A Study on the 3D Printing for Sustainable Design -Based on Qualitative & Quantitative Research-

Kim, Hyung Joo(김형주) 한국디자인문화학회 2019 한국디자인문화학회지 Vol.25 No.2

3D프린팅 기술은 1980년대부터 꾸준히 활용되어 왔으나 최근 들어 더 많은 주목을 받고 있다. 캠벨(Campbel) 외 연구진(2011년)1)의 연구결과에 따르면 3D 프린팅은 기존의 제조방법보다 더 지속 가능한 것으로 알려졌다. 하지만 3D 프린팅의 발전과 지속가능성 사이에는 실질적 격차가 있으며, 따라서 본 연구는 질적 그리고 양적 조사결과를 통해 지속가능한 디자인을 위한 3D 프린팅 방향을 제시하였다. 연구방법은 관련 문헌 및 인터넷 자료를 조사하여 3D 프린팅 현황을 분석하고 현재 문제가 되고 있는 이슈를 분석하였다. 그리고 다양한 관점을 이끌어내기 위해 3D 프린팅의 사용자와 비사용자를 대상으로 인터뷰를 실시하여 질적 연구를 하였다. 마지막으로 양적 연구를 위해 2018년 1월 16일부터 22일까지 전 세계 8개국 142명을 대상으로 설문조사를 실시하였고, 다음과 같은 결론에 도달하였다. 첫째, 질적 연구인 인터뷰 결과 지속가능한 디자인을 위한 3D 프린팅은 재료와 3D 프린팅 공정에 따라 달라질 수 있음을 알 수 있었다. 둘째, 양적 연구인 설문조사 결과를 보면 3D 프린팅 사용자는 지속가능한 디자인을 위해서 3D 프린팅 과정 중 “에너지 사용 제한”과 “오브젝트 품질”이 중요하다고 생각하는 경향이 있는 반면, 3D 프린팅 비사용자는 “위험 화학물질의 사용 감소”를 중요하게 생각하였다. 따라서 지속가능한 디자인을 위해서 프린팅 과정과 재료는 모두 중요함을 알 수 있었다. 향후 3D 프린팅 과정의 에너지 절감을 고려하며, 안전하고 친환경적인 3D 프린팅 재료를 사용하고 고품질의 오브젝트를 제작할 수 있는 기술로 발전되어야 할 것으로 사료된다. 본 연구는 질적, 양적 조사를 통해 3D 프린팅 사용자와 비사용자들의 다양한 의견을 분석할 수 있었다. 지속가능한 3D 프린팅 디자인을 위해서는 사용자 의견인 실용적, 기술적 측면과 비사용자가 강조하는 건강 및 환경적인 측면을 모두 고려해야 할 것이다. 앞으로 3D프린팅의 성공적인 활용을 위해 지속가능한 3D 프린팅 과정과 실행에 대한 폭넓고 깊이 있는 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다. Three-dimensional (3D) printing technology has existed in some form since the 1980s. However, 3D printing has received real attention only in recent years. According to Campbell et al. (2011), resents studies show that 3D printing is more sustainable than traditional manufacturing. However, there are many gaps between 3D printing expansion and sustainability. Thus, this study outlines 3D printing technologies to analyze 3D printing for sustainable design through qualitative and quantitative research. The research method was to investigate the relevant literature and internet data and analyze the status of 3D printing and problematic issues. Next, interviews were conducted with the end users of 3D printing, as well as non-users, to elicit multiple perspectives. Lastly, the author conducted a survey of 142 stakeholders from 8 countries around the world from January 16 to 22, 2018. In this study, the following conclusions were reached. First, based on the interviews, 3D printing for sustainable design can vary depending on both the materials and the 3D printing process. Second, according to the survey, the respondents who use 3D printing technology for sustainable design tend to think that “limited energy usage” during the 3D printing process and the “object quality” of the materials are important, while the respondents who do not use 3D printing tend to think that “reducing the use of hazardous chemicals” in the printing process and the materials is important. Therefore, the printing process and materials are all important for sustainable design. It is believed that the energy savings of the 3D printing process in the future should be taken into account and developed into technologies that can use safe, eco-friendly 3D printing materials and produce high-quality objects. This study enabled us to analyze the various opinions of end users and non-users through qualitative and quantitative research. The sustainable design of 3D printing will require a consideration of both the practical and technical aspects of the users’ opinions and the health and environment that are emphasized by the non-users. It is believed that for the successful use of 3D printing in the future, extensive and in-depth research on the process and implementation of sustainable 3D printing should be carried out.

3D 프린팅 테스트를 통한 패션 액세서리 디자인 개발 - 입체 보로노이 다이어그램을 활용 -

이종석,황선정 한국브랜드디자인학회 2017 브랜드디자인학연구 Vol.15 No.3

3D 프린팅은 4차 산업 혁명의 중요 기술로서 다양한 산업 에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 패션 분야 역시 다양한 연구가 이루어지고 있지만 상품화를 위한 구체적인 품질 연 구 및 디자인 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 가장 대중 적으로 쓰이는 FDM 방식 3D 프린팅 출력물에 대한 강도 테 스트를 바탕으로 실질적인 제품을 제작하여 3D 프린팅 패션 액세서리의 대중화와 상품화 가능성을 제안하는데 그 목적이 있다. 첫째, 각기 다른 조건으로 출력된 30개의 FDM 3D 프린팅 시험편의 강도 테스트를 진행하였다. 둘째, 강도 테스트 결과 를 활용하여 입체 보로노이 다이어그램 샘플 4종을 제작 하 였다. 셋째, 사이즈, 형태 테스트를 위한 샘플을 3D 프린팅 하였다. 넷째, 본 작품을 출력한 후 수정 보완 작업을 진행하 였다. FDM 3D 프린팅 출력물의 출력 조건별 압축강도 데이터 와 출력 조건별구체적인 출력 시간 데이터를 구축할 수 있었 다. 데이터를 바탕으로 가장 안정적인 내구성을 가진 3D 프린팅 패션 액세서리 디자인을 도출할 수 있었다. 더불어 최종 출력된 모자 디자인의 시험 착용을 통한 내구성 및 디자인 개 선이 이루어질 수 있었다. 본 연구는 3D 프린팅 패션 액세서리의 대중화와 상품화 가능성을 제안하는데 그 목적이 있다. 본 연구를 통하여 도출 된 구체적인 출력 데이터와 디자인 방법론을 활용하여 3D 프 린팅 패션 액세서리 대중화가 이루어질 수 있을 것으로 기대한다. 3D printing is an important technology of the 4th indust rial revolution and is being studied in various industries. The fashion field is also undergoing various studies. Ho wever, specific quality studies for popularization and com mercialization are lacking. The purpose of this study is to propose the possibilities of commercialization of 3D printi ng fashion accessories by proceeding with actual product production based on the strength test of FDM 3D printin g output of various conditions. First, the FDM 3D printing output test was conducted for each condition. Second, four types of three -dimensio nal Voronoi patterns were fabricated by using compressi ve strength test results. Third, hat design and 3D printin g were done. Fourth, we conducted revision work to impr ove size and durability test As a result of the study, it was possible to construct co mpression strength data and output time data for each ou tput condition of FDM 3D printing output. Based on the data, we were able to derive the most reliable 3D printing fashion accessory design. In addition, durability and desi gn improvements were achieved through the test wear of the final hat design. The purpose of this study is to suggest the possibilities of 3D printing fashion accessories and commercialization. It is expected that 3D printing fashion accessories will be popularized by using specific output data and design met hodology derived through this study.

3D 프린팅을 활용한 입체 조형 수업 사례 연구 : 초등학교 5학년을 대상으로

이봉식(Lee, Bong-sik) 한국조형디자인학회 2021 조형디자인연구 Vol.24 No.3

본 연구는 3D 프린팅을 활용한 입체 조형 수업에 관한 사례 연구이다. 4차 산업 시대는 다양한 기술 혁신이 실생활과 밀접하게 연결되어 있다. 기술 혁신 중 3D 프린팅은 산업현장 외에도 바이오, 예술 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 하지만 초등학교 미술에서는 3D 프린팅의 원리를 간략하게 소개하고 있을 뿐 입체 조형 실기 활동에 활용하는 경우는 미비하다. 이에 초등학생을 대상으로 3D 프린팅을 활용하여 입체 조형 수업의 가능성을 알아보고자 5학년 학생 10명을 대상으로 15차시의 3D 프린팅 수업 프로그램을 구성 및 적용하였다. 3D 프린팅 수업 프로그램을 적용한 후 3D 프린팅에 대한 인식과 수업 태도를 알아보았다. 또, 3D 프린팅을 활용한 입체 표현 능력을 파악하여 본 연구에 활용한 수업 프로그램의 교수 학습 적용 가능성을 모색해 보았다. 수업 프로그램을 적용한 후 학생들의 3D 프린팅에 대한 인식이 변하였고, 자기 주도적으로 학습하여 입체 조형 작품을 우수하게 제작하였다. 이에 본 연구에서 활용한 3D 프린팅 수업 프로그램은 초등학생들에게 적용할 수 있다고 생각한다. 다만 15차시 동아리 활동으로 구성된 프로그램이므로 학습 환경을 고려하여 재구성할 필요가 있으며, 제한된 연구 대상과 방법으로 일반화의 한계가 있다. 또 다른 3D 모델링 프로그램을 기반으로 한 후속 연구가 필요하다. This study is a case study on classes for creating three-dimensional structures using 3D printing techniques. In the era of the Fourth Industrial Revolution, our life is closely linked to a variety of technological innovations. Among them, 3D printing is widely utilized in the fields of biotechnology and art as well as industrial sites. However, the principles of 3D printing are little known to elementary school art education. In addition, almost none of them are used for practical applications to create three-dimensional artworks for elementary education. With this situation in mind, a feasibility study on the 3D printing class for elementary school students was done. For the study, a class program of ten 5th grade students was designed and it was divided into 15 class hours. In addition to the perceptions and class attitudes toward 3D printing, the possibility of introducing 3D printing into set curriculum and the applicability as a part of education were checked during the program. After participating in the program, positive changes in the perceptions of the participants on 3D printing could be observed, and they actively joined in the process of creation of excellent three-dimensional works. Therefore, I believe that the 3D printing class program used in this study can be applied to elementary school students. However, considering the short period of the feasibility study, it seems necessary to reorganize the program in consideration of learning environments. Besides, there can also be a limitation of generalization of the study due to the limited number of research participants and methods. It is with this in mind that further research on 3D modeling program is considered necessary.

3D 프린팅이 디자인 비즈니스에 미치는 영향에 관한 연구

김성익(Sheng Yi Jin),오창섭(Chang Sup Oh) 한국디자인문화학회 2014 한국디자인문화학회지 Vol.20 No.4

3D프린팅 기술이 일반화되면서 산업 환경과 소비문화에 많은 변화가 기대되는 가운데 디자인 환경에도 큰 변화가 예상된다. 제조업에서 3D프린팅을 활용한 맞춤형 소량생산 시스템은 소비자들의 개인 취향을 반영한 맞춤형 제품생산을 가능하게 하여 상당한 경제적 파급효과를 만들어 낼 것으로 보인다. 특히 모바일시대를 맞아 언제 어디서나 검색을 통해 스스로 원하는 상품에 접근이 가능해지면서 ‘틈새상품’이 중요해지는 새로운 경제 패러다임, 즉 ‘롱테일 법칙’이 점차 사회적 공감대를 형성하고 있다. 이러한 상황에서 시장수요를 충족시킬 수 있는 생산시스템과 서비스플랫폼 구축은 매우 중요하고, 그에 따라 3D프린팅과 디자인의 연관성을 이해할 필요성이 높아지고 있다. 본 연구는 3D프린팅 기술의 내용과 활용사례 분석을 토대로 이 기술이 향후 디자인 비즈니스에 어떠한 영향을 줄 수 있는지 밝히는데 그 목적이 있다. 연구방법은 문헌연구, 사례분석, 방향 제시로 구성된다. 첫째, 문헌연구를 통해 3D프린팅의 개념, 기술현황 등을 파악하였으며, 이론적 고찰을 통해 3D프린팅이 만들어갈 새로운 맞춤형 소량생산 시스템에 대한 이해를 전개시키고 있다. 둘째 3D 프린팅의 활용사례를 제조업을 중심으로 디자인프로세스, 생산영역, 소비·유통영역으로 구분하여 살펴보았다. 마지막으로 3D프린팅과 디자인의 관계성을 고찰함으로써 새로운 디자인비즈니스의 방향을 예측제시하고 있다. 최근에 3D프린팅을 활용한 복제서비스, 셀프제작소, 3D프린팅 서비스와 같은 맞춤형 서비스가 강화되면서 기존 제조업[생산 → 유통 → 소비]의 생산체계를 [소비 → 생산 → 유통]의 순서로 바뀌어 선(先)주문, 후(後)생산이라는 새로운 비즈니스모델로 전환하는 환경변화에 주목하여야 한다. 향후 3D프린팅 서비스산업은 3D프린터(장비), SNS 서비스(플랫폼), 콘텐츠(디자인)가 융합된 다양한 유통 플랫폼을 개발하여 디자인콘텐츠 유통, 3D프린팅 제작물 유통, 개발 컨설팅에 크게 기여할 것이다. 이에 대비하여 출력할 수 있는 3D디자인 콘텐츠 개발과 시스템 구축, 그리고 관련저작권 보호제도 등 3D프린팅과 디자인융합을 촉진시키는 디자인 생태계를 만들어 다양한 디자인 비즈니스 모델을 활성화시켜야 한다. The technique of 3D printing is being popularized and as a result it is expected that there will be a lot of great changes in the fields of environment and consumption culture. A small quantity production system utilized in manufacturing has made the spelling production of goods meet the taste of the consumers, which will bring large economic benefits. Now is the mobile times, and it is possible whenever and wherever to find through search the wanted products and the new economic paradigm of the crack commodities, i.e. the Long Tail will be popular trend in the society. Therefore it is very important to build production system and service platform meeting the needs of the market. The connection between 3D printing and design is more and more important. The purpose of this study is analysis of the technical contents of the 3D printing and examples of utilization and clarification to how the technique will affect the design business. This study is made of study of reference documents, analysis of utilization examples and orientations. First, through theoretical observations it has been possible to learn the concept of 3D printing and its present situation etc., and through theoretical observation it is possible to realize the new small quantity production system, which will be done by 3D printing. Second, the paper has studied the active examples of 3D printing, which are divided into design process, production, consumption, circulation etc. Finally, the study has tried to find the changes of relation between 3D printing and design and predicted the orientation of the new design business. With regards to recent rapid development of reassembling such as reproduction service, self-manufacturer, 3D printing etc. it is necessary to pay attention to the change of business environment where the existing system of production-circulation consumption is being changed into a new model of consumption-production-circulation. In the future the 3D printing service industry will develop the multiple circulation platform of combination of 3D printer (equipment), SNS service (platform), and contents (design), which will make great contribution to circulation of design contents, circulation of 3D printing products and development consulting. In view of this it is necessary to activate a multiple design business model creating a design environment which will promote combination of 3D printing and design contents with capability of output, construction of system as well as protection of related copyrights.

3D 프린팅 기술을 활용한 가구디자인 사례 분석 연구

강현대(Hyun-Dae Kang) 한국콘텐츠학회 2015 한국콘텐츠학회논문지 Vol.15 No.2

본 논문은 21세기에 접어들어 다품종 소량생산으로 변화하고 있는 추세에 맞추어 가구디자인 분야가 이바지 할 수 있는 방향성을 3D프린팅을 이용한 가구디자인 제작 사례를 분석함으로써 제시하는 것에 목적을 두고 있다. 본 논문은 3D 프린팅으로 제작된 가구 및 조명의 사례를 3가지 분류로 분석하였다. 첫째 3D프린팅 방식과 재료의 연관성에 따른 분류, 둘째 3D프린팅 가구디자인의 8가지 조형적 특징에 따른 분류, 셋째 실용성, 사용성, 내구성에 따른 기존 가구디자인과 3D 프린팅 가구 디자인의 경쟁력 비교분석이다. 본 연구를 통해 얻어진 가구디자인 분야에서 3D 프린팅 기술이 가져다주는 경쟁력은 다음과 같다. 첫째, 개인 취향에 맞춘 다품종 소량생산이 가능하다. 둘째, 디지털을 통한 가구의 전송, 운송이 편리해 졌다. 셋째, 가구디자인 생산에 변혁을 가져다준다. 넷째, 3D 프린팅과 사물인터넷의 융합을 통해 스마트가구디자인 분야로의 발전 가능성이 있다. 다섯째, 지속가능한 친환경 가구디자인이 용이해진다. This study aims to suggest the direction in which furniture design can contribute, keeping with the trend of small quantity batch production by analyzing cases of furniture design manufacturing. This study analyzed cases of furnitures and lights made by 3D printing with 3 classifications. They are 1st, classification by correlation between 3D printing method and materials, 2nd, classification by 8 formative characteristics of 3D printing furniture design, 3rd, comparison analysis of competitiveness between existing furniture design and 3D printing furniture design by practicality, usability and durability. The competitiveness 3D printing technique arouses in furniture design industry, which is investigated in this thesis, is as follows. 1st, small quantity batch production, which caters to personal taste, is made possible. 2nd, transmission and transportation via digital are became more convenient. 3rd, it brings about a breakthrough in furniture design manufacturing. 4th, there is room for development into the smart furniture design industry through collaborative use of 3D printing and internet of things . 5th, an Eco-friendly method of furniture design is consistently facilitated.

3D 프린팅 기술에 의한 소재 개발과 3 차원 가상 착의 시스템 활용을 통한 의류 제작

민준영,김현진,김혜림 숙명여자대학교 창의융합연구소 2023 창의융합연구 Vol.3 No.1

4 차 산업 시대의 도래와 디지털 기술의 발전에 따라, 섬유·패션 산업에서도 디지털 기술을 접목하려는 시도가 계속되고 있다. 이에, 국내에서는 섬유·패션 산업의 경쟁력과 제조 현장의 지능화 및 자동화를 위해 3D 프린팅 기술, 3 차원 가상 착의 시스템, AI, 메타버스 등의 디지털 기술을 도입하고 있다. 본 연구의 목적은 3D 프린팅을 활용한 텍스타일을 디자인하고, 3 차원 가상 착의를 통해 3D 프린팅 의류의 샘플링 진행 및 실물 작품으로 전개하여 3D 프린팅 의류의 실물 제작 가능성과 섬유·패션 산업에서의 디지털 기술의 적용 방안을 확인하는 것이다. 3D 프린팅 텍스타일 디자인 모티브는 자연물에 나타나는 구조적인 요소를 선택하여 텍스타일 유닛을 디자인하였고, 이를 체인메일의 구조에 적용하여 텍스타일 패턴을 제작하였다. 제작한 텍스타일 패턴은 CLO 프로그램을 사용해 의류에 적용하여 3 차원 가상 착의 시뮬레이션을 진행하였다. 3D 프린팅 텍스타일 중 유연성이 우수하고 패턴의 유닛이 작아 곡선적인 형태로 변형이 용이한 ‘텍스타일 2’ 패턴을 출력 크기에 맞추어 분할하고 2D 패턴에 따라 모델링을 변형하여 3D 프린팅 하였고, 시제품을 완성하였다. 시제품은 CLO 프로그램으로 제작한 가상 착의와 비교하여 패턴의 맞음새와 실루엣을 확인하였다. 본 연구의 의의는 3 차원 가상 착의 시스템을 이용하여 효율적으로 3D 프린팅 텍스타일의 적용 형태 및 실루엣을 확인함과 동시에 3D 프린팅 기술을 이용해 형태 맞춤형으로 출력하여 시제품을 제작함으로써 3D 프린팅 텍스타일의 의류 적용 가능성을 확인한 것에 있다. Attempts to incorporate digital technologies into textile and fashion industries, inspired by the 4th industrial revolution and digitalization, are continuing. The digital technologies, such as three-dimensional (3D) printing, 3D virtual clothing, artificial intelligence, and metaverse, have an influence on the textile and fashion industries. Thus, the focus of this study was on using 3D printing to produce textiles and clothing. The aim of the study was to produce 3D printed textiles and compare the prototype clothing produced using those textiles with 3D virtual clothing. Three different textile samples having a chain mail structure were first produced using 3D printing and the textile design motif used was inspired by natural objects. Considering its flexibility and physical properties, the sample “Textile 2” was selected for the prototype. Secondly, the two-dimensional pattern of a tunic-style dress was divided based on the 3D printing size. Each printed unit was sewn and a prototype tunic dress was obtained. Thirdly, the fit and silhouette of the prototype dress were compared with those of the virtual dress produced using CLO, a 3D fashion design software program. The comparison results indicated that the prototype dress made from the 3D printed textile was similar to the 3D virtual dress. Thus, clothing made from a 3D printed textile could be simulated using a 3D virtual program and the waste produced during garment production could be reduced by omitting the sample production. The results of this study and follow-up studies indicated that 3D virtual garments and 3D printing technologies can be effectively used in garment production processes.

예비 기술교사의 3D프린팅 활용능력 함양을 위한 체험활동과제 및 수업자료 개발

이영운(Young woon Lee),이경택(Kyung Taek Lee) 한국실과교육학회 2023 한국실과교육학회지 Vol.36 No.1

이 연구의 목적은 3D 프린팅 활용능력을 먼저 제시하고, 이를 토대로 예비 기술교사의 3D프린팅 활용능력 함양을 위한 체험활동과제를 개발하는 것이다. 이 연구의 목적을 달성하기 위해 다음과 같이 준비, 개발, 개선의 3 단계 절차를 거쳤다. 준비 단계에서는 전문가 회의를 통해 3D 프린팅 활용능력을 위한 예비 요소를 도출하고, 이 예비 요소를 기술교육 전문가에게 설문하여 3D 프린팅 활용능력이란 무엇인가를 조사 및 제시하였다. 그리고 무한상상실 현황 및 요건을 분석하여 무한상상실 운영 문제점을 확인하였으며, 기술교사자격 기준, 교육과정, 교과서 등을 분석하여 예비 기술교사가 가져야 할 3D 프린팅 활용능력과 이를 함양하기 위한 체험활동과제 개발의 필요성을 확인하였다. 개발 단계에서는 준비 단계에서의 요구분석 결과를 이용하여 체험활동과제의 주제 및 내용을 선정하였다. 체험활동과제는 모델링, 프린팅, 후처리와 같은 3D 프린팅 3 단계 과정 중에서, 모델링과 프린팅 과정을 배울 수 있도록 하고 실생활과 관련되어 흥미를 유발하면서 따라하기를 포함하여 직접 아이디어를 내어 설계할 수 있는 주제로 구성하였다. 특히 활동 내용으로 준비 단계에서 얻어진 3D 프린팅 활용능력 요소를 추가했으며, 두 번의 모델링 실습이 포함된 8 차시 수업을 구성하고 교수 자료(교수·학습 지도안, 수업용 프레젠테이션 자료)와 학습 자료(학생 활동지) 초안을 개발하여 다섯 가지 영역으로 전문가 검증을 받았다. 전문가 검증에서 얻어진 객관식 설문의 분석 결과, 모든 문항에 대해 평균 4.50 점을 획득하여 체험활동과제의 내용 구성이 적절하다고 판단되었다. 이와 더불어 주관적 평가를 바탕으로 체험활동과제 및 관련 자료를 수정 및 보완하였다. 개선 단계에서 예비 기술교사인 사범대학교 기술교육과 학부생 46 명을 대상으로 이 체험활동과제를 예비시험하고 만족도 검사지로 그 결과를 수집하였다. 만족도 검사의 모든 문항에 대해 평균 4.20 점 이상의 결과가 나옴으로써 모든 영역에서 만족하는 수준으로 판단되었다. 그 밖에 기타 의견을 반영하여 최종적으로 체험활동과제를 수정 및 보완하였다.이 연구는 전문가 검증 및 학생 예비시험에서 만족스러운 결과를 도출했고 제안된 수정 의견을 반영하였으므로, 예비교사의 3D 프린팅 활용능력을 함양하고 교사로서 무한상상실 운영 및 3D 프린팅 활용 수업을 설계하는 데 도움이 될 것으로 생각된다. This study aims to improve the ability of pre-service technology teachers to use 3D printing through an experiential learning activity. A three-step process was followed to achieve this goal: preparation, development, and improvement. During the preparation stage, preliminary skills and information needed to use 3D printers were identified and refined in a meeting with technology education experts. In addition, known problems in existing makerspaces were derived by analyzing their requirements and status. The need to develop an experiential learning activity to improve the 3D printing utilization ability of pre-service teachers was identified by analyzing technology teacher qualification standards, curriculums, and textbooks. During the development stage, the subject and content of the learning activity were determined using the requirement analysis obtained in the preparation stage. In particular, efforts were made to incorporate the required 3D-printing knowledge and skills identified in the preparation stage into this activity. The experiential activity task includes topics that enable individuals to learn the modeling and printing process during the three stages of 3D printing (modeling, printing, post-processing). The task can also be tailored, taking into account personal interests and ideas in real life. An 8-hour class was organized, which included two modeling practices. Then, teaching materials (teaching/learning guidance and class presentation materials), as well as learning materials (student activity sheets), were developed and evaluated by experts. As a result of the analysis of the questions in the multiple-choice questionnaire, it was determined that the content of the experiential activity task was suitable, with an average score of 4.50 or higher for all items. Based on other, more subjective evaluations, the experiential activity task and related data were revised and supplemented. During the improvement stage, a preliminary test was conducted with 46 undergraduate students of a technology education department. The test results were collected using a study satisfaction test sheet. For all items of this test, the average score was 4.20 or higher, which indicates a satisfactory level in all areas. After reflecting and expressing opinions, the experiential activity task was further modified and supplemented. This study yielded positive results in expert verification and preliminary testing with students, which reflects the proposed goal. The findings demonstrate the efficacy of the proposed revision and suggest that it can be valuable in enhancing the 3D printing skills of pre-service teachers as well as helping them design 3D printing classes to teach.

특성화고등학교 ‘공작 기계’ 과목의 ‘CAM시스템’ 단원을 위한 3D 프린팅 수업과정안 개발

권결,이상봉 한국실과교육연구학회 2016 實科敎育硏究 Vol.22 No.1

이 연구의 목적은 특성화고등학교 ‘공작 기계’ 과목의 ‘CAM 시스템’ 단원에 적용할 수 있는 3D 프린터를 활용한 3차원 형상 모형 만들기 수업과정안을 개발하는 것이다. 이 연구는 3D 모델링 및 3D 프린터 가공, 그리고 수업과정안 개발 모형 등에 관련된 문헌 고찰을 통하여 준비, 개발, 개선의 3단계를 거쳐 진행하였다. 준비 단계에서는 ① 특성화고등학교 기계과 학습자 분석, ② 분석 결과를 바탕으로 교수 학습 목표를 설정하였고, 개발 단계에서 ① 3D 프린팅에 대한 학습 내용을 선정, ② 3D 프린팅 세부수업목표 설정, ③ 3D 프린팅 이론 및 실습 수업 모형을 설계, ④ 3D 프린팅 수업과정안을 개발하였으며, 개선 단계에서는 ① 전문가에 의한 타당도 검증, ② 학습자 평가, ③ 평가 결과에 따라 최종 수정·보완하였다. 이에 따른 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 수업과정안은 3D 프린팅 수업과정안 개요, 3D 프린팅 이론 수업과정안, 3D 프린팅 실습 수업과정안의 교사용 자료와 3D 프린팅 이론 학습자료, 3D 프린팅 실습 학습자료의 학생용 자료로 구성되었다. 둘째, 수업과정안은 ‘3D 형상 모델링 및 3D 프린팅 조작 방법’ 의 이론 영역 및 ‘3D 프린터를 이용하여 3D 형상 가공하기’ 의 실습 영역으로 나누어 개발하였다. 셋째, 학생들이 3D 프린팅을 함으로써 3D 모델링에 대한 기본 개념 및 산업 현장에서 요구하는 실무 능력 등을 모두 향상시킬 수 있는 수업 자료로서 수업과정안을 개발하였다. 넷째, 학교 현장에 적용이 가능한 3D 프린터를 활용한 3D 형상 모델링에 대한 수업과정안의 개발로 기계과 교사들의 첨단 기술 적응력 향상에 도움이 될 수 있도록 하였다. The purpose of this study is to develop instructional process plan of ‘3D shape model manufacturing by using 3D printer’ for ‘CAM system’ unit in subject of ‘Machine Tools’ at specialized high school. This study is progressed through three stages - preparation, development, improvement - by reviewing references about 3D modeling, 3D printer manufacturing, and developing instructional process plan, etc. At the preparation stage, the objective of the lesson was set based on analyzing learners majoring machinery in specialized high school. At the development stage, ① learning contents about 3D printing was chosen, ② specific objectives of 3D printing was wet, ③ models of instruction about 3D printing theory and practice was designed, and ④ 3D printing instructional process plan was developed. At the improvement stage, the instructional process plan was finally edited and complemented based on the results of verifying validity from experts and evaluating from learners. The result of this study is followed. First, instructional process plan consists of material for teachers and material for learners. Material for teachers includes curriculum areas of the lesson, learning points if the lesson, the objective of the lesson, approaching method to the lesson, teaching method, main activity of each lesson process, specific instructional process plan, teaching material, evaluation method, etc. Material for learners includes questionnaire of student activity, learning materials, evaluation workwheet, assignment worksheet, and practice journal. Second, the instructional process plan was developed divided into two areas, ‘3D shape modeling and 3D printing operation method’ - theory area - and ‘3D shape manufacturing by using 3D printer’ - practice area. Third, instructional process plan was developed as a lesson material for students to improve both their basic concept of 3D modeling and practical ability required in industrial settings. Fourth, developing instructional process plan about 3D shape modeling by using 3D printer which is applicable at the school field is helpful for the teachers of machinery to improve their adaptability to cutting - edge technology.

3D 프린팅 활용용도에 따른 제품요소와 사용자 경험의 상관성분석

박종찬(Park, Jongchan) 인제대학교 디자인연구소 2020 Journal of Integrated Design Research (JIDR) Vol.19 No.1

연구배경 4차 산업혁명 시대를 맞이하여, 제품디자인 분야에 3D 프린팅 기술이 도입되면서 소비자에게 새로운 경험과 가치를 제공하고 있다. 3D 프린팅 사용자는 일종의 창작행위자 또는 발명가로서 직접 자신을 표현할 수 있는 조형물 제작과 원하는 제품 제작을 경험할 수 있다. 제조 산업의 형태도 점차 ‘공급자의 제품 생산, 판매 중심’에서 ‘사용자의 체험, 가치 중심’으로 변하고 있다. 제품디자인에서 사용자 경험은 사용자가 제품, 서비스 등의 직, 간접적인 이용으로 얻게 되는 총체적인 경험을 의미하며, 단지 기술의 효용성 측면만이 아니라 사용자의 삶의 질까지 향상시키는 방향으로 접근한다. 따라서 본 연구에서는 사용자의 3D 프린팅 활용 용도에 따라 달라질 수 있는 제품요소와 사용자 경험속성에 대한 상관성을 분석할 목적으로 연구를 진행하였다. 연구방법 본 연구에서는 3D 프린팅을 활용한 제품요소와 사용자 경험속성의 상관성을 분석하기 위해 제품요소(형태, 기능, 용도)를 독립변수로 하고, 사용자 경험속성(몰입감, 탐구성, 상호작용, 과업성, 관계성)을 종속변수로 하여, 두 변수가 서로 상관이 있는지 테스트하였다. 분석을 위해 통계 패키지 SPSS를 이용하고, 측정문항의 타당도를 위한 탐색적 요인분석(Exploratory Factor Analysis)과 신뢰도분석(Reliability Analysis)을 사용하였다. 또한 집단 간 변수들 간의 상관성을 분석하기 위해 상관분석(Correlation), 그리고 변수의 분포정도를 파악하기 위해 빈도분석(Frequency)을 실시하였다. 연구결과 분석결과 3D 프린팅 용도에 따라 3가지 관점에서 활용효과가 다르게 나타남을 알 수 있었다. 첫째, 3D 프린팅을 아티스트 용도에서 활용하면 사용자가 주로 형태적으로 매력요소에 몰입하여 재미를 느껴 감각적이고 창의적인 제작에 몰두하는 경향이 있다. 즉 사용자는 아름다운 외형을 추구하는 정서적 경험을 하는 것으로 나타났다. 둘째, 3D 프린팅을 디자이너 용도에서 활용하면 사용자가 기계를 사용하면서 상호 만족과 탐구적인 자세에서 지적인 제작을 추구하게 된다. 즉 제품개발 같은 복잡한 문제해결을 위한 정보를 탐색하면서 인지적인 경험을 하는 것으로 나타났다. 셋째, 3D 프린팅을 메이커 용도에서 활용하면 기능적으로 사회문제를 해결하려는 과업과 관계에 치중하게 된다. 그래서 사회적 가치가 있는 것을 중시하고 참여적 열정과 공유발전, 그리고 저변확대를 위한 행동적 경험을 하는 것으로 나타났다. 결론 3D 프린팅을 활용한 제품디자인은 제조업체 위주보다는 사용자 중심으로 변화해야 하고, 시장이나 소비자의 요구와도 부합해야 한다. 또한 3D 프린팅의 활용은 사용자의 창의적인 아이디어와 제품을 만드는 즐거움, 그리고 미래소비자에게 지속적으로 새로운 가치와 경험을 제공해 주는 역할을 할 것으로 사료된다. Background In the era of the 4th industrial revolution, 3D printing technology has been introduced into the product design field, providing new experiences and values to designers and consumers. 3D printing users can express themselves directly as a kind of creative designer or inventor. You can experience making sculptures and making products. The user experience in product design refers to the overall experience that users gain from direct and indirect use of products and services, and approaches technology not only in terms of utility but also in improving the quality of life of users. Therefore, it is necessary to study the correlation between product design and user experience, which can vary according to the application of 3D printing. Methods In this study, using the statistical package SPSS, an exploratory factor analysis to verify the validity of the set parameters and the measurement items, and a reliability analysis to check the reliability of the questionnaire scale used. Correlation analysis was conducted to analyze the correlation between the variables between the product factor and the user experience attribute, and frequency analysis was conducted to grasp the distribution of variables on the respondents’ measurement items. Result As a result of the analysis, it can be seen that the utilization effect is different depending on the usage of 3D printing. First, when 3D printing is used in artist use, the user tends to be immersed in the sensuous production by expressing or engaging in the form of attractive elements. The user has an emotional experience in pursuit of a beautiful appearance. Second, when 3D printing is used for design purposes, users will use the device to pursue intelligent production from mutual satisfaction and inquiry. They found cognitive experience while searching for information for solving complex problems such as product development. Third, when 3D printing is used in makers, it focuses on the relationship and task of solving social problems functionally. They valued social value and showed behavioral experience for participatory enthusiasm. Conclusion Product design using 3D printing should change to be user-oriented rather than manufacturer-oriented, and to meet the needs of the market or consumers. Therefore, it is necessary to invigorate the stagnant product design environment with the pleasure of creating 3D printing users’ creative ideas and products, and to activate the design business for new consumption.

3D프린팅을 활용한 커스터마이징 제품리페어 및 사업화 가능성 연구

엄경희(Eom, Kyoung Hee),김형주(Kim, Hyung Joo) 한국디자인문화학회 2018 한국디자인문화학회지 Vol.24 No.2

4차 산업혁명을 이끄는 신산업 분야 중 하나인 3D 프린팅은 20년 동안 많은 모형(Prototype) 및 제품 개발 제작에 있어 중요한 기술로 자리잡고 있다. 또한 이 기술은 인간의 노동 중 상당부분을 대체할 것이며, 대량 커스터마이징의 새 시대를 여는데 기여할 것으로 기대된다 (Canessa, & Fonda, 2013)1). 최근에는 기술의 향상으로 고성능 플라스틱, 금속 및 세라믹 소재를 사용하여 제품의 부품을 생산할 수 있으며, Low-cost 데스크탑 컴퓨터 3D프린팅용 재료의 범위와 성능은 계속 개선되고 있다 (Torabi et al., 2014)2). 이러한 흐름에 따라 본 연구는 3D프린팅을 활용한 커스터마이징 제품리페어에 관한 연구를 통해 이를 우리 생활에 접목할 수 있으며 이를 사업화 할 수 있는 가능성을 제안하는데 목적이 있다. 연구방법은 국내외 학술논문, 전문서적, 관련 기사와 뉴스, 인터넷 사이트 등을 통한 이론적 연구를 진행하었다. 실증적 연구를 위해 온라인 설문조사를 실시하였고, 커스터마이징 제품리페어 가능성을 알아보기 위해 카티아(CATIA) V5 프로그램을 사용하여 모델링후 3D프린팅하여 제품리페어에 적용하였다. 연구범위는 첫째, 이론적 연구를 통해 제품리페어와 커스터마이징을 위한 3D프린팅에 대해 고찰하였다. 둘째, 실증적 연구를 위해 2017년 5월 27일부터 6월 3일까지 19개국의 3D프린팅 유, 무경험자 165명을 대상으로 설문조사하였다. 그리고 리빙제품 중 일부가 손상된 주전자와 컵을 수집한 후 리페어를 실시하였고, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 이론적 연구 결과 3D프린팅은 디자인설계의 제한이 적고 다품종 소량 생산에 효율적이어서 개인맞춤형 커스터마징 제품리페어의 중요한 기회를 제공할 것임을 알 수 있었다. 둘째, 설문조사 결과 디자인에 이 3D프린팅을 적용했을 때 가장 큰 장점은 ‘커스터마이제이션(Customization)’으로 조사되었다. 또한 ‘제품리페어’ 측면에서 가장 중요한 것은 ‘리페어를 위한 시간단축’ 과 ‘리페어를 통한 제품기능개선’ 그리고 미래에 필요한 서비스는 ‘온라인 프린팅 서비스’와 ‘3D 모델링을 도와주는 전문가 서비스’ 라고 도출되었다. 또한 실증적 연구 결과 프린팅 시간은 다소 오래 걸리는 한계점을 발견할 수 있었지만, 소비자 맞춤형 리페어 부품을 프린팅 할 수 있고, 제품의 배송비나 재고부품을 위한 비용이 발생하지 않는다는 점에서 볼 때 제품리페어를 위한 효율적인 수단이 될 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구는 3D프린팅 커스터마이징 제품리페어, 그리고 이의 사업화를 위한 기초 자료로 활용될 것으로 기대되며, 앞으로 제품리페어를 위한 다양한 재료 및 측정도구를 적용한 3D프린팅 그리고 커스터마이징 서비스개발에 대한 구체적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 3D printing, a leading industry in the fourth industrial revolution, has been a key technology in the production of prototypes and products over the past two decades. The technology is poised to replace a not insignificant portion of human work of human work and is expected to contribute to the opening up of mass customization in the new era (Canessa & Fonda, 2013). Recent advancements in technology have enabled the production of product parts that use high-performance plastics, metals, and ceramics for demanding applications such as aeronautics and rocketry, as well as for everyday consumer use, in low-cost desktop computer 3D printing (Torabi et al., 2014). Thus, this study is aimed at suggesting the possibility the possibility of incorporating 3D printing into everyday life, specifically, for customized product repair. The research methods employed by this study include analysis of academic papers, books, relevant articles, and Internet sites. An online survey was conducted for empirical research. In order to identify the potential of customized product repair, test parts were printed using the CATIA V5 computer-aided design program. The first of this study is that the theoretical studies examined 3D printing for product repair and customization. The survey ran from May 27 to June 3, 2017 and included 165 participants from 19 countries. During the course of this study, a number of household products, including teapots and cups, were repaired using 3D printing. From these tests, the survey, and the analysis of the literature, the following conclusions were drawn. First, the theoretical analysis showed that 3D printing is less restrictive in terms of design and technology, and is more efficient at producing multiple small product lines than traditional methods, providing a significant opportunity for personalized, customized product repair. Second, the survey results show that the biggest advantage of using 3D printing was ‘customization’. With respect to ’product repair’ in 3D printing, the most important things are ’reduced process time for repair’ and ‘improved product utilization through repair.’ In addition, if 3D printing design services become more widely available, ‘online 3D printing services’ and ‘3D modelling expert help services’ may be needed in the future. Empirical studies have also found that printing is a rather lengthy threshold, but when it comes to printing custom repair parts, it does not incur any cost in terms of product delivery or inventory costs. This research is expected to assist those in the 3D printed customized product repair space who are looking to commercialize the practice. In the future, specific research on the development of 3D printing and customization services with various materials and measuring tools for product repair is considered necessary.