2019년 3D 프린팅 소재 시장을 이끄는 5대 핵심 트렌드

산업이 성숙해감에 따라 3D 프린팅 소재 시장을 형성하는 힘은 무엇인가?
소재는 하드웨어, 소프트웨어와 함께 3D 프린팅을 지탱하는 세 기둥 중 하나입니다. Wohlers Report 2019에 따르면 소재 부문은 2018년 적층 제조의 양산 적용 확대에 힘입어 전례 없는 성장을 기록했습니다. 2019년은 아래에서 살펴볼 여러 수렴 트렌드 덕분에 그 모멘텀을 이어갈 전망입니다.

1. 복합소재 3D 프린팅의 부상

복합소재 부문은 적층 제조에 고부가가치 기회를 제공합니다. SmarTech Analysis 보고서에 따르면 글로벌 복합소재 3D 프린팅 시장은 향후 5년간 연평균 22.3% 성장해 전체 복합소재 제조 환경에서 상당한 점유율을 차지할 전망입니다. 3D 프린팅에서 복합소재는 일반적으로 폴리머 코어(예: 나일론)에 절단 또는 연속 섬유 강화재를 결합합니다. 그 결과 알루미늄 같은 금속에 필적하는 우수한 강도와 강성을 가진 소재가 탄생합니다.

이러한 향상된 물성은 항공우주, 자동차, 에너지, 오일&가스 분야 툴링과 최종 사용 부품에 복합소재를 매력적으로 만듭니다. 예를 들어 캐나다 에너지 서비스 기업 Shawcor는 Markforged 복합소재 프린터로 맞춤형 로딩 머신을 제작해 약 120만 달러를 절감했습니다. 53개 출력 부품 중 약 50%가 케블라, HSHT 유리, 탄소섬유로 강화되어 기존 알루미늄과 판금 요소를 대체했습니다.

Arevo의 단일 파트 복합소재 자전거 프레임은 또 다른 돌파구를 보여줍니다. 로봇 복합소재 3D 프린팅으로 Arevo는 전통 제조라면 수개월 걸릴 프레임을 며칠 만에 생산합니다. 이 사례들은 복합소재의 미개척 잠재력과 분야 성장 궤적을 입증합니다.

소재 개발

Markforged의 난연 복합소재 Onyx FR 출시는 지속적 혁신을 보여줍니다. 나일론 기반에 연속 탄소섬유 강화, 자기 소화성으로 자동차, 항공우주, 방산의 엄격한 방염 기준 충족. Techmer PM은 대형 포맷 3D 프린터 제조사 수요에 힘입어 탄소섬유 강화 폴리머 대량 생산 라인 가동. Arkema의 Kepstan PEKK 신공장도 탄소섬유 복합소재와 3D 프린팅 수요 급증 대응에 나섰습니다.

2. 소재 생산 확대

업계는 제조 발자국을 확장 중입니다. 2월 Amastan Technologies가 정제 티타늄 생산업체 AL Solutions 인수, Amastan Additive로 리브랜딩. AL Solutions 재활용 기술과 Amastan 플라즈마 기반 UniMelt® 결합으로 AM 티타늄 분말 공급 핵심 플레이어 자리매김.

Jabil도 전담 조직 Jabil Engineered Materials 출범해 엔지니어드 AM 소재 개발·검증·상용화. 현재 PETg, PETg ESD, TPU 90A, TPU 90A ESD 제공, 향후 추가 소재 예정. 내부 활용과 시장 공급 병행으로 소재 선택지 확대와 도입 가속화 도모.

더 많은 기업이 생산 역량 확충에 나서면서 시장은 상당한 부양을 맞이해 전 분야 3D 프린팅 성장을 뒷받침할 것입니다.

3. 오픈 소재 개념 확장

소재 혁신은 머신 개발에 뒤처지는 경향이 있는데, 주로 독점 공급망 때문입니다. 많은 프린터 제조사가 자사 소재만 사용하도록 제한해 가격을 올리고 혁신을 저해합니다.

오픈 소재 모델은 소재 생산자와 프린터 제조사 간 협력을 장려해 두 가지 주요 이점을 줍니다: 사용자 선택지 확대, 개발 주기 단축. Ultimaker의 Material Alliance Program이 대표적 예로, 서드파티 필라멘트 출력 파라미터 데이터베이스 제공. 2018년 4월 출시 후 BASF, DSM, Arkema, Jabil 등 80개 이상 기업 참여. Arkema의 PVDF 기반 FluorX 필라멘트 진입으로 고성능 내열 옵션 확대.

HP, Origin, Prodways, 심지어 Stratasys도 유사 오픈 소재 전략 채택 중. Stratasys는 고성능 소재 개발을 위한 외부 파트너십 필요성 인정, 협력 확대로의 전환 신호.

4. 소재 비용 점진적 하락

높은 소재 비용은 3D 프린팅 확산의 오랜 장벽이었습니다. 연구에 따르면 3D 프린팅 원료는 공정과 소재에 따라 기존 제조 대비 최대 10배 비쌉니다.

SLA용 수지 가격은 일반 수지 리터당 50달러에서 전문가용 500달러 범위이나 일부 제조사는 10~20달러까지 제공. 상대적으로 낮은 출하량과 독점 공급망 지배가 가격 상승 요인.

그러나 양산량 증가와 오픈 소재 생태계 부상으로 가격 인하 기대. Carbon은 2016~2018년 수지 가격을 리터당 300달러에서 50달러로 인하, 대량 응용이 촉매 역할. 다른 제조사도 따를 경우 시장 주도적 점진적 가격 하락 전망.

5. 글로벌 화학 기업 참여 가속화

대형 화학 기업들이 적층 제조의 산업 잠재력을 인식하고 있습니다. 파트너십, 신규 설비, 소재 출시로 진입 가속화.

Stratasys와 Solvay가 5월 공동 로드맵 발표, Stratasys 프린터용 PEEK, PPSU 등 고성능 소재 집중. Victrex, Bond 3D에 수백만 유로 투자해 PAEK, PEEK 부품 시장 진입 촉진. BASF, Impossible Objects와 협력해 폴리아미드 6과 복합 기술 결합, 자동차·산업 응용 겨냥.

이러한 제휴는 화학 거물들이 AM에 막대한 투자를 하고 있음을 보여주며 기술의 장기적 상업적 실행 가능성을 검증합니다.

번영하는 미래를 향해

소재 시장은 적층 제조 지속 진화의 핵심입니다. 가장 영향력 있는 트렌드는 양산급 부품 수요에 힘입은 소재 개발 급증입니다. 화학 기업들은 R&D, 투자, 전략적 파트너십으로 입지 강화, 프린터 제조사들은 협력으로 소재 생태계 확장 중.

소재 포트폴리오 확대와 비용 하락으로 3D 프린팅 적용 범위 넓어지며 다양한 산업으로 도입 가속화될 것입니다.