3D 프린팅의 미래를 형성하는 10가지 전문가 예측

2019년은 3D 프린팅 기술이 시제품 제작에서 산업 생산으로 급속히 전환되고 현대 제조 생태계의 핵심 요소로 자리 잡은 중추적인 해였습니다.

이 빠르게 변화하는 산업의 흐름을 따라잡기 위해, 우리는 지난 1년간 진행된 30건 이상의 전문가 인터뷰를 분석하여 향후 10년간 적층 제조를 정의할 가장 중요한 트렌드 10가지를 도출했습니다.

1. 3D 프린팅, 주류 양산 시스템으로 진입

"적층 제조는 점차 주류가 되어가고 있기 때문에 매우 흥미로운 시기를 맞이하고 있습니다."

앤디 칼람비, Rize CEO
3D 프린팅은 시제품 제작 단계를 넘어섰습니다. 오늘날 자동차, 소비재, 툴링 분야의 기업들이 이 기술을 생산 라인에 통합하고 있으며, 설문 조사 대상 기업의 51%가 이미 3D 프린팅을 양산 부품에 사용하고 있습니다(Sculpteo 2019 State of 3D Printing 보고서).
포드, 폭스바겐, BMW 같은 완성차 업체들은 이미 3D 프린팅 부품을 적용하고 있으며, BMW는 최근 i8 로드스터용 100만 번째 3D 프린팅 부품 생산을 기념했습니다. 현재 물량은 적지만, 프린팅 부품의 종류와 빈도는 크게 확대될 전망입니다.

"우리는 변곡점에 도달하고 있으며, 실제 생산에 투입되는 부품 수가 증가하고 있습니다. 5년 후에는 수백 대의 시스템을 갖춘 계약 제조업체들이 장기 생산 계약을 위해 부품을 생산하는 모습을 보게 될 것입니다."

자카리 머프리, VELO3D 기술 파트너십 부사장
확장의 열쇠는 차세대 금속 바인더 제팅 기술의 등장입니다. Desktop Metal, 3DEO, ExOne, HP, GE 같은 기업들이 제공하는 이 시스템들은 낮은 하드웨어 및 재료 비용과 높은 처리량을 결합하여, 금속 바인더 제팅을 전통적인 제조 방식에 대한 비용 경쟁력 있는 대안으로 자리매김하고 있습니다. 3D 프린팅이 가공이나 사출 성형을 대체하지는 않지만, 기존 공정과 나란히 운영 가능한 실행 가능한 생산 방식으로 진화하고 있습니다.

2. 설계 소프트웨어, 적층 제조와 완벽하게 통합

"중요한 트렌드 중 하나는 AM용 설계 소프트웨어 도구의 개발입니다. 다음 단계는 이들이 널리 쓰이는 CAD 소프트웨어 제품에 완전히 그리고 매끄럽게 통합되는 것입니다."

테리 월러스, Wohlers Associates 창립자 겸 회장
적층 제조를 위한 설계(DfAM)는 기존 방식에 익숙한 엔지니어들에게 여전히 어려운 과제입니다. 많은 CAD 도구가 그레이디드 소재, 격자 구조, 다공성 모델링 등에 아직 최적화되어 있지 않습니다. STL 파일 복구, 서포트 생성, 격자 구조 생성, 금속 부품 시뮬레이션을 제공하는 Autodesk Netfabb 같은 통합 솔루션이 이 격차를 해소하고 있습니다. 생성 설계 기업 Frustum을 인수한 PTC의 Creo 6.0 역시 엔드투엔드 설계와 빌드 준비를 제공합니다. 이러한 발전은 반복 주기를 단축하고 적층 친화적 설계를 기본 워크플로로 만듦으로써 도입을 가속화할 것입니다.

"엔지니어가 특정 공정에 더 적합한 부품을 설계하는 데 도움이 되는 소프트웨어 도구가 더 많이 등장할 것입니다... 이러한 발전은 특히 양산이 목표일 때 필요한 반복 횟수를 줄이는 데 도움이 될 것입니다."

그렉 폴슨, Xometry 애플리케이션 엔지니어링 이사

3. 교육, 더 넓은 도입의 열쇠

"기술 측면에서 볼 때, 혁신은 사람과 기술 모두에 관한 것입니다. 이를 채택할 사람 없이 첨단 기술을 추진하는 것은 무의미합니다."

레반스 무루게산, Carbon Performance 전무이사
업계 현황 설문조사에서 서비스 뷰로의 가장 큰 진입 장벽으로 교육 부족이 꼽혔습니다. 시제품 제작은 간단하지만, 양산으로 전환하려면 하드웨어 투자와 깊은 기술 지식이 필요합니다. 이 전문성 없이는 기업들이 비즈니스 케이스를 수립하고 기술의 잠재력을 온전히 실현하기 어렵습니다.

"인력 요소가 현재 정말 중요합니다. 기술을 충분히 이해하여 전략을 수립하고 필요한 것을 얻어낼 수 있는 엔지니어, 관리자, 임원이 부족합니다."

존 반스, The Barnes Group Advisors 창립자

"업계는 적층 제조가 할 수 없는 것을 인식하는 동시에, 대부분이 현재 활용하는 것보다 훨씬 더 많은 것을 할 수 있다는 사실도 깨닫고 있습니다."

해롤드 시어스, 포드 적층 제조 기술 기술 리더
온라인 강좌, 워크숍, 전시회 등 교육 이니셔티브가 확대되고 있습니다. 예를 들어, Barnes Group은 퍼듀 대학과 제휴하여 엔지니어들에게 AM 기초를 제공하는 온라인 과정을 개설했습니다. Boyce Technologies처럼 3D 프린팅의 역량과 한계를 학습한 기업들은 시제품 제작에서 대량 생산으로 전환할 수 있었고, 현재 생산량의 90%를 3D 프린팅으로 소화하고 있습니다.

4. 치과, 3D 프린팅을 주요 생산 방식으로 채택

"치과 분야에서는 이론적으로 생산 수단의 80% 이상을 적층 기술로 전환할 수 있는 강력한 근거가 있습니다."

스콧 던햄, SmarTech Analysis 연구 부사장
레진 기반 기술(SLA, DLP, 재료 분사)은 이미 크라운, 가이드, 얼라이너를 생산하고 있습니다. SmarTech 보고서는 치과용 3D 프린터 판매가 2025년까지 공작 기계 판매를 추월하고, 2027년까지 치과 보철물 제작의 주도적인 생산 방식이 될 것으로 전망합니다. 레진 프린터의 평균 가격은 5,000달러이며 인증된 치과용 레진과 호환됩니다. Formlabs와 EnvisionTEC은 각각 5~13종의 치과 전용 소재를 제공하고 있습니다.

"3D 프린팅이 치과 진료와 보철 분야에서 핵심 도구 중 하나로 자리 잡고 있음을 봅니다. 구강 내 스캔부터 워크플로와 계획까지 디지털 스레드가 실험실뿐만 아니라 치과 병원에서도 크게 발전했습니다."

아비 라이헨탈, XponentialWorks 창립자

5. 적층 제조, 지능화된다

"머신 러닝 과정의 일부는 높은 수준의 반복성을 도입하고 사용자가 성능이 어떻게 작동할지 더 쉽게 예측할 수 있게 하는 것입니다."

조슈아 마틴, Fortify CEO
센서와 머신 러닝 알고리즘을 탑재한 스마트 프린터가 등장하고 있습니다. 용융 풀 온도, 빌드 치수, 표면 마감 등을 실시간으로 모니터링하면 예측 분석을 통해 결함을 사전에 감지할 수 있습니다. VELO3D, EOS, MIT 스타트업 Inkbit 등이 카메라 기반 검사와 자동 보정 기능을 기계에 통합하며 선도하고 있습니다. 이러한 기술의 광범위한 채택은 반복성을 개선하고 빌드 실패를 줄이며 품질 보증을 간소화할 것입니다.

"공정 내 제어를 통해 공정 내 결함에 거의 즉시 대응할 수 있기 때문에, 이것이 AM의 성배라고 생각합니다."

이브스 하게도른, Aconity3D 전무이사

6. 서비스 뷰로 시장 지속적 확대

서비스 뷰로는 AM 발전에 핵심적인 역할을 합니다. 이 트렌드는 금속 AM, 의료 등 틈새 수직 분야의 전문화와 통합 후처리 및 설계 서비스에 대한 필요성에 의해 주도됩니다.

"AM의 특정 분야에서 비교할 수 없는 전문성을 키울 수 있는 전문가들은 그 전문성 투자에 대한 수익을 거둘 것입니다."

스콧 던햄, SmarTech Analysis 연구 부사장

"앞으로 몇 년간 많은 인수합병이 있을 것입니다... 대형 3D 프린팅 소재 제조업체들이 자사 소재를 홍보하기 위해 서비스 뷰로를 인수할 수 있습니다."

조나단 워브릭, Graphite Additive Manufacturing 비즈니스 개발 매니저

최근 Sandvik의 Beam-IT 지분 인수와 3D Hubs, Xometry 같은 MaaS(Manufacturing as a Service) 플랫폼의 급속한 성장이 이 분야의 모멘텀을 보여줍니다. 이러한 플랫폼은 엔드투엔드 제조 서비스를 제공하여 상점의 마케팅 부담을 줄이고 고객에게 다양한 생산 니즈를 원스톱으로 해결할 수 있게 합니다.

"[MaaS는] 상점이 마케팅 없이도 일을 얻을 수 있고... 고객은 여러 제조 기술로 부품을 주문할 수 있는 원스톱 장소를 갖게 되므로 윈윈입니다."

그렉 폴슨, Xometry 애플리케이션 엔지니어링 이사

7. 금속 3D 프린팅 지속적 성숙

"금속 3D 프린팅과 관련해서는 우리는 이제 막 표면을 긁었을 뿐입니다."

스콧 던햄, SmarTech Analysis 연구 부사장
금속 AM은 여전히 고성장 분야이지만 그 잠재력은 아직 미개척 상태입니다. 초점은 첨단 소재, 더 높은 가동률, 엄격한 품질 관리로 이동할 것입니다. EOS가 2019년 스테인리스강 CX, 알루미늄 AlF357, 두 가지 티타늄 등급 등 4가지 신규 금속 합금을 출시한 것이 이러한 흐름을 보여줍니다. 신뢰할 수 있는 테스트와 인증 프로세스는 자동차, 항공우주, 에너지 분야의 광범위한 산업 도입에 필수적입니다.

"품질 관리, 즉 품질 요구사항을 이해하고 부품을 검증할 수 있는 능력이 앞으로 진정한 차이를 만들 것입니다."

더그 헤지스, Sintavia 사장
생산량이 증가함에 따라, 업계 전반의 일관된 부품 품질을 보장하기 위해 표준과 모범 사례에 대한 협력이 필수적이 될 것입니다.

8. 복합 소재 3D 프린팅, 거대 시장 기회 제시

"복합 소재 분야는 아마도 3D 프린팅에서 가장 새로운 부문일 것입니다. 여기에 도전이 따르지만 기회도 많습니다."

조슈아 마틴, Fortify CEO
복합 소재 부문은 향후 10년간 약 100억 달러 규모에 달할 것으로 전망되며, 항공우주, 자동차, 석유·가스, 산업재용 경량 고강도 부품 생산 능력에 힘입어 성장하고 있습니다. 현재 복합 소재 제조는 노동 집약적이고 느린데, 적층 제조는 비용과 리드타임을 획기적으로 줄일 수 있습니다.

"복합 소재 제조는 현재 매우 노동, 자원, 자본 집약적이어서 대량 생산으로 확장하기 어렵습니다."

위너 몬데시르, Arevo 공동창립자 겸 CTO

Markforged, Arevo, Fortify, Impossible Objects, Thermwood 같은 기업들이 복합 소재 AM으로의 전환을 가속화하고 있습니다. Fortify의 최근 1,000만 달러 시리즈 A 펀딩과 Arevo의 자전거 프레임 생산은 이 분야의 급속한 성장을 보여줍니다.

9. 자동화, 적층 제조의 중심이 되다

자동화(하드웨어, 로봇, 센서, 소프트웨어)는 차세대 개척 분야입니다. 빌드 핸들링용 로봇과 컴퓨터 비전 검사를 결합한 통합 생산 장비가 이미 시장에 나와 있습니다. Digital Metal의 로봇 빌드 박싱 솔루션과 Jabil의 자동화된 후처리 워크플로가 이 트렌드를 보여줍니다.

"후처리 자동화는 주목해야 할 주요 분야 중 하나가 될 것입니다. 진정한 단계 변화는 후생산 공정을 자동화하는 능력에서 오기 때문입니다."

닐 반 에스, Parts on Demand 창립자

자동화된 후처리와 디지털 워크플로 관리의 결합은 연속적인 양산 대응 생산을 가능하게 하며, 이는 본격적인 제조에 필수적입니다.

10. 적층 제조 환경, 더 치열한 경쟁으로

"앞으로 몇 년간 상당히 붐비는 분야에서 비롯된 훨씬 더 많은 경쟁적 혼돈을 보게 될 것입니다."

스콧 던햄, SmarTech Analysis 연구 부사장
AM 시장에는 현재 80개 이상의 프린터 제조업체가 있으며, 대부분이 지난 10년간 등장했습니다. 신규 진입자는 레거시 제약 없이 혁신에 집중하며 기존 강자를 뛰어넘을 수 있습니다. 이는 Ultimaker와 3D Hubs의 리브랜딩 노력 등에서 보듯 리브랜딩을 촉발했습니다.

"우리는 혁신하거나 증발하는 시대에 살고 있습니다. 즉, 파괴적 혁신을 일으키지 않으면 파괴당할 것입니다."

아비 라이헨탈, XponentialWorks 창립자

경쟁 압력은 기업들이 독보적인 전문성과 명확한 가치 제안으로 차별화하도록 이끌며, 이는 업계 전반의 지속적인 성장과 혁신을 촉진할 것입니다.

트렌드들, AM의 밝은 미래 시사

"적층 제조 산업이 약속을 이행할 것이라고 생각합니다."

사이먼 프리드, Nano Dimension 공동창립자
첨단 하드웨어, 지능형 소프트웨어, 신소재, 확장되는 애플리케이션의 수렴은 3D 프린팅이 또 다른 주류 제조 기술이 될 것임을 나타냅니다. 치과 분야는 특히 적층 제조로의 거의 완전한 전환 직전에 있으며, 다른 분야들도 인지도와 역량이 성장함에 따라 뒤따를 것입니다.

"디지털 제조가 풀스케일 제조의 솔루션으로서 영향을 미치는 것을 실제로 보게 될 것이라고 확신합니다."

필립 드시모네, Carbon 공동창립자 겸 비즈니스 개발 부사장

기업들은 전문 서비스 제공, 스마트 기술 투자, 지속적인 혁신 추구를 통해 이러한 트렌드를 활용해야 번영할 수 있습니다. 적층 제조의 미래는 디지털이고, 스마트하며, 풀스케일입니다.

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