3D프린팅 제조시스템의 기술동향
작성자 : nhk2050 분류 : 시제품 | 가공/성형방법 작성일 : 2018.03.15 10:59:43 조회 : 1012 키워드 : 4차산업혁명,기술동향,3D프린팅,스마트팩토리,시제품
(요약/배경)
3D프린팅기술은 다양한 시도를 빠르게 해 볼 수 있으면서 좋은 디자인을 만들 수 았다는 것이 3D프린팅의 효시였으며 그에 따라 조악하지만 빠른(Quick & Dirty)방식을 굉장히 정밀하게 수행하는 것이 가능해지고 있다. 3D프린팅 기술은 첨가가공 공정기술과 기계제어기술 및 3차원 설계기술의 발전을 기반으로 제품을 직접 혹은 시제품을 빠르게 생산해 냄으로써 제조업의 혁명을 예고하고 있음. 전자, 항공·자동차, 의료, 건축 등 다양한 산업분야에 걸쳐 맞춤형 제작에 적용된다.
(그림1) MakerBot 스마트팩토리3D프린터
(스마트제조 3D프린팅 제조시스템의 국내외 기술동향)
주요 선진국(미국, EU 등)들이 주도, 다양한 분야로의 응용을 위한 기술개발 집중 투자 중이며, 서비스 시장 확대전망임. 미국, 일본, EU, 이스라엘, 중국 등 주요 국가의 장비가 시장을 점유하고 있으며, 장비기술 보유업체가 소재기술도 동시 보유함. Stratasys (미) 2012년 이스라엘의 Objet 사를 인수하여 자사의 강점인 열용해 방식에 잉크젯 방식을 더하여 제품 라인업의 보완 확대 및 판매 체제와 개발체제를 강화함. 2014년 9월 트리플젯(Triple-jet)기술을 탑재한 복합재료 3D프린터를 출시.
이 기술은 한번에 최대 세가지의 서로다른 재료를 조합하여 제품 제작이 가능하며 여러 재료를 혼합하여 디지털 ABS 같은 새로운 재료를 만들어낼 수 있게 설계됨. Stratasys는 정밀도와 적층 속도를 높여 전세계에 판매하고 있으나 아직 장비의 가격이 고가인 까닭에 아시아 시장에서는 도입이 활발하지 않음. 3D Systems (미) 3Dp 방식의 860Pro를 출시하여 인쇄 가능색상 6백만컬러에 도달하였고 5개의 프린터 헤드를 장착, 적층 속도와 해상도를 향상. 하지만 고가의 가격 때문에 개인용보다는 전문가용 판매가 더 활발히 이루어지고 있음. HP(미) 2014년 10월 멀티젯 퓨전이라는 새로운 기술을 발표하여 3D프린터 시장에 진입함.
멀티젯 퓨전은 기존 제품보다 10배 더 빠르고 출력 비용이 50% 저렴하여 비용과 시간을 획기적으로 줄인 대량 생산이 가능. 또한 여러 색상과 재질을 동시에 지원하며 고해상도 묘사력과 기계적 강도가 높은 품질의 제품을 인쇄할 수 있다고 함. 국내는 선진국 대비 기술경쟁력이 부족하지만, 수요산업과의 연계를 통한 성장 잠재력 보유함. 산발적인 지원으로 인해, 국내기술수준은 선도국(미국)대비 미약한 수준으로 국책사업차원의 적극적인 지원이 시급함. 미국, ‘제조업 혁신국가 네트워크’구축(10억$), 3D프린팅 특화연구소(NAMI) 설립(0.7억$) 등임. 국내 3D프린팅 관련 투자규모는 2011년부터 2013년까지 정부(21.5억원)와 민간(0.24억원)을 합쳐 21.74억원이 투자됨. 국내 3D프린터 장비공급업체는 주로 저가보급형 장비를 생산하는 중소중견기업들이며 국내 제조업체로는 (주)캐리마, (주)인스텍, (주)로킷 등 소수의 업체가 있음.
이외에도 개인용 3D프린터를 제작하는 오픈크리에이터, 윌리봇이 있으며, 3D설계소프트웨어 기술을 보유한 (주)아이너스기술 등이 있음. (주)아이너스기술은 우수한 3D소프트웨어 기술력을 인정받아 ’12년 3D Systems(美)에 약3,500만 달러에 인수되었음. (주)캐리마는 기계적인 구조가 복잡하지 않은 DLP방식의 산업용 프린터를 제조하고 있으며, 아크릴, 에폭시 등 5종의 광경화성 소재를 자체적으로 개발하여 생산･판매하고 있음. 핵심부인 DLP모듈은 외부(Texas Instrument)에서 구입하여 사용하고 있으며, 수출실적을 늘리며 성장 중이나 ’2년 매출규모는 약16억원 수준으로 미미한 편임. (주)인스텍은 대부분 기술을 자체적으로 개발하는데 성공한 것으로 알려져 있는 산업용3D프린터제조업체로, DMT(Directed Metal Tooling) 원천기술을 보유하고 있음.
고에너지형(Directed Energy Deposition)기술을 미국에 이어 세계에서 2번째로 개발한 것으로 알려져 있으며, LG전자(주), 현대자동차(주) 등 전자･자동차･의료 등 다양한 분야에 장비를 납품하고 있음. 이외에도 엔피케이(주)는 3D프린터의 주원료인 열가소성수지의 착색 컴파운드 및 고농도 안료의 설계·개발·생산·판매를 하고 있으며 새로운 가공안료를 개발중 이다.
Tip
3D프린팅 관련 산업생태계는 장비와 소재 중심에서 ‘서비스’ 중심으로 전환이 예상되며, 소프트웨어 및 서비스기술들도 발전하고 있다. 3D프린팅 제조 서비스 Redeye(미국), Materialise(벨기에), Proto Labs(미국) 등 3D프린팅 온라인 서비스 I.materialise(벨기에), Sculpteo(프랑스), Thingiverse(미국), Cubify(미국) 등이 있다.
<참고자료> ☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
- smroadmap.smtech.go.kr/.../중소기업%20기술로드맵_전략보고서_12_스마트팩토리....
- www.k-smartfactory.org/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?...스마트팩토리...pdf