2019년 3D 프린팅 산업 전망: 글로벌 성장 트렌드와 미래 기회

3D 프린팅 산업이 성장함에 따라 새로운 트렌드가 등장하고 기술의 전반적인 용도도 진화하고 있습니다. 전 세계 기업들은 새로운 방향으로 노력을 확장하며 최종 사용 제품, 시제품 제작, 툴링 등 다양한 용도에서 제공하는 가치를 수용하고 있습니다. 2019년 산업이 어떻게 진화했는지 구체적으로 살펴봅니다:

글로벌 성장 전망

전반적으로 산업은 성장하고 있으며, 여러 전망이 3D 프린팅 지출과 사용량 모두에서 기하급수적 증가를 보여줍니다. 볼러스 리포트 2019(Wohlers Report 2019)는 2020년까지 전 세계 모든 AM 제품 및 서비스가 158억 달러에 달할 것으로 예측합니다. 이 회사는 2022년 239억 달러, 2024년 356억 달러로 수익 전망이 상승할 것으로 기대합니다.

3D 프린팅 산업은 크게 데스크톱과 산업용 시스템으로 분류됩니다. 이 산업 성장은 양쪽 모두에서 나타나 산업용 기계 수익은 증가하는 반면 데스크톱은 전반적인 감소를 보입니다. 전반적 추세는 상승세지만 소형 프린터들은 전반적인 감소를 보이고 있습니다.

공공 및 민간 부문 모두 전 세계적으로 3D 프린팅에 더 많은 투자를 하고 있습니다. 북미가 전체 적층 제조 자금 조달에서 가장 큰 비중을 차지하지만, 중국과 아시아 지역이 가장 높은 성장률을 보여 미래의 강력한 경쟁자가 되고 있습니다. 이는 중국의 '중국 제조 2025' 이니셔티브로 더욱 강화될 수 있으며, 3D 프린팅과 CNC 가공 등을 포함한 민간 및 공공 부문 기술 투자를 촉진할 것입니다.

글로벌데이터(GlobalData)의 또 다른 보고서는 항공우주 및 방위 산업이 적층 제조의 주요 성장원이라고 말합니다. 이는 특히 예비 부품, 위성, 엔진 생산으로 뒷받침됩니다. 중국, 러시아, 미국 군대가 3D 프린팅 기술을 채택하는 가장 유명한 방위 제조업체들입니다.

유럽도 3D 프린팅 산업의 주요 허브입니다. 이 지역의 주요 수요는 헬스케어와 항공우주 분야에서 고속, 신뢰성, 저비용 시제품을 필요로 하는 중소기업들로부터 옵니다. 정부 지출도 전진세를 보이고 있습니다. 네덜란드 정부는 예를 들어 3D 프린팅 관련 연구 및 혁신에 추가로 1억 5천만 달러를 투자했습니다. 마찬가지로 핀란드는 파트너십을 통해 3D 프린팅 활동을 늘리려 하고 있으며, 폴란드 같은 국가들도 의료 분야에 이를 통합하고 있습니다(유럽 결속 정책).

산업용 생산 수준으로 기술 배포 비용이 높다는 등 몇 가지 시장 제약이 있습니다. 이는 산업용 적층 제조 시스템 내 경쟁 심화로 미래에 가격이 하락할 수 있습니다. 3D 프린팅 성장의 또 다른 우려 요인은 신뢰성과 반복성으로, 많은 산업 기업의 기술 채택을 막고 있습니다. 이는 업계 내 3D 프린터 제조사들이 노력 중이며, 추가 발전으로 불신과 일관성 부족 인상을 불식시켜야 할 것입니다.

에센티움(Essentium)의 2019년 설문조사에서 압도적인 99%의 응답자가 자사에서 3D 프린팅 사용 수준을 높일 계획이라고 답했습니다. 전반적으로 볼러스(Wohler's), 스컬프테오(Sculpteo) 등의 다년간 전망에 따르면 산업은 건강해 보이며 증가하는 속도로 성장하고 있습니다.

응용 분야 및 산업 수요

 

현재 3D 프린팅의 주요 용도는 헬스케어, 항공우주·방위, 산업, 소비재 산업입니다. 3D 프린팅을 자주 활용하는 기업들은 격자 같은 복잡한 형상 생성에서 가장 흥미로운 응용을 찾는 경향이 있습니다. 많은 기업들이 3D 프린팅의 중요한 USP로 제품의 더 빠른 반복 생성을 꼽습니다. 이는 타당합니다. 또 다른 연구에서 기업들이 3D 프린팅 사용의 최우선 초점으로 제품 개발 주기 가속화를 꼽았다고 밝혔기 때문입니다.

시제품과 컨셉 증명이 여전히 기업들이 3D 프린팅을 활용하는 가장 일반적인 방식이지만, 양산과 R&D도 증가하고 있습니다. 전자 두 가지는 과거 2년 대비 사용 증가를 보였으나, 완제품 생산은 대체로 정체했습니다. 또한 에센티움 설문조사에 따르면 3D 프린팅을 사용하는 기업의 83%가 양산(보통 1000대 미만 생산 런)에는 사용하지 않고 있습니다.

스컬프테오 설문조사가 지적한 또 다른 상승세는 예비 부품 생산과 공급망 관리에 대한 관심입니다. 공급망 관리는 올해 특히 주요 테마로, 항공우주와 방위 부문에서 상당한 파장을 일으켰습니다. 미 공군, 해군, 일반적인 항공기 제조업체 같은 다양한 조직들이 3D 프린팅을 사용해 구형 항공기와 함선을 복원하고, 더 이상 생산되지 않는 부품을 복원하며, 주문형 생산으로 창고 비용을 절감하고 있습니다. 이는 미 공군이 인증한 3D 프린팅 변기 커버와 호주 해군이 최근 100만 달러 규모 시험에서 기술을 테스트한 사례에서 볼 수 있습니다. 두 사례 모두 향후 더 광범위한 사용을 시사합니다.

여러 설문조사의 응답자 답변을 살펴보면 리드타임 단축이 근소한 차이로 3위 요소이며 비용 절감도 꽤 중요합니다. 이 둘은 3D 프린팅 산업이 최신 기계로 효율성을 극대화하려 노력하는 요소들입니다. 스피드3D(Spee3D)와 오로라(Aurora) 같은 기업들은 이전 모델보다 더 빠른 생산 시간을 가진 금속 프린터를 지속적으로 개발하며 자체 기록을 경신해 왔습니다.

기술 (Technologies)

기술 측면에서 FDM/FFF가 여전히 주도권을 쥐고 있습니다. FDM의 대부분의 응용은 시제품 제작, 제조 툴링, 지그에 있습니다. 앞서 언급했듯 제한적 생산 부품도 주요 역할을 합니다. 이전에 언급한 대로 더 큰 크기의 산업용 프린터가 크게 증가했으며, 이는 최종 사용 부품 증가에 역할을 했을 수 있습니다(하지만 최종 사용 부품은 여전히 3D 프린터의 가장 일반적인 용도와는 거리가 멉니다).

FDM이 사내 생산에서 가장 널리 쓰이는 반면, SLS, 젯 퓨전(Jet Fusion), 폴리젯(Polyjet) 같은 다른 적층 제조 형태는 외부 서비스를 통해 성장했습니다. 사실 FDM을 제외하면 대부분의 다른 3D 프린팅 유형은 사내 생산보다 서비스를 통해 사용될 가능성이 더 높습니다. 기업들이 전체적으로 더 많은 프린터를 구매하는 동안 외부 서비스 이용도 증가했습니다. 두 사용 모드 모두 증가를 보였습니다.

마찬가지로 플라스틱 기술은 사내에서 더 많이 사용될 가능성이 높고, 금속 프린팅은 외부 서비스를 통해 수행될 가능성이 더 높습니다. 항공 산업은 다른 사용자들보다 훨씬 더 비싼 형태의 3D 프린팅을 사용할 가능성이 높으며, 많은 기업이 연간 10만 달러 이상을 지출합니다. 이 점을 보여주듯, 조사 대상 기업의 38%가 SLS를 사용하지만 그중 15%만이 사내 기계를 보유하고 있습니다.

3D 프린팅 추가 구현의 주요 장벽은 예산과 신뢰성이므로, 더 새롭고 비싼 형태의 3D 프린팅이 현재 덜 일반적인 것은 당연합니다. 에센티움 연구도 이 점을 뒷받침하며, 많은 기업들이 3D 프린팅 관련 비용이 대규모 생산 기술이 되는 것을 막고 있다고 믿음을 보여줍니다. 이는 더 많은 테스트와 미래의 가격 경쟁으로 바뀔 수 있습니다.

마지막으로 AM 시스템 외에 다른 기술도 사용하는 기업들 중 CNC 가공이 가장 눈에 띄는 동반 기술이었고, 레이저 커팅이 근소한 차이로 2위였습니다.

소재 (Materials)

플라스틱은 적층 제조에서 사내 및 서비스 양쪽 모두에서 가장 흔한 소재입니다. 시제품 제작, 툴링, R&D가 이에 큰 역할을 했으며, 다른 소재들도 같은 목적을 수행하지만 플라스틱이 가장 흔히 사용됩니다. 그러나 사용자 비율 측면에서 플라스틱과 금속 모두 전체적으로 더 많은 소재가 분야에 합류하며 하락했습니다. 사실 대부분의 소재(세라믹, 왁스, 수지, 멀티컬러)가 2019년 사내 사용 측면에서 상승했습니다. 이러한 격차는 외부 AM 서비스가 많은 기업의 옵션으로 성장한 결과일 수도 있습니다.

사내 금속 사용이 감소했음에도 불구하고, 금속 프린팅 수익은 추정 41.9% 성장해 5년 연속 연 40% 이상 성장을 이어갔습니다. 이는 많은 산업이 생산을 늘린 덕분이지만, 가장 두드러지게 방위와 항공우주 증가가 기술을 앞당겼습니다. 그러나 금속 프린팅의 50%는 사내 프린팅이 아닌 서비스를 통해 수행됩니다.

수지 사용률은 사내 소재 사용 기준 약 40%로 전년 대비 5% 증가했으며, 멀티컬러 기술은 15%에서 27%로 상승했습니다. 서비스 이용과 혼합 방식을 포함하면 이 수치들은 모두 훨씬 더 높습니다.

소재는 기업들의 미래 AM 성장에 대한 최우선 우려 사항 중 하나입니다. 더 구체적으로, 대부분의 기업은 더 많은 소재가 도입되고 더 다재다능한 시스템을 보는 것을 기대합니다. 새로운 소재가 스컬프테오에 따르면 기업들에게 가장 흥미로운 성장 요소 2위를 차지했습니다. 마찬가지로 기계 역량과 소재 공급 및 비용이 기업의 3D 프린팅 활동 증가를 위한 두 최고 순위 요소였습니다.