디즈니 연구원과 카네기 멜론 대학의 연구원들은 토끼, 전화기 케이스 및 인형 옷과 같은 부드럽고 압착할 수 있는 물체를 만들기 위해서 레이저로 자른 직물 시트를 여러 겹 적층할 수 있는 삼차원 인쇄기를 개발하였다. 이러한 방법에 의해 복잡한 기하학적인 구조를 가지는 물체를 제조할 수 있고, 또한 이들이 상호 반응할 수 있도록 회로를 통합할 수 있는 것도 가능하게 되었다. “현재 삼차원 인쇄기는 소비자들이 원하는 금속, 플라스틱 및 고무 제품들을 쉽게 만들 수 있게 해준다. 그러나 봉제 장난감과 같이 부드러운 직물로 만들어진 제품은 아직도 손으로 제조되고 있다. 적층된 직물 인쇄는 이러한 종류의 제품들을 자동으로 제조할 수 있는 하나의 가능한 방법”이라고 Disney Research Pittsburgh의 부연구원인 Jim McCann은 말한다.

직조물 인쇄기는 적층된 제품 제조기술과 같은 기술을 사용하는데 2차원으로 자른 종이와 금속 시트는 함께 결합되어 삼차원 형태를 만들게 된다. 직물을 자르고 다루는 것은 매우 힘들지만 디즈니 연구침은 이들 프린터의 디자인에 몇 개의 처방안을 통합시켰다. McCann 이외에 코넬 대학 정보과학과 및 Scott Hudson, 카네기 멜론 대학 인간-컴퓨터 상호반응 연구소 등이 연구진에 포함되어 있다. 작년에 Hudson은 디즈니 연구소가 세운 CHI에서 삼차원 물체 인쇄기를 선보였다. 이는 바늘로 지은 천에 침적층들을 만들 수 있었던 것에 반해서 적층된 직물 인쇄 기술은 훨씬 잘 압착할 수 있을 뿐만 아니라 좀 더 두껍게 만들 수 있다.

새로운 부드러운 장비는 두 개의 제조 면, 즉 하단의 결합 플랫폼과 상단의 절단 플랫폼으로 구성된다. 장비는 롤에서 직조로 만들어진다. 직물은 진공에 의해 상단 절단 플랫폼으로 오르게 되고 동시에 레이저 절단헤드가 아래로 움직인다. 직사각형 직물은 롤에서 레이저에 의해 잘리며 레이저는 직사각형 조각을 원하는 이차원 형상으로 다시 자르게 된다. 두 번째 절단 단계는 완전히 완료되지 않고 이는 형태가 제조 방법 동안에 주위의 직물에 의해 지지될 수 있게 해준다. 절단이 완료되면 결합 플랫폼은 직물 쪽으로 올라가고 진공이 끊기고 직물은 자유롭게 된다. 다음에 플랫폼이 내려가고 가열된 결합 헤드가 층으로 된 직물을 가열 압착하게 된다. 결합 방법은 손다리미로 배너 혹은 외투 위에 스티치가 없는 직물 장식구를 적용하는 경우와 같이 직물이 열에 민감한 접착제로 코팅되는 것과 같다. 이 방법이 완료되면 주위에 지지하고 있던 직물은 수동으로 제거되고 삼차원 물체가 만들어지게 된다.

연구팀은 2밀리미터 두께를 가지는 펠트를 32층 적층하여 2 ½-인치 토끼를 제조하였다. 전체 작업시간은 약 2 ½ 시간이다. 하나의 물체를 디자인하기 위해 두 종류의 물질을 사용하는 것이 가능하다. 직물의 한 층은 장비 내에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 공급될 수 있는 반면에 다른 재료의 다른 롤은 앞에서 뒤로 공급될 수 있다. 하나의 물질이 전도성인 경우에 적당한 전선이 부가적으로 장비에 첨가될 수 있다. 연구원들은 LED를 켜기 위해서 스마트 폰으로부터 적당한 에너지를 모을 수 있는 안테나를 가진 직조물로 된 스마트폰 케이스뿐만 아니라 토치 센서와 같이 작동할 수 있는 직조물로 된 불가사리를 제조하는 것이 가능한 방법을 보여주었다. 제조방법에서 제품의 촉감은 한 방향으로 물체가 쉽게 구부러질 수 있도록 내부 면에 작은 절단을 넣고 동시에 수직 방향으로 강도를 유지할 수 있게 하는 것에 의해 가능하다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』