DISH: 새로운 기술이 1초 미만에 3D 객체를 출력합니다

우리가 물체를 제조하는 방식은 현재 조용하지만 근본적인 변화를 겪고 있습니다. 오랫동안 3D 프린팅 분야는 느리고 꾸준한 접근 방식으로 정의되어 왔습니다. 대부분의 사람들은 프린터 노즐이 앞뒤로 움직이며 플라스틱을 층층이 천천히 쌓아 물체를 바닥부터 만드는 모습을 익숙하게 생각합니다. 이 방법이 새로운 아이디어를 프로토타이핑하는 방식을 바꾸었지만, 근본적인 문제인 매우 느린 속도에 항상 어려움을 겪어 왔습니다. 고도의 디테일이 필요한 물체를 만들고 싶다면 몇 시간, 심지어 며칠을 기다려야 하며, 속도를 높이려 하면 물체를 유용하게 만드는 정밀도를 잃게 됩니다.

A new breakthrough¹ in a field called volumetric additive manufacturing is about to change that. Instead of building an object layer by layer, scientists have found a way to create the entire object at once. This is not a gradual process of stacking materials; it is more like a photograph coming to life inside a container of liquid resin. A recent development known as Digital Incoherent Synthesis of Holographic light fields, or DISH, has pushed this technology to a point where complex objects can be created in less than one second.

전통적인 볼류메트릭 프린팅의 한계 극복

왜 이것이 이렇게 중요한 도약인지 이해하려면 현재 기술의 한계에 대해 생각해 보는 것이 도움이 됩니다. 표준 볼류메트릭 프린팅에서는 액체 수지 용기를 회전시키면서 다양한 각도에서 이미지를 투사합니다. 빛이 액체에 닿으면 화학 반응이 일어나 액체가 고체로 변합니다. 하지만 용기를 회전시키면 물리적인 문제가 발생합니다. 움직임으로 인해 진동이 발생해 최종 물체가 흐려지고, 무거운 수지 때문에 새로 형성된 부품이 완전히 굳기 전에 가라앉거나 떠다닐 수 있습니다. 이 때문에 연구자들은 모든 것을 고정하기 위해 매우 점도 높은 시럽 같은 수지를 사용해야 했으며, 이는 제작 가능한 재료와 물체의 종류를 제한했습니다. DISH 방식은 액체를 완전히 정지시켜 이 문제를 해결합니다. 샘플을 회전시키는 대신, 시스템은 고속 회전식 페리스크롭을 사용해 빛을 용기 주변으로 이동시킵니다. 이 페리스크롭은 초당 수천 번 빛의 형태를 바꿀 수 있는 정교한 디지털 미러 세트와 함께 작동합니다. 홀로그래픽 최적화를 사용해 시스템은 용기 내부 깊숙이 빛을 완벽히 집중시킬 수 있습니다. 이로 인해 약 19마이크로미터 수준의 안정적인 인쇄 해상도가 비교적 넓은 영역에 걸쳐 구현되어 놀라운 디테일을 얻을 수 있습니다. 비교를 위해, 인간 머리카락의 직경은 약 70마이크로미터입니다.

3D 프린팅 기술 비교

산업적 잠재력 및 대량 생산

이 기술은 실험실 연구와 실제 대량 생산 사이의 격차를 메우기 때문에 파괴적입니다. 프린팅 시스템을 유체 채널과 통합함으로써 연구자들은 물체를 출력하고 씻어낸 뒤 연속 흐름에서 즉시 또 다른 물체를 출력할 수 있음을 보여주었습니다. 이는 3D 프린팅을 일회성 취미용 도구에서 산업 제조에 적합한 방법으로 전환시킵니다. 이 속도와 정밀도의 잠재적 적용 분야는 방대하며 여러 핵심 산업에 걸쳐 있습니다.

• 의료 전문가는 환자가 짧은 대화를 마치는 시간만에 맞춤형 치과 임플란트나 보청기를 출력할 수 있습니다.
• 생물학 연구자는 전통적인 프린팅 방식으로는 너무 연약한 부드러운 하이드로젤을 사용해 인간 세포용 섬세한 스캐폴드를 출력할 수 있습니다.
• 제약 회사는 약물 테스트를 위해 수천 개의 작고 복잡한 구조물을 출력하여 새로운 의약품이 3D 형태와 어떻게 상호작용하는지 이전보다 훨씬 빠르게 확인할 수 있습니다.
• 광학 산업의 엔지니어는 스마트폰 및 센서를 위한 미세 렌즈와 광전도 부품을 거의 후처리 없이 출력할 수 있습니다.
• 특수 기계 제조업체는 전통적인 금형이나 드릴로는 만들 수 없는 복잡한 내부 부품을 제작할 수 있습니다.

프로세스가 매우 빠르게 진행되기 때문에 이전에 사용할 수 없었던 재료도 사용할 수 있게 됩니다. 많은 고성능 수지는 오래 방치하면 침전되거나 분리되기 시작하지만, 0.6초의 인쇄 시간으로 물체가 재료가 변하기 전에 완성됩니다. 이는 유연 전자제품부터 내부 의료 기기에 이르기까지 다양한 분야에서 사용할 수 있는 새로운 종류의 탄성, 강성 및 생체 적합성 재료의 문을 엽니다.

3D 프린팅 혁신에 투자하기

이러한 실험실 돌파구가 상업 시장으로 이동함에 따라 투자자들은 홀로그래픽 프린팅을 표준 산업 공정으로 전환할 인프라를 갖춘 기업을 찾고 있습니다. 이 분야에서 가장 눈에 띄는 기업 중 하나는 3D Systems입니다. 많은 기업이 소비자용 프린팅에 집중하는 반면, 3D Systems는 지난 몇 년간 고급 산업 및 의료 응용 분야의 리더로 자리매김해 왔습니다.

이 회사는 최근 몇 년간 인간 조직 및 장기 프린팅의 과제에 특화된 기업인 Volumetric Biotechnologies를 인수함으로써 중요한 전략적 움직임을 보였습니다. 이 인수는 DISH 연구에서 본 진보와 완벽히 일치합니다.

재생 의학 및 바이오프린팅에 집중함으로써 3D Systems는 전통적인 제조를 넘어 의료의 미래로 나아가고 있습니다. 목표는 살아있는 장기를 지탱할 수 있는 복잡한 혈관 구조인 혈관화 조직을 만드는 것입니다. 홀로그래픽 프린팅의 속도와 정지 특성은 이러한 의료 혁신에 필요한 섬세한 생물학적 물질을 다루는 데 정확히 필요합니다.

헬스케어를 넘어, 이 회사는 최고 수준의 정밀도를 요구하는 항공우주 및 자동차 기업에 하드웨어와 재료를 제공합니다. 볼류메트릭 프린팅이 성숙함에 따라 이러한 빠르고 정지된 광 시스템을 기존 생산 라인에 통합할 수 있는 능력은 주요 경쟁 우위가 될 가능성이 높습니다.

제조 혁신을 지켜보는 이들에게, 느린 기계적 층 적층에서 거의 즉시 이루어지는 빛 기반 생성으로의 전환은 산업의 다음 위대한 경계를 의미합니다.

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제조의 새로운 시대

앞으로 이 기술은 크기가 더욱 작아지고 기능이 더욱 향상될 것으로 기대됩니다. 현재 시스템은 밀리미터 규모의 물체를 위해 설계되었지만, 홀로그래픽 광 제어 원리는 확장될 수 있습니다. 궁극적으로는 자동차 부품 전체나 구조 요소를 며칠이 아닌 몇 분 안에 제작할 수 있는 대형 프린터가 등장할 수 있습니다. 반대로, 표면에 직접 혹은 기존 구조 내부에 출력하는 능력은 기계 수리나 최소 침습 수술을 수행하는 새로운 방식을 열어줄 수 있습니다.

이 발전에서 가장 흥미로운 점은 속도뿐만 아니라 복잡한 디자인의 민주화입니다. 무언가를 출력하는 데 몇 시간이 걸리면 실수마다 큰 비용이 발생합니다. 물체를 1초 미만에 만들 수 있다면 실험 비용은 거의 제로에 가깝게 감소합니다. 이는 새로운 수준의 창의성과 빠른 반복을 촉진하여 궁극적으로 더 나은 제품과 전 세계 문제에 대한 보다 효율적인 해결책을 가져올 것입니다.

3D 프린팅이 느린 취미 도구에서 번개처럼 빠른 산업 파워하우스로 전환되는 것은 ‘언제’가 아니라 ‘언제’의 문제가 아닙니다. 홀로그래픽 라이트 필드 제어가 쉬워지고 그 뒤의 소프트웨어가 더 접근 가능해짐에 따라 물리적 세계는 디지털 세계와 더욱 닮아갈 것입니다. 우리는 화면에서 물체를 상상하고 설계하면 눈 깜빡임만큼 빠르게 손에 넣을 수 있는 미래를 향해 나아가고 있습니다.

참고문헌

^{1. Wang, X., Ma, Y., Niu, Y., Xiong, B., Zhang, A., Zhang, G., Chen, Y., Wei, W., Fang, L., Wu, J., & Dai, Q. (2026). 홀로그래픽 라이트 필드 합성을 통한 초단위 볼류메트릭 3D 프린팅. Nature, 650(8099), 882-890. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10114-5} (DDD )