미국 MIT 미디어랩의 Neri Oxman 교수는 부가적 제조를 이용할 수 있도록 하는 새로운 3D 기반의 설계방식을 개발하여 선보였다. 제조부분에 대한 특별 보고서의 일부분으로 선보인 본 내용은 뉴욕소재 현대 아트 미술관의 여러 수집물에 관한 보고서의 내용중에서 미래 제조부분이 어떻게 발전하게 될지에 대하여 살펴볼 수 있다.
MIT의 재료과학 교수인 Craig Carter와 공동으로 개발된 본 플랫폼은 3-D 프린팅의 가능성을 강력하게 시사하고 있는데, 이는 기존의 재조기법에서 지원할 수 없었던 다양한 방법들을 구현할 수 있는 것으로 해석된다. 3-D 프린팅은 복잡한 모델을 형성하는 레이어에 의한 플라스틱 레이어에 관한 잉크젯 헤드에서부터 항공기의 주요 내구성 부품들을 구성하는 소결로에 관한 레이저 기반의 시스템에 이르기까지 활용될 수 있는 것으로 현재 파악되고 있다.
기존에 3-D 프린터는 주로 프로토타이핑에 활용되어 왔지만, 제조업의 주요 옵션으로 점점 부각되고 있고, 주요 부품들을 인쇄할 때 자주 사용될 수 있는 것으로 여겨지지만, 주요 설계자들이나 아키텍처들은 이와 같은 3-D 프린팅이 가지는 가능성을 충분히 파악하지 못하고 있는 상황이다.
건축자인 Oxman의 경우, 제조업에서 활용되는 주요 부품들이 합판, 판벽널, 스틸빔, 콘크리트, 기둥 등으로 구성되어 있는데, 이와 같은 요소를 활용한 설계방식이 아이들이 설계하는 레고 블록의 주요 형태처럼 제한적이기 때문에 활용도가 낮았던 것이 현실이라고 지적한다. 기존 몰드(mold)와 기계도구를 가지고 구축하는데 있어서 단순한 부분만의 접근이 가능한 것이 사실이었고, 설계자들은 작업시 나타날 수 있는 이와 같은 제약을 염두에 두고 작업을 진행하여야만 하였다. Oxman은 발견 가능한 패턴과 프로세스를 탐색하는데 있어서, 기존의 방법이 가진 문제점을 해결할 수 있도록 하는 다양한 방법들을 제시하고 있는데, 이를 통하여 3-D 프린터만을 사용하여 구현이 가능한 형태와 구조상의 발전방향을 포착할 수 있었다.
필요한 알고리즘을 개발하는데 있어서, Oxman은 Carter등의 연구진과 공동으로 이를 추진할 수 있었고, 몇몇 경우에 있어서 해당 알고리즘은 새로운 미학에 관한 개념들을 제공하면서, 해당 구조를 보다 다양화시킬 수 있는 실재적인 애플리케이션을 가질 수 있었던 것으로 기대되고 있다. 예를 들어 라운지의 의자를 설계할 때, 연구팀에서는 안락함을 제공할 수 있는 소프트한 부분과 경직된 부분에 관련한 부분들을 혼합하고 결정할 수 있는 알고리즘을 개발하여 선보일 수 있게 된 것이다.
실재로 시험적으로 만들어진 조각에 있어서 본 연구팀은 의자가 가할 수 있는 부분들에 대한 동일한 구조적 제약들을 취하지 않았고, 큐브와 같은 형태의 결과물들을 제시할 수 있어, 결과적으로 실재적인 오브젝트는 아니더라도, 설계방식에 대한 접근방법을 나타낼 수 있었던 것으로 여겨진다.
이와 같은 방법은 극히 자연스러운 프로세스 가운데, 조각품의 형태를 정의하도록 하는 알고리즘으로 자연적인 프로세스를 기반으로 구성되어 있는데, 하나는 두 가지 유동체를 혼합하지 않은 상태에서 구성되었는데, 높은 온도에서 기름과 산으로 구성되어 있는데, 완전한 용해가 가능하면서, 두 가지 물질을 분리할 수 있도록 하는 솔루션 냉각제로 사용이 가능하다.
사용자들이 자신이 열역학에 관하여 알고 있는 지식을 기반으로 일련의 공식들을 작성할 수 있도록 지원하고, 해당 공식은 유동체를 분리할 수 있도록 하는 구조를 개발할 수 있게 된다. 결과적으로 해당 조각들은 프로세스가 언 것처럼 보이게 하고, 큐브로 하여금 유동체의 중심으로 부터 분리되도록 만들게 된다. 레터링(lettering) 부분에 있어서 연구팀은 한 가지 유동액을 각각의 문자에 부착되도록 하는 다른 공식을 개발하여 선보였는데, 연구진은 자신들이 원하는 최종 형태에 도달할 때까지 해당 알고리즘을 다룰 수 있는 방법을 지원하였는데, 이와 같은 방법을 통하여 6인치 큐브가 가능한 3-D 형태의 프린팅 오브젝트를 만들어, 컴퓨터 기반의 설계가 가능하도록 만들게 된 것이다.
본 기술은 폴리모 잉크 레이어에 잉크젯 프린터를 해당 큐브가 포함시키도록 만들어, 적외선에 대한 노출이 가능하도록 만들었고, 소프트한 폴리머로 구성된 구조를 지원할 수 있는 프린팅 방법들을 제공할 수 있게 되었다. 연구진의 이와 같은 설계방법은 기존의 3-D 프린터가 가지는 제약요건을 극복할 수 있도록 만들었는데, 기존의 문제점은 해당 큐브가 너무 복잡하여 중심으로부터 지지할 수 있도록 하는 물질들을 제거할 수 없었던 부분이었지만, 기존의 3-D 프린팅이 가지는 제약요건을 부분적으로 극복하면서, 결과적으로 새로운 종류의 3-D 프린터 개발까지 귀결될 수 있었던 것으로 평가된다.
본 연구진은 건물에 사용되는 대형 콘크리트 구조를 인쇄할 수 있는 로보틱 시스템을 개발하고 있는데, 이와 같은 새로운 로보틱 시스템은 콘크리트의 응집도를 다양하게 만들면서, 건설비를 절감할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 연구진은 자신들의 연구 성과를 2012년 봄 파리에서 18가지의 3-D 프린터를 사용하여 인쇄한 결과물들을 선보이면서 제공할 계획을 가지고 있는 것으로 전해진다.