3D프린팅 기술현황 및 글로벌 동향 이슈

 

3D 프린팅의 기술현황

가. 3D 프린팅의 기술 분류

3D 재료의 종류와 적층하는 방식에 따라 다양한 기술 유형이 존재하며, 적층방식에 따라서 구분하면 압출형, 광조형, 소결형, 고에너지형, 층층형 등이 있습니다. 현재는 정밀성 및 효율성 등이 높은 소결형의 SLS(Selective Laser Sintering), 압출형의 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식이 주류를 이루고 있는 상황입니다. SLS는 원료를 레이저로 가열하는 소결2) 방식 의 적층방법으로, 높은 정밀성과 다양한 원료 사용 등의 장점이 있으며, FDM은 수지 등의 원료가 녹아 노즐을 통해 압출되어 경화된 얇은 막을 쌓아가는 방식으로 제작비용과 시간 면에서 효율적입니다.

나. 소재별 3D 프린팅 기술

3D 프린팅에 활용되는 소재는 수지, 금속, 종이, 목재, 식재료 등 매우 다양하며 액체, 파우더, 고체 등 사용하는 재료의 형태에 따라 조형성, 견고함 등의 특성이 상이합니다.

액체 기반의 방식들은 정확한 조형이 가능하다는 장점이 있으나 내구성이 떨어진다는 단점이 있으며, 파우더 기반 방식은 다양한 원료의 사용이 가능하며 액체 기반의 방식보다 결과물이 견고하다는 장점이 있습니다. 고체 기반 방식은 낮은 제조단가와 내습성 등의 장점을 보유하였으나 열에 다소 취약한 편입니다. 주요 소재로는 수지와 금속이 사용되고 있으며, 수지를 활용한 3D 프린팅은 기술적 완성단계 로 주로 저가형(가정용)에 적용되고 있고, 금속의 경우 기술개발 초기단계로 고가형의 산업용 프린터에 주로 사용되고 있습니다.

수지의 경우 플라스틱, Glass, CFRP와 같은 복합재료 등 거의 모든 재료가 사용되어 시제품, 완구 등에 적용되고 있으며, 기술적으로 완성단계에 있고, 금속의 경우 알루미늄, 티타늄이 많이 사용되어 의료, 기계부품 등에 적용되고 있으며, 이종재료 적층, 고정밀 적층, 적층율 향상 등에 초점을 맞춘 기술개발 초기단계에 있습니다.

 

압출형(Extrusion) :가열된 노즐을 통해 재료가 압출되어 나오면서 경화된 층을 쌓는 방식 /FDM /수지, 금속
분사형(Jetting): 액체 원료를 고압으로 분출시키는 방식 /Polyjet 수지
광조형(Light Polymerized):액체 재료가 원하는 형상에 맞게 조사된 빛에 의해 부분적으로 경화되는 방식/SLA ,DLP/수지
소결형Sintering):평평하게 깔린 재료에 부분적인 용융이 일어날 정도로 | 가열하여 경화시키는 방식/SLS/수지, 금속, 세라믹
고에너지형 (Directed  EnergyDeposition ): 레이저 등의 고출력 에너지를 통해 재료의 분사와 동시에 재료를 완전히 녹여서 결합시키는 방식  /DMT,DMD  /금속
층층형(Laminaled) : 필름형태의 재료를 한 장씩 놓고 모양대로 잘라 낸 후 접착제 등을 통해 쌓아가는 방식 /LOM /수지필름,종이

3D 프린팅의 글로벌 동향 및 이슈

가. 시장개요

3D 프린팅 시장은 연평균 13,5%의 성장을 지속하여 2017년에는 3억 5,000만 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 특히 3D imaging, 3D modeling, 3D scanning, 3D rendering, layout and animation and image reconstruction 등 AM(After Market) 시장인 3D 데이터 분야는 2013년 3억 100만 달러에서 연평균 26.7% 성장하여 2018년에는 9억 8,200만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

3D 프린팅 글로벌 시장규모는 2012년 13억 달러, 2016년 31억 달러에서 2020년에는 52억 달러의 초대 규모 시장이 형성될 것으로 예상됩니다.

나, 글로벌 시장 규모 추이

개발 초기 고가의 3D 프린터가 최근 들어 15,000~600,000달러의 저가 보급형 제품들이 출시되면서 상용화 진입단계에 들어서고 있습니다. Entry-level 수준 제품의 경우 3,000달러 이하의 제품도 많이 출시되고 있어 시장 확산에 크게 기여하고 있습니다.

3D 프린터 시스템의 판매와 서비스를 통한 매출이 2009~2013년 사이 두배로 급격히 성장하 고 있으나, 3D 프린터 시스템의 실제 활용은 미국, 독일 및 일본 삼국이 60% 이상을 차지하고 있습니다. 2012년 3D 프린터 시장규모는 항공기나 자동차, 의료분야를 중심으로 한 많은 기업들이 의욕적으로 도입하여 22억 400만 달러에 이른 것으로 추정됩니다. 2021년에는 2012년 대비 약 5배인 108억 달러 규모에 이를 것으로 예상됩니다. 2016년이면 기업용 3D 프린터를 2천 달러 이하에 구입 가능할 것이며, 2018년까지 세계 제조업체의 25% 이상이 3D 프린터를 도입할 것으로 전망됩니다.