3D 프린터로 완구와 시제품은 물론이고 자전거, 음식, 건축물까지 만들고 있다는 소식을 접하게 된다. 3D 프린터는 2D 프린터가 활자나 그림을 인쇄하듯이 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 입체 물품을 만들어내는 기계이다. 잉크젯 프린터에서 디지털화된 파일이 전송되면 잉크를 종이 표면에 분사하여 2D 이미지(활자나 그림)를 인쇄하는 원리와 같다. 2D 프린터는 앞뒤(x축)와 좌우(y축)으로만 운동하지만, 3D 프린터는 여기에 상하(z축) 운동을 더하여 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체 물품을 만들어낸다.
3D 도면은 3D CAD(computer aided design)나 3D 모델링 프로그램 또는 3D 스캐너 등을 이용하여 제작한다. 입체 형태를 만드는 방식에 따라 크게 적층형(첨가형 또는 쾌속조형 방식)과 절삭형(컴퓨터 수치제어 조각 방식)으로 구분한다. 적층형은 파우더(석고나 나일론 등의 가루)나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 종이보다 얇은 0.01~0.08㎜의 층(레이어)으로 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식이다. 레이어가 얇을수록 정밀한 형상을 얻을 수 있고, 채색을 동시에 진행할 수 있다. 절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아내 입체 형상을 만들어내는 방식이다. 적층형에 비하여 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 재료가 많이 소모되고 컵처럼 안쪽이 파인 모양은 제작하기 어려우며 채색 작업을 따로 하여야 하는 것이 단점이다.
3D 프린트를 활용하는 유망 분야는 의료, 운송, 항공, 로보틱스이다. 자동차 부품 및 항공기 부품을 3D 프린터로 제작하기 시작했다. 유럽항공방위산업체(EADS)는 3D 프린터를 이용하여 자전거를 조립 단계를 거치지 않은 완성품으로 인쇄한 바 있으며, 영국의 사우샘프턴대학에서는 시속 160㎞로 비행하는 무인비행기를 제작하였다. 이미 많은 군사용 항공기에 3D 프린터로 제작한 부품을 장착하고 있다. 부품을 다 사용한 경우 3D 프린터로 그 부품을 만들고 있다. 의료 분야에서는 단백질이나 세포 배양액등을 3D 프린터에 사용하기도 한다. 치과에서 크라운부터 의수, 골격, 심지어 살아있는 세포 조직까지 대체할 수 있도록 연구하고 있다. 현재까지 3D 프린팅 특허 중 거의 40%에 이르는 특허가 의학과 관련된 것이다.
앞으로 몇 년 혹은 몇 십 년 후에는 각 가정에 3D프린터가 자리 잡을 것이며 삶의 패턴들도 달라질 것이다. 개인에게 맞는 맞춤 의학용 제품을 만들게 될 것이다. 새로운 형태의 1인 제조업이 호황을 누릴 수도 있다. 생산과 유통의 과정이 줄어들어 제품의 단가는 떨어지고 제품 제작 및 운송 비용이 절감되어 경제효과 또한 클 것이다. 통상 제품의 구매 가격의 1/7을 운송비로 지불하는 상황에서 운송업체들은 3D 프린터로 제품을 제작해주는 특별한 기업으로 변모할 수도 있다. 미연방 우체국에서 2014년 7월에 발간한 문서에서는 “3D 프린팅은 수십만 개의 제품이 바다를 건너지 않고 짧은 거리에서 택배로 오가도록 할 것이다”라고 기록하고 있다.
산업 측면에서는 제조 방식을 바꿀 뿐 아니라 제품 개발 방식, 심지어 비즈니스 모델까지 바꿔 나가는 변화가 시작됐다. 미국의 셰이프웨이즈 같은 기업은 온라인상으로 새로운 제품 디자인 아이디어를 컴퓨터상의 3D 시제품으로 구현하고, 고객들의 온라인 피드백을 고려하면서 3D 프린터로 제품을 찍어 내는 온라인 연계 개발-제조-상업화 비즈니스 모델을 보여 주고 있다. 이와 같은 방식이 성공하면 기존 기업의 경쟁력이 와해되는 파괴적 혁신이 일어날 수도 있다. 단순 반복형 업무들은 더 이상 사람의 몫이 아니며 산업의 변화가 가속화 될 것이다. 창의적인 인재가 더 절실히 필요해 진다고 할 수 있다.
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