RP(Rapid Prototyping) ‘빠른 원형제작’은 1990년대 초반 미국에서 본격적으로 상용화되기 시작해 1990년대 후반까지 급속한 성장세를 유지해 왔으며 신제품 개발과정에 접목돼 기존 전통적 가공과 더불어 또 하나의 범용적 Solution으로 정밀산업분야에 널리 이용되고 있는 상황이다.

Rapid Prototyping(RP, 쾌속조형, 신속조형)란? 3D CAD Model Data, CT 및 MRI scan data 또는 3D 실제 Object Digitizing System으로 생성한 data를 다양한 재료를 한 층씩 적층해 빠른 시간 내에 3차원 입체 Modeling 또는 시작 부품을 제작하는 기술로서 최근에 간단한 형상 제작뿐만 아니라 소량의 시제품 및 양산 제품을 통해 고객의 요구에 맞게 대량 생산까지 가능한 e-Manufacturing까지 접목돼 ‘Rapid Prototyping 또는 Rapid Manufacturing’이라고 한다.

현재까지 소개되고 있는 RP는 제작방식, 재료종류에 따라 다양하게 출시돼 있으며, 디자이너가 구상하는 모든 3차원 형상을 한 층씩 적층하는 방식이므로 형상에 제약을 받지 않으나 정밀도에 한계가 있어 NC를 보완하며 성장하는 추세이다.

그간 모든 제품개발 디자이너와 엔지니어들이 Rapid Prototyping System의 필요성을 인정하고 있으나, 기술을 접목할 수 있는 충분한 환경이 조성됐음에도 비용과 시간절감에 있어 전통적 가공방식에 차별화를 이뤄 내지 못했는데 그 원인으로는 제품의 품질면과 소재차원에 후가공의 한계성을 주원인으로 들 수 있다.

현재 국내 RP시장은 디자인 검증단계에서 벗어나 진공주형이나 정밀주조의 master제작을 비롯한 실질적인 제작단계 도입이 일반화되는 추세로서 귀금속시장이나 의료기기 & 캐릭터 산업 등 정밀한 part를 제작하는 산업분야에 일반적으로 활용돼오다 최근에 치과보철물 시장에 접목돼 적용범위를 확장하고 있는 추세이다.
단적인 예로 종이의 문서출력 범위에 머물러 있었던 프린터가 3차원 프린팅 기술의 등장으로 입체영상을 그대로 복제하는 “디지털 3차원 실물 복사시대”가 열리면서 원거리에서도 실물 데이터를 주고 받을 수 있는 시대로 진화하고 있다.

단적인 예로 건축설계사가 건물을 설계하기 위해서는 종이와 연필이 필요하다. 자신의 머릿속에 있는 이미지를 정리한 후 건물을 세부적으로 그리고, 다시 실물의 축소모형을 스티로폼이나 골판지 등을 이용해 만들어 보는 것이 일반적인 관례였다. 그런데 이렇게 설계한 도면을 출력할 때 종이에 그려진 형태 대신 실제 축소 모형이 3차원으로 눈앞에 만들어지거나 병원에서 한자의 자기공명영상장치(MRI)나 컴퓨터단층촬영(CT)을 찍기만 하면 바로 실물 형태의 내부 장기가 출력돼 나오는 시대가 도래되고 있는 실정이다(그림 1). 앞으로 본 지면을 통해 Rapid Prototyping의 개념과 적용범위 등에 대해서 몇 회로 나눠 알아보고자 한다.