세라믹 3D 프린팅의 미래에 관한 Lithoz CEO Dr. Johannes Homa와의 통찰력 있는 인터뷰

도자기 3D 프린팅은 여전히 비교적 새로운 적층 제조 기술입니다. 그러나 그 참신함에도 불구하고 세라믹 3D 프린팅은 의료, 치과, 항공우주, 사치품에 이르기까지 다양한 산업에 진출하고 있습니다.

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Lithoz CEO Dr Johannes Homa

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현재 세라믹용 3D 프린팅 기술을 개발하고 있는 기업은 소수이다. 그러한 회사 중 하나가 오스트리아 제조업체인 Lithoz입니다.  우리는 Lithoz의 CEO이자 창립자인 Dr Johannes Homa를 만나 세라믹 3D 프린팅의 현재 상태, 흥미로운 응용 분야 및 디지털 제조 기술로서 3D 프린팅의 이점에 대해 논의했습니다.

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‍Lithoz와 회사로서의 사명에 대해 조금 말씀해 주시겠습니까?

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‍ Lithoz는 고성능 세라믹의 3D 프린팅을 위한 기술 제공업체입니다. 이는 우리가 세라믹의 3D 프린팅을 위한 기계, 소프트웨어 및 재료를 개발 및 판매하고 있음을 의미합니다. 우리는 분명히 이 분야의 세계 시장이자 기술 리더입니다. 기술 개발 외에도 우리는 애플리케이션 개발 분야에서도 고객을 지원합니다. AM 커뮤니티나 세라믹 산업 모두 세라믹 3D 프린팅에 익숙하지 않았습니다. 우리는 양측을 최대한 지지하고 있습니다.

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‍리토즈를 어떻게 창립하게 되었나요?

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‍ 이 기술은 2006년 비엔나 공과대학교에서 치과 회사인 Ivoclar Vivadent AG와 협력하여 개발되었습니다. 그러다가 2010년에 우리는 획기적인 발전을 이루었습니다. 즉, 기존 성형 기술과 동일한 재료 특성을 지닌 세라믹을 3D 프린팅할 수 있게 된 것입니다. 이 이정표를 통해 우리는 Lithoz를 고성능 세라믹의 3D 프린팅 회사로 분사하게 되었습니다.

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‍Lithoz가 개발한 기술에 대해 조금 더 설명해주실 수 있나요?

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Lithoz CeraFabS65 시스템 [이미지 출처:Lithoz]

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우리의 기술은 기존 광조형 기술과 매우 유사한 광중합 공정을 기반으로 합니다. 차이점은 우리 기술의 경우 세라믹 입자가 감광성 수지에 분산된다는 것입니다. 인쇄 과정에서 이 복합 재료는 빛에 의해 층별로 굳어집니다. 저희 3D프린터에서 나오는 부분을 그린바디라고 하는데, 아직 완제품이 아니라는 뜻입니다. 성형체는 특수 오븐에서 부품을 굽는 등의 열처리를 거쳐야 합니다. 기술적인 측면에서 우리는 세라믹 부품의 원하는 특성을 얻기 위해 부품을 분리하고 소결합니다. 탈지 과정에서 바인더를 태운 다음 세라믹을 최대 밀도로 소결합니다. 부품이 수축되지만 이는 세라믹 성형 공정에서 나타나는 정상적인 현상입니다.

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‍귀사의 기술로 달성한 몇 가지 적용 사례를 공유할 수 있습니까?

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Lithoz 세라믹 3D 프린팅 기술을 사용하여 3D 프린팅된 의료 제품 [이미지 출처:Lithoz]

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우리는 세 가지 다른 산업 분야에서 활동하고 있습니다. 첫 번째는 의료 분야로, 흡수성 및 비흡수성 임플란트와 의료 기기가 있습니다. 예를 들어, 흡수성 임플란트는 2017년부터 사용되었습니다. 반면, 비흡수성 임플란트는 생체 비활성입니다. 즉, 인체에 반응하지 않습니다. 또한, 세라믹의 열전도율은 다소 낮습니다. 그래서 금속 임플란트에 비해 세라믹 임플란트의 또 다른 장점은 직사광선을 받거나 뜨거운 물로 샤워를 해도 통증을 느끼지 않는다는 점입니다. 세 번째 의료 응용 분야는 세라믹의 절연성, 비자성 특성이 필요한 의료 기기입니다. 세라믹은 생체 비활성이고 금속이나 플라스틱과 같은 알레르기 반응을 일으키지 않기 때문에 의료 산업에 이상적입니다. 우리가 집중하고 있는 또 다른 분야는 터빈 블레이드용 코어 주조입니다. 터빈 블레이드에는 작동 중에 블레이드를 냉각시키기 위한 내부 냉각 시스템이 있습니다. 온도를 높여 효율성을 높이려는 추세가 커지면서 이러한 냉각 시스템의 설계도 더욱 정교해졌습니다. 정교함의 수준은 설계를 더 이상 사출 성형할 수 없으며 이를 생산하려면 새로운 제조 접근 방식이 필요함을 의미합니다. 적층 제조는 이러한 코어에 이상적인 솔루션임이 입증되었습니다. 우리가 중점을 두는 또 다른 분야는 기술 세라믹입니다. 미러 홀더, 고주파 부품 등 위성 부품부터 섬유 기계, 반도체 기계 등의 기계공학 부품까지 모든 분야에 사용되는 첨단 세라믹 소재입니다. 따라서 이는 명품을 포함하여 우리 기술이 광범위하게 응용될 수 있음을 의미합니다.

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‍이 기술을 금속에도 사용할 수 있나요?

‍ 좋은 질문입니다.  우리의 철학은 우리의 기술을 분말에 적용하는 것이지 그 반대는 아니라는 것입니다. 즉, 우리의 기술을 금속에 적용할 수 있다는 의미입니다. 우리는 회사에서 분사할 정도로 큰 성공을 거두었습니다. 이제 Incus라는 회사가 있는데, 이 회사는 광중합 방식을 사용하여 금속 3D 프린팅을 하고 있습니다. 이 기술을 사용하면 높은 해상도, 우수한 기계적 특성 및 높은 정밀도를 얻을 수 있어 부품을 금속 사출 성형 부품과 비교할 수 있습니다.

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기술 이해 측면에서 세라믹 3D 프린팅의 현황은 어떤가요?

‍ 세라믹 3D 프린팅은 3D 프린팅의 최신 기술 중 하나이므로 지식 기반이 아직 제대로 개발되지 않았습니다. 그렇긴 하지만, 바로 오늘 저는 회사의 3D 프린팅 세라믹 부품이 금속 부품보다 더 큰 잠재력을 갖고 있다는 사실에 놀란 최고 경영진과 회의를 가졌던 한 고객으로부터 이메일을 받았습니다.

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많은 응용 분야가 있음을 알 수 있지만 세라믹 AM은 3D 프린팅 업계에서 아직 그렇게 잘 알려져 있지 않습니다. 하지만 상황이 바뀌기 시작했습니다. 사람들은 플라스틱과 금속의 한계가 세라믹으로 극복될 수 있다는 것을 보았습니다.

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‍세라믹 3D 프린팅이나 보다 일반적으로 3D 프린팅의 잠재력을 조사하고 있지만 기술 채택 측면에서 어디서부터 시작해야 할지 모르는 회사에 어떻게 조언하시겠습니까?

‍ 비즈니스 사례가 일반적으로 책상 위에 바로 있는 것이 아니기 때문에 이는 매우 어려운 질문입니다. 시작하는 가장 쉬운 방법은 프로토타입용 3D 프린팅을 살펴보는 것입니다. 이렇게 하면 기술 학습을 시작할 수 있습니다. 그런 다음 고객과 대화를 시작하고 포트폴리오를 조사하여 3D 프린팅에 적합한 부품을 식별합니다. 가장 큰 과제는 적층 생산에 적합한 부품을 찾는 것입니다. 디자인 관점에서 볼 때 이 부품은 매우 정교해야 하며 이상적으로는 다른 기술로는 생산할 수 없습니다. 일단 그것을 찾으면 경쟁 우위를 갖게 됩니다. 요약하자면, 당신이 찾고 있는 것은 단지 낮게 매달린 과일이 아니라 회사에서 설정한 프로젝트입니다. 그리고 그것은 아래에서 위로가 아니라 위에서 아래로 이루어져야 합니다. 처음에는 AM의 잠재력을 최대한 활용하기가 어려울 수 있습니다. 3D 프린팅을 채택하는 모든 회사는 이러한 잠재력을 발굴하기 위해 어느 정도 노력을 기울여야 합니다. 하지만 일단 적합한 사용 사례를 찾으면 많은 기회가 열릴 것입니다.

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‍3D 프린팅 세라믹과 관련된 과제에는 어떤 것이 있나요?

‍ 우리가 자주 직면하는 한 가지 문제는 사람들이 기존 성형 기술에서 이미 잘 확립된 부품을 3D 프린팅하기를 원한다는 것입니다. 결과적으로 그들은 적층 제조가 기존 기술보다 비용이 많이 드는 경향이 있다는 사실에 놀랐습니다. 이해해야 할 것은 3D 프린팅의 도움으로 전통적으로 제조된 부품을 재현해도 대부분의 경우 비용이 더 저렴해지지 않는다는 것입니다. 또 다른 과제는 적층 제조의 도움으로는 재료 과학 문제를 극복할 수 없다는 것입니다. AM은 단지 성형기술일 뿐입니다. 세라믹 가공에 필수적인 소결 문제를 극복하지 못합니다. 예를 들어, 다중 재료 세라믹 부품을 3D 프린팅하는 것은 쉽습니다. 그러나 이러한 재료를 공동 소결하는 것은 어려울 것입니다. 그런 배려가 때로는 과소평가되는 것 같아요.

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‍SmarTech Analysis의 최근 보고서 주 세라믹 3D 프린팅의 성장은 주로 최종 부품 생산에 의해 주도될 것이라고 합니다. 이에 대해 어떻게 생각하시나요?

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[이미지 출처:Lithoz]

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나는 전적으로 동의합니다. 10년 전 우리가 시작했을 때는 누구도 고성능 세라믹 3D 프린팅에 대한 아이디어를 갖고 있지 않았습니다. 그리고 이제 우리는 우리조차 알지 못했던 수많은 응용 프로그램을 볼 수 있습니다. 나는 도자기가 미래의 재료이며 우리는 이 여정의 시작에 불과하다고 굳게 믿습니다. 지난 10년 동안 우리는 세라믹으로도 3D 프린팅이 가능하다는 것을 보여주고 증명해야 했고 이제 사람들은 이 기술을 활용하기 시작했습니다.

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또한 사람들이 이제 AM과 같은 디지털 기술이 가능한 디지털 인벤토리 덕분에 봉쇄에 대한 해결책이 될 수 있다는 사실을 깨닫기 시작했다고 생각합니다.

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‍디지털 기술과 3D 프린팅이 기업에 어떻게 지원을 제공할 수 있는지 좀 더 자세히 설명해주실 수 있나요?

‍ 코로나19 사태로 인해 특정 공급업체가 폐쇄되었습니다. 예를 들어, 사출 성형의 경우 공급업체가 도구를 갖고 있으므로 부품을 다시 생산하려는 경우 공급업체에 가서 더 많은 부품을 생산해 달라고 요청하면 정상적인 환경에서 그렇게 할 것입니다. 그러나 코로나19 상황으로 인해 글로벌 공급망은 이제 훨씬 더 취약해지고 혼란스러워지고 있습니다. 많은 기업이 공급업체에 연락할 수 없거나 공급업체가 부품을 생산할 수 없습니다.  반면, 적층 제조에서는 사용하는 유일한 도구는 기계 자체입니다. 기계는 기본적으로 유럽이나 미국, 아시아 어느 곳에나 있을 수 있으며, 필요한 것은 도구 없이 데이터를 기계로 전송하고 부품을 즉시 인쇄하는 것뿐입니다. 물론 부품에 AM의 자격을 부여해야 하지만 전반적으로 이 기술은 훨씬 더 많은 유연성을 제공합니다. 또 다른 점은 AM의 디지털 특성으로 인해 실제 재고가 아닌 가상 저장소에 설계 파일을 저장하고 요청 시 인쇄할 수 있다는 점입니다.

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‍향후 몇 년간 세라믹 3D 프린팅의 발전을 어떻게 보시나요?

‍ 나는 앞으로 큰 잠재력이 있다고 생각합니다. 즉, 다른 AM 기술과 달리 세라믹 AM은 처음부터 고품질 부품의 요구 사항을 충족해야 합니다. 세라믹 부품이 필요하다면 프로토타입이라도 기존 제조와 동일한 재료 특성을 가져야 하기 때문입니다. 고온이나 부식성 환경 등 가혹한 환경에서 사용하게 되기 때문이다. 시각적인 프로토타입을 갖고 싶다면 세라믹으로 만들지 말고 플라스틱으로 만들어야 합니다. 당신은 항상 세라믹 AM을 사용하여 기능적인 프로토타입을 만들고 싶어했기 때문에 처음부터 우리는 로트 규모의 제품을 생산하고 있었습니다.

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‍Lithoz의 앞으로의 한 해는 어떻게 될까요?

‍ 우리는 전염병이 우리 사업에 미치는 두 가지 다른 결과를 봅니다. 첫째, 소규모 고객 그룹이 적층 가공을 잠시 멈추고 다른 일에 집중하는 모습을 보았습니다. 또 다른 그룹에서는 디지털 창고 보관 및 공급망 안정화 가능성과 같은 디지털 생산 기술의 이점으로 인해 적층 가공에 훨씬 더 많은 관심을 기울이는 기업이 늘어나고 있습니다. 현재 상황은 세계 경제에 좋지 않지만, 사람들이 다르게 생각하고 디지털 생산 기술을 이러한 문제를 극복하기 위한 수단으로 고려하기 시작하기 때문에 기업은 이제 적층 제조의 잠재력을 깨닫고 있습니다. Lithoz의 경우 이번 위기가 수익과 매출에 큰 영향을 미칠 것이라고 생각하지 않습니다. 우리의 미래는 매우 밝습니다. 현재 공개할 수 없는 많은 프로젝트가 진행 중입니다. 그것들은 미래에 나타날 것이며 사람들은 세라믹 3D 프린팅으로 이미 가능한 일에 대해 매우 놀라게 될 것입니다.