스콧 디펠리체 인터뷰: 3D 프린팅용 고성능 폴리머의 진화

ABS와 나일론이 여전히 3D 프린팅 환경을 지배하지만, 견고한 고온 소재 수요가 급격히 증가하고 있습니다. 항공우주와 의료 같은 산업은 극한 환경을 견딜 수 있는 고성능 폴리머로 눈을 돌리고 있습니다. 이 분야 현재 리더는 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 제품군으로 뛰어난 열 안정성과 기계적 강도를 제공합니다. 코네티컷 기반 기업 옥스퍼드 퍼포먼스 머티리얼즈(OPM)는 PAEK 계열의 두각을 나타내는 PEKK 발전에 전념하는 몇 안 되는 회사 중 하나입니다.

OPM의 비전과 획기적인 PEKK 기술에 대해 더 깊이 파고들기 위해 회사 CEO 스콧 디펠리체와 대화했습니다.

옥스퍼드 퍼포먼스 머티리얼즈와 회사 미션에 대해 말씀해 주세요.

2000년 설립된 OPM은 폴리 에테르 케톤 케톤(PEKK) 개발에 전적으로 집중해왔습니다. PEKK는 열가소성 성능의 정점으로 우수한 열적, 화학적, 기계적 특성과 훌륭한 생체적합성을 자랑합니다.

우리 포트폴리오는 합성 생산부터 분말 준비와 3D 프린팅 공정까지 전체 밸류 체인을 아우릅니다. 10년 전 PEKK용 선택적 레이저 용융을 개척했고 2006년 최초 상업용 3D 프린팅 의료 기기를 출시했습니다.

2008년 환자 맞춤형 두개골 임플란트로 FDA 승인을 받아 현재 짐머 바이오메트가 전 세계에 유통 중입니다. 우리는 매일 두개골과 안면 임플란트를 생산하며 RTI 서지컬 파트너십으로 7만 개 이상 척추 임플란트를 출하했습니다.

최근 스포츠 의학 봉합 앵커로 FDA 승인을 확보했고, 우리 PEKK 기술은 보잉과 노스롭 그루먼으로부터 우주 및 방위 애플리케이션 인증을 받았습니다. 해당 부문은 제조 규모를 활용하기 위해 헥셀에 매각했습니다.

전통적 프로토타이핑 회사와 달리 OPM은 소재 전문 기업으로 적층 제조 분야에 진입했습니다. 독점 화학을 첨단 제조 기술과 통합해 엔드투엔드 솔루션을 제공합니다.

3D 프린팅 소재 공간이 어떻게 진화했으며, 비용과 개발 측면에서 미래는 어떤가?

3D 프린팅의 힘은 소재에 있습니다. 최종 용도에 맞춘 소재 사용으로 기능성 부품 프린팅이 가능합니다. 시장이 더 높은 성능을 요구함에 따라 소재 상대적 비용은 품질 관리, 규제 준수, 제조 인프라 비용 대비 감소합니다.

예를 들어 두개골 임플란트 소매가가 1만 달러라도 소재 비용은 그 가격의 일부분에 불과합니다. 산업이 프로토타이핑에서 양산 부품으로 이동함에 따라 소재 성능이 최우선이 되고 비용은 이차적 관심이 됩니다.

의료 외에 어떤 산업이 3D 프린팅 PEKK 혜택을 볼 수 있나?

우리 뿌리는 생물의학과 항공우주에 있지만, PEKK의 산성과 염기성 환경 내 회복력은 탄소 포집, 제약 공정, 바이오프로세싱으로 문을 엽니다. 고순도 견고한 소재가 자본 비용 절감과 효율 개선에 기여할 수 있는 분야들입니다. 미국 주요 정부 연구소들과 탄소 포집 협업 중이며 바이오파마 애플리케이션도 적극 탐구하고 있습니다.

소재 개발과 테스트 파이프라인은 어떤 모습인가?

우리는 재현 가능한 기준선을 확립하기 위해 사내 분석 및 기계 테스트로 시작합니다. 검증되면 항공우주용 MIL-B-베이시스, 생체적합성용 ISO 10993, 척추 임플란트용 ASTM F2077 같은 산업별 표준을 거쳐 FDA 같은 규제 기관에 데이터를 제출합니다.

이 과정은 자원 집약적이므로 외부 고비용 테스트 체제 참여 전 내부 확신이 필수적입니다.

고성능 폴리머가 금속을 대체한 사례를 공유해 주실 수 있나?

폴리머는 무게와 비용 절감을 위해 역사적으로 금속을 대체해왔습니다. 자동차부터 가전까지. 3D 프린팅에서 PEKK는 척추 케이지, 유합 기구, 두개골 임플란트에서 티타늄을 대체했습니다. 탄소 포집 같은 신흥 분야에서 고가 가공 스테인리스강과 티타늄 부품 대안으로 PEKK를 평가 중입니다.

3D 프린팅 소재 시장을 형성하는 트렌드는?

금속 적층 제조가 예측 가능하고 반복 가능한 구조로 발전하는 반면, 폴리머 AM은 나일론 11, 12를 넘어 PEKK와 BASF의 곧 출시될 나일론 6 변종 같은 고성능 소재로 확장되고 있습니다. 트렌드는 명확합니다: 소재 피라미드가 위로 이동하고 있습니다.

3D 프린팅 소재 부문의 남은 과제는?

핵심 장애물은 성형 고유의 저압 통합을 달성할 수 있는 폴리머 개발입니다. 3D 프린팅은 강도를 저해하는 보이드를 유입시킵니다. PEKK의 뛰어난 자기 접착력이 이를 완화하지만, 레이저나 압출 조건에서 효율적으로 결합하는 새로운 화학이 광범위한 채택에 필요합니다. 이는 화학 산업에 상당한 투자가 필요합니다.

근미래에 변화가 예상되나?

새 폴리머 화학이 급속히 등장하긴 어렵지만, 공정 개선(첨단 필러, 상용화제, 사이징 에이전트 등)이 기존 소재를 개선할 것입니다. OPM은 그런 혁신으로 PEKK를 지속적으로 향상시킬 것입니다.

다가올 해 OPM에 어떤 것이 기다리고 있나?

우리는 벤처 캐피털 주도 모델이 아닌 ‘니즈 이코노미’에서 운영합니다. 팬데믹 관련 차질에도 의료 기기 수요가 반등 중입니다. 더 저렴한 봉합 앵커 라인 출시와 탄소 포집, 산업, 바이오파마 시장 확장을 진행 중입니다. 이 분야들은 PEKK의 성능과 비용 효율성을 평가합니다.

마지막으로 하시고 싶은 말씀?

진정한 기술적 가치를 제공할 수 있는 기업들에게 지금이 중추적 순간입니다. 어려운 시기에 리더들은 비용을 줄이고 새로운 능력을 여는 솔루션을 찾습니다. OPM의 검증된 PEKK 플랫폼은 그런 니즈를 충족할 위치에 있으며, 점진적 프로토타이핑 도구가 아닌 실질적 돌파구를 추구하는 혁신가들을 격려합니다.