요약
RepRapMicron은 3D 프린터로 뽑은 장비로 마이크로미터 크기의 물체를 만들려는 프로젝트입니다.
RepRap은 자기 부품을 스스로 찍어 내는 3D 프린터를 만들자는 운동입니다. 빅 올리버는 이 발상을 마이크로미터(1000분의 1밀리미터) 단위로 옮겨, 생물학과 미세 전자공학에 쓸 정밀 가공을 취미 제작자에게 열어 주려 합니다.
왜 중요한가
- 반도체 장비 없이 흔한 재료와 3D 프린트 부품만으로 마이크로미터 단위 가공에 다가섰습니다.
- 지금 장비의 정확도 10마이크로미터는 인텔 4004 칩의 회로 선폭과 같은 수준이라고 원문은 짚었습니다.
- 같은 장비를 마이크로미터 크기로 다시 찍어 내 더 작은 제작 도구를 갖추는 것이 다음 목표입니다.
핵심 내용
- 권장 버전 PIKA V0.02는 약 8mm 정육면체 공간에서 반복 위치 정밀도 약 1마이크로미터를 냅니다.
- 노즐 대신 바늘 같은 탐침 끝에 UV 네일 젤을 묻혀 한 방울씩 찍고, 베드에 넣은 UV LED로 굳힙니다.
- 지금까지 4마이크로미터 크기의 방울을 찍었고, 0.5mm 크기의 시험용 배 모형 Benchy도 출력했습니다.
- 정밀도의 바탕은 OpenFlexure 프로젝트의 3D 프린트 현미경 받침대와 흔한 스테퍼 모터(한 칸씩 정확히 도는 모터)입니다.
- 사람 손으로 만질 수 없는 크기라서 출력물을 떼고 옮기고 돌리는 방법도 함께 풀어야 한다고 했습니다.
HN 반응
- 자기 복제가 가능하냐는 질문에는 크기가 줄면 마찰 같은 힘의 비율이 달라지고, 기존 RepRap도 모터는 못 찍는다는 답이 나왔습니다.
- 18세기 정밀 공작기계의 역사를 다시 보는 듯하다는 감탄이 많았지만, 차고 시연과 안정적 생산은 차원이 다르다는 지적도 있었습니다.
1790년대 말을 다시 겪고 있는 기분입니다. 그때는 램즈던이 원을 초(秒) 단위의 각도로 나누는 방법을 알아내서, 눈금 새기기를 예술 작업에서 안정적으로 제조할 수 있는 일로 바꿔 놓았죠. 모즐리는 나사 절삭 선반으로, 도제들에게 떠넘기던 수작업이던 나사 만들기를 대량 생산이 가능한 공정으로 바꿨고요. 윌킨슨의 보링 머신 덕분에 와트는 압력 증기기관을 만들 수 있었습니다.
이 도구들은 모두 앞선 시도들에서 일회성으로 나온 것들을, 역사가 기억하기로 한 어떤 사람이 실용적인 공작기계로 만들어 낸 결과입니다. 이제는 의지가 확실한 아마추어도 원자 하나하나를 다루며 물건을 만드는 수준에 와 있다니, 놀랍습니다!
저는 와일러 경사계(Wyler Inclinometer)에 푹 빠져 있습니다. 나선형 팔이 달린 얇은 구리 원판을 차동 축전기의 기본 요소로 쓰는데, 완성하고 나면 화강암 정반을 교정하는 데 쓸 수 있는 장치가 됩니다. 보통 미터당 1마이크론의 편차까지 잴 수 있습니다.
지금은 필라멘트를 녹여 붙이거나, 광경화(스테레오리소그래피)나 금속 분말 용융 방식으로 원하는 거의 무엇이든 안정적으로 만들어 내는 3D 프린터가 있습니다. 데스크톱 5축 CNC 기계도 살 수 있고요. 상상할 수 있는 거의 모든 종류의 공작기계를 원하는 만큼 많은 축으로 만들 수 있게 해 주는 제어 시스템도 나와 있습니다.
소프트웨어 정의 라디오, 저렴한 원자시계, 메가와트급을 스위칭하는 트랜지스터까지, 전부 취미로 하는 사람의 손이 닿는 범위 안에 있습니다.
정말 놀라운 시대에 살고 있습니다.
그 와일러 경사계에 대한 링크나 자료가 있으면 공유해 주실 수 있나요?
십 년쯤 전에 봤던, 정보가 아주 알찬 원본 영상을 찾고 있는데 아직 못 찾았습니다. 대신 이 PDF[1]를 찾았는데, 19쪽에 장치의 핵심 기구가 원판/스프링이라고 나와 있습니다. 이 PDF[2]의 제품 교육 자료에서도 그 기구를 다루고, 이 PDF[3]의 39쪽과 156쪽에도 나옵니다.
와일러 사이트에서 직접 올린 Zerotronic 관련 PDF[4]도 있는데, 7쪽에 "진자"가 언급됩니다.
[1] https://ftp.wylerag.com/Downloads1/WYL_e_wyler.pdf
[2] https://www.someco.fr/wp-content/uploads/2021/08/zerotronic_sensors_capteur_pour_mesure_dinclinaison_someco-wyler.pdf
[3] https://symetrie.fr/wp-content/uploads/2023/09/WYLER_Catalog_compressed.pdf
[4] https://www.wylerag.com/fileadmin/pdf/manuel/zero_e.pdf
몇 달 전에 여기 HN에서 이제는 사실상 *"다운로드해서 출력하면 끝"*이라는 댓글을 보고 중고 Bambu Lab A1을 싸게 샀습니다. 정말 그렇더군요. Bambu의 영업 방식이 훌륭하다는 얘기가 아니라, 지금의 3D 프린터가 잉크젯 2D 프린터가 한 번이라도 그랬던 것보다 더 잘 작동한다는 얘기입니다.
동의합니다. 며칠 만에 OpenSCAD로 3D 부품을 직접 모델링하는 법을 배웠고(OpenSCAD 말고도 선택지는 많습니다), 벌써 "인플레이스 출력" 부품도 만들었습니다. 출력을 잠시 멈추고 금속 부품을 끼운 다음 출력을 이어 가는 방식으로 집 안과 자동차 곳곳의 물건을 고쳤습니다.
30년 전에 누가 저한테 제가 3D 프린터로 부품을 뽑고 LLM에게 도움까지 받게 될 거라고 말했다면 믿지 못했을 겁니다.
관련 영상입니다. https://www.youtube.com/watch?v=UvV2CH5il3Q
그리고 이 채널에는 선행 기술의 개발 과정을 다룬 앞선 영상 몇 편도 있습니다.
우와, 이거 진짜 멋지네요.
이 영상 정말 대단했습니다. 공유해 주셔서 고맙습니다. 가정에서 이 기술을 쓸 수 있다면 주된 용도가 뭘까요?
모두를 위한 저렴한 주택이요. 좀 비좁긴 하지만 시작은 되겠네요.
다행이네요, 18개월 뒤면 우리도 RAM을 직접 만들 수 있겠어요.
정원 창고 하나만 있으면 됩니다. https://youtube.com/watch?v=HfSO-LCKmrA
창고에서 하는 그 사람은 반도체 회사의 창업자이자 CTO이고, 집에 있는 실험실을 사업에 활용합니다.
Sam Zeloof도 트랜지스터를 직접 만들었고, 그 뒤에 AtomicSemi/fab2를 창업했습니다. https://youtube.com/watch?v=IS5ycm7VfXg
그는 Jeri Ellsworth에게서 영감을 받았는데, Jeri Ellsworth도 자신의 작업을 유튜브에 기록해 두었습니다. https://youtube.com/playlist?list=PL5DCEA197C1C07A2D
Sam Zeloof의 새 회사는 진지한 사업입니다. 카네기멜런대학교에서 전기공학을 공부하면서 취미로 반도체 제조를 하던 사람이, 충분한 자금을 확보한 팀을 이끌고 미니 팹용 장비를 만드는 데까지 왔습니다.
차고에서 이것저것 끼워 맞춰 일회성 시연품을 만드는 것과, 결과를 안정적으로 내놓을 수 있는 미니 팹을 갖추는 것이 어떻게 다른지 보여 주는 좋은 사례입니다. 필요한 노력의 차이가 몇 자릿수나 납니다.
"창고에서 RAM을 만드는" 사람은 반도체 기술 박사 학위를 가진 채 이미 회사를 운영하고 있었고, 그다음에 집에 임시 실험실을 꾸려 그것에 대한 영상을 만들기 시작했습니다. 그는 그 실험실에서 자기가 발명하는 특수 소자의 공정 단계 몇 가지를 시험합니다.
Jeri가 초기 트랜지스터를 시연하는 걸 본 적이 있는데, 해커스페이스에서 본 것 중 가장 영감을 주는 장면이었어요. 벌써 15년 전인가요? 세월 참. AtomicSemi/fab2가 생겨서 다행이에요, 안심이 됩니다. 제 생각엔 책상 옆에서 반도체를 제조하는 시대를 더 빨리 열어야 해요.
그리고 대부분 Hacker Fab( https://docs.hackerfab.org/home )을 바탕으로 한 것 같네요.
진짜 제정신이 아니네요. 그리고 엄청 멋져요.
진지하게 말하면 18개월은 아니고, 그 두세 배는 걸릴 겁니다.
정말 멋진 마이크로칩 설계가 많이 나오지만, 전부 컴퓨터 소프트웨어 속 설계도로만 존재합니다. 이 프린터로 칩 설계를 저렴하고 지속 가능하게 출력할 수 있다면 하드웨어 분야가 아주 흥미로운 방향으로 바뀔 수도 있겠어요!
와, 멋지네요. 자외선에 반응하는 전도성 레진을 쓰면 안 될 이유가 없어 보이는데요. 이쪽에 대해 더 아는 분 계신가요?
이 물건이 자기 자신의 1/1000 크기 버전을 만들고, 그래서 1/1,000,000 크기의 3D 프린팅까지 간다는 건 터무니없는 생각이라는 건 압니다. 그런데 도대체 왜 그럴까요?
규모 X에서 작동하는 메커니즘이 규모 Y에서도 반드시 작동하는 건 아닙니다.
작용하는 힘과 재료의 물성이 규모마다 상대적으로 다른 수준에 있기 때문입니다.
제가 바로 떠올릴 수 있는, 이 문제를 일으키는 대표적인 것이 제곱-세제곱 법칙입니다. 어떤 물체의 선형 치수를 두 배로 키우면 길이는 두 배가 되지만 표면적은 4배, 무게는 8배가 됩니다. 마찰처럼 면적에 의존하는 것의 세기는 질량이나 부피 등에 의존하는 것과 같은 비율로 커지지 않습니다.
게다가 이 기계가 출력할 수 있는 재료는 몇 가지뿐일 게 분명합니다. 그 재료가 이 기계를 이루는 모든 재료가 아니라면 자기 자신조차 만들 수 없습니다.
RepRap이라고 부르면서 자기 자신을 출력하는 프린터라는 뜻이라고 풀어서 설명하니, 그게 목표일 수도 있겠다는 느낌이 들긴 합니다.
그런데 그렇게 작은 위치 결정 시스템을 만들 수 있다 해도, 레진 프린팅을 이 프린터보다 세 자릿수나 더 작게 줄이는 건 불가능할 거라고 거의 확신합니다. 작은 CNC라면 모를까요?
아니면 이 프린터에 쓰이는 MEMS 장치를 언젠가 직접 출력한다는 뜻일 가능성이 더 높겠죠.
이걸 만든 Vik은 RepRap 초창기 멤버 중 한 명입니다.
RepRap 3D 프린터 중에 완전히 자기 자신을 만들 수 있는 건 하나도 없습니다. 모터나 컨트롤러처럼 3D 프린팅이 안 되는 부품은 여전히 따로 있어야 하거든요.
이제 모터와 회로 둘 다 기본적인 수준은 3D 프린팅이 되는 걸로 알고 있습니다. RepRap을 구동할 만큼 좋은 수준은 아닐 것 같지만, 나중에는 가능할지도 모르죠.
"정답"은 버려진 엔진 블록이라는 얘기가 있습니다. https://makezine.com/article/maker-news/patdelany/
"오픈 소스 멀티머신"은 주철의 무겁고 극도로 단단한 덩어리가 진동을 흡수하고, 공장에서 뚫어 놓은 실린더가 정해 주는 대로 절삭 공구가 마이크론 단위로 정확한 직선을 따라 움직이게 한다는 개념입니다.
AI에게 물어보세요. 개념적으로는 놀라운 아이디어입니다. "거의 마이크론 정확도"인 기계는 아마 수십억 대는 있을 텐데, 90도 직각을 1000% 반복해서 낼 수 있다면 세상이 (언젠가는) 내 것이 되는 거죠.
정밀 기계의 역사는 옛 기계로 더 정확한 새 부품을 만들고, 그 부품으로 다시 더 정확한 새 기계를 만드는 꾸준한 사다리 오르기였습니다.
하지만 그냥 작게 만든다고 해서 저절로 더 정확해지거나 더 높은 해상도를 낼 수 있게 되는 건 아닙니다. 오히려 아주 정밀한 기계는 보통 덜 정확한 기계보다 크기가 더 큽니다.
1938년 연속 강연에서 텔레비전 발명가 필로 판스워스는 첨단 기술 제품을 만들려면 *"도구를 만드는 도구를 만드는 도구"*를 개발해야 한다고 설명했습니다. 이 표현을 처음 쓴 사람이 그입니다.
그다지 대단하지 않은 부품으로도 이런 정밀도가 가능한지 몰랐습니다. 요즘 저는 모델링도 3D 프린팅도 거의 전부 AI에게 맡기고 있는데, 이런 걸 쓰면 소형 부품이나 나사 같은 것까지 만들 수 있겠네요. 저는 새로운 기술을 늦게 받아들이는 편이라 지금의 Prusa/Bambu 성능에 이르려면 10년쯤 기다려야 하겠지만, 그래도 설렙니다.
출력 부피가 8mm³밖에 안 되니까 가능한 겁니다.
하지만 요즘은 식각 유리 스케일 엔코더로 1um 정확도를 사실상 공짜나 다름없는 가격(50달러 이하)에 구할 수 있습니다.
그래도 레일에 엔코더가 내장된 저렴한 리니어 모터를 쓰는 편이 더 낫겠지만요.