2018년 3D 프린팅 트렌드: 산업을 형성한 돌파구들

2018년은 적층 제조의 결정적 전환점이었습니다. 소프트웨어, 하드웨어, 소재 전반의 돌파구로 산업은 초기 과대광고를 넘어 신뢰할 수 있는 생산 준비 솔루션으로 진입했습니다. 2018년 70억 달러 이상 가치(Wohlers Report)로 산업용 3D 프린팅은 신속 프로토타이핑에서의 역할을 공고히 하고 최종 부품 생산으로 점점 더 침투하고 있습니다.

1. 금속 3D 프린팅의 급속한 확장 지속

금속 적층 제조가 MIT Technology Review의 2018년 10대 혁신 기술 리스트에 올랐습니다. 이는 상업적 생존 가능성의 증가를 입증합니다. 금속 AM 시스템 판매가 전년 대비 80% 급증(Wohlers Report)해 프로토타이핑과 생산 양쪽에서 광범위한 채택을 반영합니다.

비용, 속도, 부품 품질 같은 핵심 과제는 여전하지만, 2018년 새로운 저가 산업용 금속 프린터 클래스가 등장했습니다. Markforged의 ADAM과 Digital Alloys의 Joule 프린팅은 더 높은 품질과 빠른 빌드 타임을 더 낮은 비용으로 제공해 기술 접근성을 확대합니다.

금속 바인더 제팅도 급증했습니다. HP가 HP Metal Jet을 출시했습니다. 기존 레이저 기반 시스템 대비 50배 빠르다고 주장하며 첫날부터 생산을 겨냥합니다. GE Additive의 바인더 제트 솔루션은 항공우주, 자동차, 전력, 헬스케어 분야에서 기존 주조를 혁신할 태세입니다.

"기업들이 생산 니즈를 충족하기 위해 더 많은 수의 금속 AM 시스템을 구매하고 있습니다. 지난 몇 년간 기업들은 공정과 소재 테스트·인증을 위해 1~2대 시스템을 샀습니다. 이제 기업들이 생산용으로 시스템을 추가하는데, 이는 훨씬 더 많은 용량을 필요로 합니다."

Terry Wohlers

2. 더 넓은 고성능 소재 팔레트

소재 혁신이 적층 제조에서 가장 빠르게 성장하는 부문이 되었습니다. 스타트업과 대형 화학 기업 모두 틈새 애플리케이션 수요를 맞추려 포트폴리오를 확장합니다. 프랑스 화학 기업 Arkema가 이번 달 3D 프린팅 소재 범위를 넓히는 상용 플랫폼을 출시한 것이 한 예입니다.

선택적 레이저 소결(SLS) 분말 범위엔 새로운 나일론 변종, PEBA 기반, PEKK 분말이 포함됩니다. 고성능 열가소성도 엔지니어링 용도로 주목받습니다. 플라스틱이 여전히 시장을 주도하지만, 금속 사용이 2017년 28%에서 2018년 36%로 상승(Sculpteo 리포트)해 생산용 부품에 금속 AM 의존도가 높아짐을 보여줍니다.

소재 비용 과제에도 전략적 파트너십이 가격을 낮추고 가용성을 확대해 고성능 합금과 폴리머가 산업 수요에 보조를 맞추게 합니다.

3. 자동화가 생산 준비 적층 제조를 견인

2018년 적층 제조를 양산으로 이동시키는 자동화의 결정적 역할을 강조했습니다. 자동화는 수작업 단계를 줄이고 워크플로를 간소화하며 전반적 효율을 높입니다.

AMFG의 워크플로 자동화 플랫폼 같은 소프트웨어 솔루션이 주문 접수, 파일 준비, 후처리 제어까지 생산 전 단계를 오케스트레이션해 기존 제조 공정과의 원활한 통합을 보장합니다.

첨단 로봇과 AI가 생산을 더 가속화합니다. Lockheed Martin의 미 해군 협업으로 AI 구동 다축 로봇 시스템이 고출력 레이저로 금속을 증착하면서 머신러닝 알고리즘이 파라미터를 지속 조정해 최적 빌드 품질을 달성합니다. 한편 PostProcess Technologies는 DECI Duo를 출시해 플라스틱과 금속 부품 모두의 서포트 제거와 표면 마감을 결합해 턴어라운드를 단축합니다.

"현재 AM 내에서 인력을 집중적으로 활용하는 공정이 꽤 많습니다. 자동화는 여러 방식으로 도울 수 있습니다. 자동화 소프트웨어로 부품이 빌드 플랫폼 어디에 놓일지 결정하거나 빌드 타임을 자동 계산하는 것처럼 단순할 수도 있습니다. 사용하는 방향에 따라 생성될 표면 마감을 시뮬레이션하는 것조차 자동화할 수 있습니다."

Professor Ian Campbell, Loughborough University

4. 시뮬레이션과 설계 소프트웨어의 진화

소프트웨어는 하드웨어, 소재와 함께 성공적 적층 제조의 세 번째 기둥으로 남습니다. 시뮬레이션과 생성 설계 혁신이 금속 AM을 더 접근 가능하고 신뢰할 수 있게 만들었습니다.

공정 시뮬레이션은 실패율을 줄이고 빌드 파라미터를 최적화해 엔지니어에게 소재 거동과 부품 성능에 대한 깊은 통찰을 줍니다. 생성 설계 도구는 이제 종종 AI로 구동돼 무게, 강도, 소재 선택 같은 제약 조건 기반으로 설계 대안을 신속 탐색하게 합니다. Desktop Metal의 Live Parts는 생성 설계가 적층 제조와 통합돼 새로운 제품 컨셉을 여는 예를 보여줍니다.

5. 적층 제조 보안 강화

지적 재산 보호와 데이터 보안은 3D 프린팅 커뮤니티의 시급한 우려입니다. 2018년 설계 파일과 프린팅된 객체를 보호하는 솔루션이 급증했습니다.

덴마크 스타트업 Create it REAL이 FDM 프린터용 3D 프린팅 암호화 플랫폼을 도입했습니다. 전용 처리 칩으로 보호된 데이터 스트림에서 프린팅하게 해 원본 설계 파일에 대한 무단 접근을 막고 저작권 침해를 완화합니다.

6. 협업과 투자가 성장을 가속화

산업은 제조사, 최종 사용자, 학계 전반에서 솔루션을 공동 창출하는 방향으로 점점 더 나아가고 있습니다. 이 파트너십은 간소화된 생산 준비 시스템을 제공하고 공동 교육 프로그램을 통해 AM 기술 격차를 해소하며 기술 채택을 가속화합니다.

Siemens, BMW, Johnson & Johnson, Henkel 같은 주요 기업들이 AM 연구와 생산 시설에 상당한 투자를 발표했습니다. 4월 공개된 BMW의 1,000만 유로 적층 제조 캠퍼스는 프로토타이핑, 시리얼 생산, 맞춤형 부품에 집중해 적층 기술을 주류 제조 방식으로 확신하는 강한 신호를 보냈습니다.

산업용 3D 프린팅의 미래를 형성할 트렌드

2018년 마무리되며 적층 제조는 하드웨어, 소프트웨어, 소재 전반에서 실질적 개선을 계속 제공합니다. 더 많은 기업이 툴링, 예비 부품, 풀엔드 생산에 AM을 채택합니다. 금속 AM이 핵심 동인으로 남고, 첨단 소프트웨어와 자동화가 신뢰성과 효율을 높입니다. 부문 간 지속적 협력이 기술 격차를 해소하고 혁신을 촉진해 완전 통합된 인더스트리 4.0 제조 생태계로의 길을 닦을 것입니다.