텍스트, 음악, 이미지, 3D 모델 등 모든 파일은 수백만 비트로 구성됩니다. 이 비트들이 담은 데이터와 인코딩 방식이 파일의 성격과 포맷을 결정합니다. CAD 파일의 포맷에 따라 지오메트리, 소재, 텍스처, 크기, 색상 데이터가 포함될 수 있습니다.
3D 프린터는 레이어별로 부품을 적층합니다. 모델을 3D 프린팅 파일 포맷으로 생성하고 저장한 후, 슬라이싱 소프트웨어로 전송하여 고체 모델을 수많은 얇은 수평 레이어로 분할하는 '슬라이싱' 과정을 거칩니다. 슬라이싱 소프트웨어는 레이어를 스캔하여 정보를 바탕으로 G-코드(3D 프린터가 원하는 물체를 제작하기 위해 어떻게 움직여야 하는지 지시하는 명령어 세트)를 생성합니다. 이후 G-코드 파일이 프린터로 전송됩니다. 일부 프린터는 자체 슬라이싱 소프트웨어를 탑재하여 3D 프린팅 파일 포맷으로 모델을 바로 전송할 수도 있습니다.
CAD 파일에 담긴 정보는 성공적인 프린팅에 매우 중요합니다. 파일 포맷이 파일이 담는 정보를 결정하며, 이 정보로 필요한 기계 코드가 생성되기 때문입니다. 따라서 파일 포맷이 매우 중요합니다. 지오메트리, 텍스처, 색상, 소재 등 공정에 필요한 특정 정보가 일반 3D CAD 파일 포맷에는 항상 포함되거나 3D 프린팅용으로 인코딩되지 않으므로, 3D 프린팅 전용 파일 포맷이 필요합니다. 이를 3D 프린팅 파일 포맷이라 부릅니다.
또한 슬라이싱 소프트웨어는 STEP, IPT, SLDPRT 같은 일반 3D 파일 포맷과 호환되지 않습니다. 이들은 먼저 3D 프린팅 파일 포맷으로 변환해야 합니다.
오늘날 여러 3D 프린팅 파일 포맷이 사용되지만, 가장 보편적인 것은 STL, OBJ, AMF, 3MF입니다. 이들이 널리 쓰이는 이유는 무엇일까요? 이 파일 포맷들이 무엇인지, 무엇이 특별한지, 서로 및 다른 3D 프린팅 파일 포맷과 어떻게 다른지 살펴보겠습니다.
STL(Standard Tessellation Language) 파일 포맷은 3D 프린팅 파일 포맷의 선구자입니다. 3D 프린팅 발명가 척 헐(Chuck Hull)이 1987년 개발했습니다. 30년이 지난 지금도 STL은 가장 널리 사용되며 3D 프린팅의 표준 파일 포맷으로 여겨집니다. 오랜 기간 사용되어 온 만큼 대부분의 3D CAD 소프트웨어와 3D 프린팅 관련 소프트웨어, 하드웨어와 호환되기 때문입니다.
STL의 핵심 특징은 테셀레이션(tessellation)을 사용해 지오메트리를 저장한다는 점입니다. 테셀레이션은 기하학적 도형들로 표면을 틈이나 겹침 없이 덮는(타일링) 과정입니다. STL 파일에서는 3D 모델의 표면을 수많은 삼각형으로 덮어 지오메트리를 인코딩합니다.
곡면의 경우 임의로 작은 삼각형을 많이 사용해야 표면을 덮을 수 있습니다. 그러나 모델에 사용되는 삼각형 수가 많을수록 파일 크기는 커집니다.
STL 3D 프린팅 파일 포맷의 또 다른 특징은 지오메트리 데이터만 저장한다는 점입니다. 색상, 텍스처, 소재 등 모델 관련 기타 데이터는 제외됩니다. 프린터가 한 가지 색상과 한 가지 소재만 프린팅할 수 있던 시절에는 문제가 되지 않았습니다. 단순 시제품이라면 지금도 문제없을 수 있습니다. 그러나 멀티 컬러, 멀티 소재 프린팅, 즉시 사용 가능한 완제품 생산 등 3D 프린팅의 발전으로 STL 파일 포맷은 점차 도태될 수 있습니다.
WaveFront Technologies가 개발한 OBJ 파일 포맷은 원래 그래픽 디자인에서 중립적 교환 파일 포맷으로 사용되었습니다. 멀티 컬러, 멀티 소재 프린팅 발전과 함께 3D 프린팅 산업에서도 채택되었습니다.
인기 면에서는 STL에 이어 2위입니다. 그러나 지오메트리 데이터만 저장하는 STL과 달리, OBJ는 지오메트리, 색상, 텍스처, 소재 데이터를 저장할 수 있습니다. 색상 데이터는 별도의 동반 파일인 MTL(Material Template)에 저장됩니다. 색상 프린팅을 위해서는 OBJ 파일을 해당 MTL 파일과 함께 공유해야 합니다.
OBJ 3D 프린팅 파일 포맷의 또 다른 핵심 특징은 모델 지오메트리 인코딩 방식을 선택할 수 있다는 점입니다. 삼각형뿐만 아니라 폴리곤, 사각형 등 다양한 도형으로 테셀레이션을 생성할 수 있습니다. 자유형 곡면 같은 더 진보되고 정밀한 방법도 사용 가능합니다. 이로써 OBJ 파일은 훨씬 더 높은 정확도로 모델을 저장할 수 있습니다.
AMF(Additive Manufacturing File) 3D 프린팅 파일 포맷은 STL의 업데이트 버전으로 간주됩니다. 2013년 ASTM(미국 재료시험협회)이 적층 제조 전용으로 개발하여 STL 파일의 한계를 해결하고자 했습니다.
STL처럼 AMF도 삼각형 테셀레이션으로 지오메트리를 저장합니다. 그러나 AMF의 삼각형은 곡률을 가질 수 있어 정확한 데이터 표현이 가능합니다. 이는 곡면을 정확하게 표현하는 데 더 적은 삼각형이 필요하므로 파일 크기도 훨씬 작아집니다.
또한 AMF 파일은 색상, 텍스처, 소재, 중복, 방향, 격자 데이터뿐만 아니라 메타데이터도 저장할 수 있어 STL보다 기술적으로 훨씬 우수합니다.
AMF 파일 포맷의 한계와 느린 채택을 분석한 후, Autodesk, 3D Systems, Stratasys, HP, Microsoft 등 3D 프린팅 업계 거물들이 모여 3MF 컨소시엄을 결성했습니다. 이 단체는 AMF와 매우 유사하지만 훨씬 더 널리 받아들여지는 3MF 3D 프린팅 파일 포맷을 개발했습니다.
3MF 컨소시엄의 업계 영향력과 광범위한 고객 기반, 3MF 파일 포맷의 기능성이 폭넓은 채택의 원동력입니다.
3MF는 AMF의 모든 기술적 특성을 가집니다. 곡선 삼각형 테셀레이션으로 지오메트리를 인코딩하며, 색상, 텍스처, 소재, 방향 데이터도 저장 가능하고 높은 정확도를 자랑합니다.
데이터는 바이너리가 아닌 사람이 읽을 수 있는 XML 포맷으로 저장되어 개발과 수정이 용이합니다.
3MF 파일은 대부분 오류가 없으며 '프린팅 준비 완료' 상태로 간주되어 3D 프린팅 현장에서 매우 환영받습니다.
결론적으로 단순 지오메트리와 단색 시제품에는 STL 포맷을 권장합니다. 단순 파트를 컬러로 프린팅하려면 OBJ가 더 나은 옵션입니다. 다만 텍스처와 색상 데이터가 별도 파일에 저장되어 OBJ 파일 공유가 번거롭습니다. 3MF와 AMF 3D 프린팅 파일 포맷은 모델의 모든 정보를 저장하므로 기술적으로 가장 우수합니다. 복잡한 다중 파트, 멀티 컬러, 멀티 소재 객체에 적합합니다. 모든 데이터와 메타데이터가 압축된 컴팩트한 파일에 저장되어 파일 공유가 용이하다는 점도 돋보입니다. 필요한 지원 소프트웨어가 호환된다면 AMF를, 그렇지 않다면 더 대중적이고 지원 소프트웨어와 호환될 가능성이 높은 3MF가 더 안전한 선택입니다.
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3D 프린팅
FDM/FFF 프린터 사용 중 예상치 못한 문제(특히 비전문가용 장비) 빈발. 지연·불편 초래. 대표적 문제 10가지와 해결책을 정리했습니다. 1. 출력 시작 시 필라멘트 미압출 원인 & 해결 베드-노즐 간격 과소: 베드 레벨링 재실시 익스트루더 과열: 대기 중 중력에 의한 노즐 팁 소재 누출 → 출력 시점 소재 부족. 시작 전 노즐 온도 낮추거나 프라임 라인 활용 익스트루더 텐션 불량: 너무 느슨 → 필라멘트 미이송, 너무 조임 → 필라멘트 손상·표면 품질 저하. 적정 장력 조정 노즐 막힘(Clogging): 최악 케이스.
전문 3D 프린팅 시스템 시장에서 세 가지 유형의 솔루션을 찾을 수 있습니다: 통합형 또는 폐쇄형 솔루션, 제조사가 장비, 소재, 소프트웨어를 함께 제공해 함께 작동하도록 의도된 것. 통합형 솔루션 구매 시 다른 제조사의 소프트웨어나 소재를 사용할 수 없습니다. 개방형 솔루션, 제조사가 다른 제조사의 소재 및 소프트웨어와 호환되는 장비를 제공하는 것. 외부 소재 사용 가능 통합형 솔루션. 이는 중간 솔루션으로, 다른 소재나 소프트웨어 사용 시 특정 제한이 있는 경우가 많습니다. 통합형 또는 폐쇄형 솔루션 이러한 솔루션의 가장 대
