Digital fabrication has replaced most traditional model-making in physical prototyping with great convenience and accuracy. However, unlike model-making, users can only make or modify their design through virtual modeling. In this thesis, we bring thermoforming into the 3D printing context to engage users' hands-on deformation after printing. Thus far, thermoforming is not practically applicable owing to two critical issues: invisible malleable states and hardly heating solid geometries. To address these issues, we present three approaches: a temperature-sensitive 3D filament and two metamaterial structures. Each approach or combination of approaches is compatible with off-the-shelf fused deposition modeling 3D printers. The facilitated thermoforming could enrich the post-print process's design space and make the fabrication process flexible. We investigate the effects of thermoforming on digital fabrication in terms of process and physical prototyping. Finally, we believe that our approaches and a series of insights can help in integrating digital fabrication with crafting.
디지털 패브리케이션은 편리하고 정확하게 3D 물체를 제작할 수 있다는 장점으로 다양한 영역에서 전통적인 모델 메이킹을 대체해왔다. 하지만 디지털 패브리케이션은 수정 및 변형이 가상의 모델링 과정으로만 이루어 진다는 한계점을 가지고 있다. 이에 본 논문은 모델링 위주의 디지털 패브리케이션에 열 성형 과정을 더하여 프린팅 후에도 직접 수작업을 통해 수정할 수 있는 열 성형이 가능한 디지털 패브리케이션을 제안한다. 기존의 경우 열을 가하더라도 물체의 상태를 알기가 어렵고, 낮은 열전도도로 인하여 원하는 부위를 깊게 열을 가하기 어렵다. 이를 극복하기 위해 본 논문에서는 세 가지 솔루션을 제시했다. 먼저, 열을 가했을 때 물체의 상태를 알려주는 인터렉티브 필라멘트를 제작했다. 다음으로 열을 원하는 부위에, 원하는 깊이 만큼 가열할 수 있게 도와주는 메타재료 구조를 디자인했다. 마지막으로 열원에 관계없이 보다 큰 사이즈의 물체도 여러 번 가열할 수 있는 새로운 메타재료 구조를 디자인했다. 본 연구에서 제시된 방안들은 추가적인 장비 사용 없이 즉각적으로 FDM 3D 프린터에 활용가능하다. 또한, 한 모델에서 한 가지 이상의 솔루션을 함께 활용가능하다. 이로 인하여 가능해진 열 성형은 프린팅 후 과정을 보다 풍부하게 해줄 수 있었고, 기존의 제작 과정을 보다 유연하게 만들어주었다. 또한, 사용자가 디지털과 물리적인 방식 중 원하는 수단으로 3D 물체를 표현하고 제작할 수 있게 해주었다. 본 연구에서는 열 성형이 가능하게 되었을 때 기존의 프린팅 과정과 결과물 그리고 프로토타이핑에서 미치는 영향을 논의했다. 일련의 솔루션들과 시사점들은 궁극적으로 디지털 패브리케이션과 수공예를 통합하는 방안에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것이다.
