP방식 등 다양한 방식이 있다.

이 단계에서는 3차원 스캔 데이 터를 3D 모델링 파일과 대조하는 작업이 이루어진다. 검사 결과는 설계나 제조 과정에 다시 피드백되어 제품의 최종 품질에 큰 영향을 미치기 때문에 매우 중요하다.
 이 단계에서는 앞단에서 사용되는 FARO Design ScanArm 외에 FARO Cobalt Array Imager도 적용된다. 앞서 언급한 블루레이저 기술이 적용되어 훨씬 더 정확한 데이터를 받아들인다. 측정하고자 하는 공간의 빛의 양에 따라 자동으로 적절한 노출을 제안할 수도 있다. 또한 여러 대를 연결하면 넓은 공간을 한 번에 측정할 수 있다. 물론 이로 인해 측정 데이터가 많아져도 측정기에 CPU가 내장 되어 있어, 데이터를 자체 처리하여 컴퓨터로 내보내므로 데이터 핸들링이 더욱 쉽다.
  이렇게 스캐닝한 데이터는 3D 시스템즈의 스캐닝 검사 소프 트웨어인 지오매직 컨트롤 엑스(Geomagic Control X)를 사용하면 된다. 이는 CAD와 유사한 작업 환경으로, 기존 보다 쉽고 간편한 검사 작업과 보고서 작성이 가능하다.

이러한 솔루션을 단순히 대기업을 위한 고도의 솔루션은 아니다. 일반 혹은 소기업에서도 스캐닝을 이용한 측정이나 역설계를 이용한 생산 솔루션이 필요한 경우가 분명히 존재한다. 이에 3D 시스템즈와 파로에서는 기업 규모에 따른 맞춤형 솔루션이 갖춰져 있다. 측정이나 역설계에서 문제를 겪고 있다면 이러한 ‘스캔 투 프린트’ 솔루션이 대안이 될 수 있을 것이다.