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  [] 3D 금속 프린팅 기술이 제조업의 주류에 들어온다. 데스크톱메탈과 같은 3D 프린팅 회사들은 항공기 부품이나 의료용 임플란트 이외에도 스테인리스 스틸 스마트폰 등 더 많은 상품을 생산하는 것을 목표로 한다. 3D 프린팅 기술이 기존의 제조방식을 모두 대체하지는 않겠지 게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기
write date : 2019-04-08 12:24:28   
 

3D 금속 프린팅 기술이 제조업의 주류에 들어온다. 데스크톱메탈과 같은 3D 프린팅 회사들은 항공기 부품이나 의료용 임플란트 이외에도 스테인리스 스틸 스마트폰 등 더 많은 상품을 생산하는 것을 목표로 한다. 3D 프린팅 기술이 기존의 제조방식을 모두 대체하지는 않겠지만 모든 산업 분야에 빠르게 도입된다.

박영숙 세계미래보고서2019저자  
    입력 : 2019.04.08 05:15   트위터 페이스북 구글 네이버블로그

3D 금속 프린팅 기술이 제조업의 주류에 들어온다. 데스크톱메탈과 같은 3D 프린팅 회사들은 항공기 부품이나 의료용 임플란트 이외에도 스테인리스 스틸 스마트폰 등 더 많은 상품을 생산하는 것을 목표로 한다. 3D 프린팅 기술이 기존의 제조방식을 모두 대체하지는 않겠지만 모든 산업 분야에 빠르게 도입된다.

조립이 필요 없는 3D 프린팅 기술 - 데스크톱메탈(Desktop Metal)의 프로덕션 시스템(Production System)은 3D 프린팅 기술을 이용하여 복잡한 금속제품을 저렴하게 생산하는 것을 목표로 설계되었다.

3D 프린팅 기술이 널리 알려진지 5년 정도가 지났다. 그때 이후 3D 프린팅 기술은 새로운 차원의 소재를 활용하게 되었고 더 많은 응용분야에 진입했다. 오늘날 스테인리스 스틸 소재의 5G 스마트폰, 고강도 합금 가스터빈 블레이드 등 복잡한 금속 부품을 생산하는 수단으로 3D 프린터를 진지하게 고려하고 있다.

금속을 이용한 3D 프린팅 기술(적층형 제조 기술)이 보폭을 넓히고 있다. 항공 산업과 의료기기 산업에서 이미 3D 프린팅 기술을 채택하고 있다. 버지니아 주 샬롯빌의 산업 분석과 마켓리서치 전문기관인 스마테크 퍼블리싱(SmarTech Publishing)의 로렌스 개스먼(Lawrence Gasman) 회장은 ‘항공기의 주요 부품에 3D 프린팅 기술을 이용하지 않는 회사는 없다. 아직 3D 프린팅을 이용할 수 없는 부품들은 분명히 존재하지만 3D 프린팅 기술은 놀라운 힘’이라고 말했다.

콜로라도 주에 위치한 3D 프린팅 전문 컨설팅과 시장조사를 전문으로 하는 기관인 홀러스어소시에이츠(Wohlers Associates)의 테리 홀러스(Terry Wohlers) 회장은 현재 골반, 보철, 치과용 기구 등 많은 의료기기들이 3D 프린팅 기술을 이용하고 있다고 말했다. 홀러스는 항공 산업과 의료기기 산업은 특별히 강력하고 내구성이 강하며 정밀해야 하는 특성 때문에 특별한 틈새시장을 형성하고 있다고 말했다. 미국에서는 연방항공국과 식품의약국이 항공 산업과 의료기기 산업을 감시하고 있다. 그래서 산업계에서는 때로 비용이 더 비쌈에도 불구하고 첨단 3D 프린터를 도입했다.

Photo of blades that were produced by Siemens engineers using 3D printing and installed in a 13-megawatt gas turbine.

이 블레이드는 지멘스 엔지니어들이 3D 프린팅 기술을 이용하여 만들었으며 13메가와트 용량의 가스터빈에 설치되었다.

홀러스어소시에이츠는 연례 3D 프린팅 산업 보고서를 통해 3D 프린터 평균 가격을 예의 주시하고 있다. 홀러스 보고서에 따르면 현재 폴리머 또는 세라믹 부품을 생산할 수 있는 산업용 규모의 3D 프린터 평균 가격은 94,250 달러이다. 반면 산업용 규모의 금속 3D 프린터 평균 가격은 407,880 달러이다.

데스크톱메탈의 최고기술책임자(CTO)인 조나 마이어버그의 말에 의하면 최신 3D 금속 프린팅 기술은 실제로 원가를 절감하고 산출량을 늘여주며 고도로 정밀한 표준을 유지시켜준다. 스마트폰을 예를 들어 보자. 일부 5G 스마트폰은 알루미늄으로 만들어져 있다. 그러나 5G 폰이 사용하는 고주파 대역에서 신호를 전송하기 위해서는 스마트폰 금속 바디의 간섭을 최소화해야 한다. 허용되는 간섭수준은 알루미늄보다 더 낮아야 한다. 그래서 휴대전화회사들은 알루미늄 대신 스테인리스 스틸을 사용하는 것을 고려하고 있다. 스테인리스 스틸은 알루미늄보다 강도가 높아 적은 양을 사용할 수 있기 때문이며 금속을 적게 사용하게 되면 간섭을 줄일 수 있고 배터리 공간도 더 넓힐 수 있다.

그러나 이렇게 하기 위해서는 문제가 있다. 마이어버그는 ‘알루미늄에서 스테인리스 스틸로 소재를 변환시키는 일은 가공시간이 10배 더 소요된다. 스테인리스 스틸은 알루미늄보다 더 강하므로 가공이 힘들기 때문’이라고 말했다.

데스크톱메탈은 3D 금속 프린팅 시스템을 갖추고 있어 이러한 상황에서 기존의 제조업보다 경쟁력을 가지고 있다. 매사추세츠 주 벌링턴에 있는 데스크톱메탈의 프로덕션 시스템(Production System)은 금속 분말 제트와 금속을 녹이기 위한 오븐을 이용한다. 이 시스템은 시간 당 12,000입방 센티미터의 출력을 나타내어 세계에서 가장 빠른 3D 금속 프린터를 자랑하고 있으며 이는 레이저 기반의 기존 3D 금속 프린팅 기술에 비해 100배 더 빠른 속도이다.

데스크톱메탈의 프로덕션 시스템은 스테인리스 스틸을 프린트한다. 마이어버그는 ‘이는 스테인리스 스틸을 최초로 사용하게 된 이유이다. 소비자 가전 시장의 수요가 매우 방대하여 스테인리스 스틸 소재가 가장 우선이 되었다’라고 설명했다.

한편 다른 산업분야에서는 기존의 레이저 기반 3D 금속 프린팅 기술이 성공을 거두고 있다. 홀러스는 ‘지멘스는 지상기반 가스터빈 분여에서 흥미로운 작업을 하고 있다. 레이저기반 3D 금속 프린터로 터빈 버너를 프린트하면서 13개 부품을 하나로 통합했다. 즉 많은 용접 부위를 없애고 제작 시간을 26주에서 3주로 줄였으며 중량을 22% 감소시키는데 성공했다’고 말했다.

BMW와 포드 자동차는 데스크톱메탈에 투자하고 있다. 마이어버그는 ‘우리는 긴밀하게 협력하고 있다’라고 말했다. 그러나 아직 두 회사는 자동차 생산라인에 3D 금속 프린팅 기술을 이용한다는 계획을 발표하고 있지 않다. 그러나 도구 제작 회사는 3D 금속 프린팅 기술 이용 계획을 발표하고 있다. 밀워키툴(Milwaukee Tool)은 데스크탑메탈 프로덕션 시스템을 이용하여 특수 오거 드릴비트를 프린트할 계획이다. 밀워키툴은 기존에는 하나의 드릴비트를 만들기 위해 30개의 공정이 필요했다. 3D 금속 프린팅 기술은 이러한 공정으로 4개로 줄일 수 있다.

마이어버그는 ‘3D 프린팅 기술이 우리가 생각하는 대로 기존의 제조방식을 모두 대체할 것이라고는 생각하지 않는다. 3D 프린팅 기술은 다른 제조 공정과 함께 제 자리를 찾을 것이다. 그러나 이러한 유형의 3D 프린팅 기술 채택이 보다 빨리 이루어질 것이라고 생각한다’고 말했다.

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