개발 및 공급 : 마크포지드 주요 특징 : 금속/복합소재/플라스틱 부품 출력 가능한 올인원 3D 프린터. 금속 3D 프린팅을 위한 엔진을 모듈 형태로 결합, 향상된 출력 속도, 프린팅 엔진 및 소재를 짧은 시간에 교체 가능, 금속 분진 발생을 없애고 간편한 후처리 지원 등     복합소재 3D 프린터와 금속 프린팅 모듈의 결합 마크포지드는 기존의 고속 연속섬유 강화 복합소재 3D 프린터에 금속 모듈 장착을 통해 금속 및 복합 소재, 연속섬유 강화 부품을 모두 프린팅할 수 있는 ‘FX10 올인원 3D 프린터’ 및 고속 첨단 복합소재 3D 프린터에서 금속 프린트 기능을 활용할 수 있는 프린트 엔진인 ‘FX10 메탈 키트(FX10 Metal Kit)’를 소개했다. 금속 모듈 장착으로 FX10 3D 프린터는 금속, 플라스틱, 첨단 복합소재 및 연속섬유 강화 프린팅 기능을 풀 장착하고 최적 성능의 하이브리드 부품을 프린트할 수 있는 산업용 3D 프린터로서, 생산 라인과 미래 산업에 향상된 성능을 제공할 수 있을 전망이다. 마크포지드의 샤이 테렘(Shai Terem) CEO는 “이제 고객사에서 금속 프린터와 복합소재 프린터를 비교하며 선택을 위한 고민을 할 필요가 없어졌다”면서, “수년 간의 R&D 투자와 현장 경험을 결합해 산업 현장에서 설치 직후 즉시 투자비용을 회수할 수 있는 3D 프린팅 올인원 솔루션을 제공하게 됐다”면서, “FX10은 공장 현장에서 생산라인의 역량을 보완 강화해 제조장비의 활용성 및 장비 운용 효율성을 높여 생산성을 향상할 뿐만 아니라 생산라인에 잠재적인 다운타임 발생률을 줄일 수 있는 3D 프린팅 솔루션”이라고 소개했다.   빠른 출력 속도와 확장된 볼륨 지원 FX10은 지난 2023년 11월 연속섬유 강화 및 복합재료 전용 프린터로 출시돼, 공장 현장에서 다재다능한 도구로 활용할 수 있도록 설계됐다. 이번에 발표된 올인원 FX10을 메탈 키트만으로 간편하게 업그레이드할 수 있었던 것은 모듈형 아키텍처 덕분이다. 그 결과, 기존 고객 또한 메탈 키트만 추가 장착하면 금속 부품과 첨단 복합소재 부품, 그리고 플라스틱 부품을 하나의 3D 프린터 장비에서 생산할 수 있게 된다. FX10 올인원 3D 프린터는 마크포지드에서 이전에 출시한 산업용 금속 프린터인 ‘메탈 X(Metal X)’보다 더 빠른 프린트 속도와 두 배 큰 프린트 볼륨으로 업그레이드된 장비다. FX10의 5세대 연속섬유 강화(CFR) 프린트 시스템을 이용하면 이전의 복합재 3D 프린터보다 거의 두 배 빠르게 프린트할 수 있다는 것이 마크포지드의 설명이다. FX10에 장착된 2세대 FFF 금속 프린터 엔진 또한 마크포지드가 축적해온 수 년간의 금속 프린트 경험을 바탕으로 업그레이드 개발돼 역시 빠른 프린팅 속도를 제공한다.   모듈형 설계로 확장성 제공 한편, 마크포지드는 FX10 메탈 키트와 함께 사용할 신규 재료로 316L 스테인리스강 금속 필라멘트도 공개했다. 마크포지드는 추후 다른 금속 필라멘트도 추가로 지원해 17-4PH도 프린트할 수 있게 할 예정이다. 테렘 CEO는 “FX10을 모듈형 플랫폼으로 설계한 덕분에 매년 새 프린터를 구매하지 않고도 장비를 새롭게 혁신하고 업그레이드할 수 있는 키트를 출시할 수 있다”면서, “마크포지드가 정기적으로 공개하는 신규 소프트웨어 기능과 더불어 이제는 FX10 메탈 키트의 도입으로 공장 현장의 생산라인 및 혁신하는 자율제조 라인에 고부가 가치를 창출하게 됐다”고 설명했다. FX10 메탈 키트는 금속 전용 프린트 헤드, 재료 공급 튜브, 라우팅 백, 듀얼 사전 압출기가 포함된 프린트 엔진으로 구성돼 있으며, 프린트 엔진은 필요 시 교체할 수 있다. FX10은 금속 소재와 복합소재를 교체하며 프린트할 수 있고, 재료 교체에는 약 15분이 소요된다.   후처리 및 적층제조 플랫폼 소프트웨어 연계 마크포지드의 금속 3D 프린터는 금속 필라멘트와 세라믹 릴리스 필라멘트로 부품을 성형한다. 세라믹 소재는 서포트와 부품을 분리하는 이형제로 간편한 후처리 작업을 제공한다. 마크포지드의 금속 3D 프린터는 필라멘트 타입 소재를 사용해 작업 중 금속 분진 발생 없이 작업자를 보호한다. 또한 설계 데이터에서 프린팅 및 소결까지의 모든 작업을 아이거(EIGER) 소프트웨어로 자동화했다. 다른 금속 프린터처럼 금속 부품 프린팅 과정에 열응력 해소를 위한 추가적인 서포트 설계가 필요 없으며, 소결 과정의 수축 변환을 아이거 소프트웨어가 자동 산출해 간편한 프린팅 작업을 지원한다. 디지털 포지(Digital Forge)는 FX10의 설계 데이터 관리, 소재 관리, 최적 성능 및 기능성 부품 프린팅, 자율 제조 연동 등의 기능을 통합 지원하는 적층제조 플랫폼으로, 기존 생산 라인 및 자율 제조 환경에 통합할 목적을 갖고 제작됐다. 디지털 포지를 사용하면 조직 전체에 데이터 접근 권한 부여, 인증 부품의 공유가 가능하며, 장비의 성능을 중앙에서 모니터링 및 관리할 수 있다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

마크포지드는 기존 고속 연속섬유 강화 복합소재 3D 프린터에 금속 모듈 장착을 통해 금속 및 복합 소재, 연속섬유 강화 부품을 모두 프린팅할 수 있는 FX10 올인원 3D 프린터를 공개했다. FX10 올인원 3D 프린터는 마크포지드에서 이전에 출시한 산업용 금속 프린터 ‘Metal X’보다 더 빠른 프린트 속도와 두 배 큰 프린트 볼륨으로 업그레이드된 장비다. FX10의 5세대 연속섬유 강화(CFR) 프린트 시스템을 이용하면 이전의 복합재 프린터보다 거의 두 배 빠르게 프린트할 수 있다. FX10에 장착된 2세대 FFF 금속 프린터 엔진은 마크포지드가 축적해온 수 년간의 금속 프린트 경험을 바탕으로 업그레이드돼 빠른 프린팅 속도를 제공한다. FX10 메탈 키트는 금속 전용 프린트 헤드, 재료 공급 튜브, 라우팅 백, 듀얼 사전 압출기가 포함된 프린트 엔진으로 구성돼 있으며, 해당 프린트 엔진은 필요 시 교체할 수 있다. FX10은 필요하면 금속소재와 복합소재를 얼마든지 교체하며 프린트할 수 있고, 재료 교체에는 약 15분이 소요된다.     마크포지드의 금속 프린트는 금속 필라멘트와 세라믹 릴리스 필라멘트로 부품을 성형한다. 세라믹 소재는 서포트와 부품을 분리하는 이형제로 간편한 후처리 작업을 제공한다. 마크포지드의 금속 프린트는 필라멘트 타입 소재를 사용해 작업 중 금속 분진 발생없이 작업자를 안전하게 보호한다. 또한 설계 데이터에서 프린팅 및 소결까지의 모든 작업을 아이거(EIGER) 소프트웨어로 자동화했다. 다른 금속 프린터처럼 금속 부품 프린팅 과정에 열응력 해소를 위한 추가적인 서포트 설계가 필요 없으며, 소결 과정의 수축 변환을 아이거 소프트웨어가 자동 산출해 간편한 프린팅 작업을 지원한다. 디지털 포지(Digital Forge)는 FX10의 설계 데이터 관리, 소재 관리, 최적 성능 및 기능성 부품 프린팅, 자율 제조 연동 등의 기능을 통합 지원하는 적층제조 플랫폼으로, 기존 생산 라인 및 자율 제조 환경에 통합할 목적을 갖고 제작됐다. 디지털 포지를 사용하면 조직 전체에 데이터 접근 권한 부여, 인증 부품의 공유가 가능하며, 장비들의 성능을 중앙에서 모니터링 및 관리할 수 있다. 한편, 마크포지드는 고속 첨단 복합소재 3D 프린터에서 금속 프린트 기능을 활용할 수 있는 프린트 엔진 ‘FX 메탈 키트(FX10 Metal Kit)’도 소개했다. 이 금속 모듈을 장착함으로써 FX10 3D 프린터는 금속, 플라스틱, 첨단 복합소재 및 연속섬유 강화 프린팅 기능을 장착하고 최적 성능의 하이브리드 부품을 프린트할 수 있게 된다. 마크포지드는 FX10 메탈 키트와 함께 사용할 신규 재료로 316L 스테인리스강 금속 필라멘트도 공개했다. 추후 다른 마크포지드 금속 필라멘트도 추가로 지원해 17-4PH도 프린트할 수 있게 될 예정이다. 마크포지드의 샤이 테렘(Shai Terem) CEO는 “FX10은 공장 현장에서 생산라인의 역량을 보완 강화해 제조장비의 활용성 및 장비 운용 효율성을 높여 생산성을 향상할 뿐만 아니라 생산라인에 잠재적인 다운타임 발생률은 대폭 감축할 수 있는 3D 프린팅 솔루션”이라면서, “FX10을 모듈형 플랫폼으로 설계한 덕분에 매년 새 프린터를 구매하지 않고도 장비를 새롭게 혁신하고 업그레이드할 수 있는 키트를 출시할 수 있다. 마크포지드가 정기적으로 공개하는 신규 소프트웨어 기능과 더불어 이제는 FX10 메탈 키트 도입으로 공장 현장의 생산라인 및 혁신하는 자율제조 라인에 고부가 가치를 창출하게 됐다”고 설명했다.

3D프린팅연구조합은 11월 19일부터 23일까지 개최되는 프랑크푸르트 적층제조 전시회인 폼넥스트(Formnext) 참관단을 모집하고 있다고 밝혔다.   폼넥스트 2024 전시회는 올해로 9회차를 맞은 세계 최대 규모의 3D프린팅 전문 전시회로, 적층 제조를 위한 세계 최고의 전시회이다. 폼넥스트 2024는 산업용 3D 프린팅 및 적층 제조(Additive Manufacturing, AM) 분야의 국제적인 만남의 장으로, 2024년 11월 19일부터 22일까지 독일 프랑크푸르트에서 개최된다. 이 전시회는 전 세계 35개국 이상의 참가자들이 모여 최신 AM 솔루션을 선보이고, 산업 전반에 걸친 다양한 응용 분야에서의 혁신적인 기술을 경험할 수 있는 기회를 제공한다. 폼넥스트는 단순한 전시회를 넘어, AM 커뮤니티의 전문가들이 모여 심도 있는 전문 교류와 최신 기술에 대한 접근을 가능하게 한다. 또한, 다양한 부대 프로그램을 통해 최신 개발 동향과 미래 전망에 대한 영감을 제공하며, 새로운 인맥을 형성할 수 있는 기회를 제공한다. 이번 전시회에서는 850개 이상의 전시업체와 32,000명 이상의 방문객이 참여할 예정이며, 산업용 3D 프린터, 적합한 재료, 자동화 솔루션, 설계 및 생산 프로세스를 지원하는 소프트웨어, 후처리 기술 및 품질 관리 기술 등 AM 프로세스 체인의 모든 기술을 만나볼 수 있다. 폼넥스트 2024는 AM 기술을 통해 더 생산적이고 지속 가능한 산업 미래를 설정하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 폼넥스트 2024 전시회에는 다양한 산업용 3D 프린팅 및 첨가제 제조 분야의 선도 기업들이 참가할 예정이다. 주요 참가 기업으로는 3D Systems(3D 시스템즈), Additive Industries(애디티브 인더스트리스), AddUp(애드업), Altair(알테어), Arburg(아르부르크), BASF(바스프), BigRep(빅렙), Bosch(보쉬), Carbon(카본), DMG Mori(DMG 모리), Dyemansion(다이맨션), EOS(이오에스), Evonik(에보닉), Farsoon(파순), Formlabs(폼랩), GE Additive(GE 애디티브), Henkel(헨켈), HP(HP), Keyence(키엔스), Linde(린데), Markforged(마크포지드), Materialise(머티리얼라이즈), Nexa3D(넥사3D), Nikon(니콘), SLM Solutions(SLM 솔루션즈), Renishaw(레니쇼), Ricoh(리코), Sandvik(샌드빅), Siemens(지멘스), Sisma(시스마), SMS Group(SMS 그룹), Stratasys(스트라타시스), Trumpf(트럼프), Velo3D(벨로3D), Voxeljet(복셀젯) 등이 있다. 이 외에도 다양한 기업들이 참가하여 최신 기술과 솔루션을 선보일 예정이다 폼넥스트 2024에서는 다양한 첨단 기술이 선보일 예정니다. 주요 기술로는 인공지능(AI) 및 자동화, 의료 및 치과 기술, 레이저 가공 시스템, 경량 구조 기술, 품질 관리 및 프로세스 자동화 솔루션 등이 전시될 것으로 보인다. 본 전시를 통해 유럽지역의 우수한 적층제조 장비업체 및 소재 기업과 서비스 기업의 기술현황을 통한 글로벌 경쟁력 강화와 함께 3D프린팅 관련 장비, 소재 및 서비스의 최신 기술현황을 파악하고 각국의 업계 종사자들을 대면할 수 있는 기회가 될 것으로 기대된다.     3D프린팅연구조합 강민철 이사는 "2016년부터 Formnext 참관단을 모집하여 전시회 방문을 진행했으며, 올해는 기업체 방문 및 한-독 기술세미나도 개최할 예정"이라고 밝혔다.  

마크포지드가 글로벌 프린터업계의 신제품과 신기술 발전 방향을 선보이는 독일 ‘폼넥스트(FormNext 2023)’ 전시회에서 연속 섬유 강화 3D 프린팅 기술이 적용된 새로운 고속 CFRP 3D 프린터 ‘FX10’과 PEAK 소재에 마이크로 탄소섬유를 강화한 고온·내화학 소재 ‘VEGA’, 그리고 OEM 인증 디지털 인벤토리 플랫폼 ‘디지털 소스(Digital Source)’를 선보였다. 이번 FormNext 2023에서 마크포지드는 차세대 CFRP 프린터 ‘FX10’의 언팩 행사를 진행했다. FX10은 기존 마크포지드의 연속 섬유 강화 프린팅 기술의 헤리티지를 계승하는 차세대 엔진 프린터로, 3D 프린터 기술의 트렌드인 고속 프린팅 기술과 정밀 성형을 위한 자동화 기능을 탑재한 CFRP 3D 프린터다. 마크포지드의 대표 솔루션인 ‘카본 - 연속 섬유 카본 솔루션(CARBON - Continuous CARBON FIBER 솔루션)’은 생산 라인 현장의 생산 툴 및 생산 자동화 솔루션과 더불어 오늘날 산업 혁신을 리딩하는 미래 모빌리티인 전기차, 도심항공교통(UAM), 드론, 로보틱스, 항공우주 산업 분야에서 요구하는 강성 경량화 및 특수 기능성 목적에서 더 탁월한 적층 제조 솔루션이다. 항공우주 솔루션으로서 항공 인증과 엔드 유저 부품 생산 관리를 위한 소재의 CoC, CoA 및 안전 인증, 데이터 보안 관리 인증 등 인증 체계를 구축하고 있다. ‘블랙 알루미늄’이라고도 불리는 마크포지드의 대표적 고강도 경량화 솔루션인 ‘CARBON - Continuous CARBON FIBER 솔루션’은 오닉스를 기지 소재로, 탄소 연속 섬유 소재를 강화 소재로 사용해 엔지니어의 설계 의도에 따라 디지털 제어를 통한 선택적 연속 섬유 배열 강화로 극강의 강도와 최고의 경량성을 구현하고 있다. 알루미늄 절반의 중량으로 알루미늄 6061 T6 대비 2.5배 이상 강도를 구현하는 부품 제작이 가능해 생산 툴의 경량화 및 강성 구현을 담당하며, 생산 현장에서 공장 자동화 및 생산 툴 제작으로 작업 효율성을 향상하는 대표 솔루션으로 자리 잡고 있다. 마크포지드는 5종의 연속 섬유와 다양한 복합 소재 기반 고강도 및 고기능성 복합 소재 3D 프린터로 다른 프린터들과 차별화된 포지션을 확장해 나가고 있다. 고강도 경량화, 높은 내구성, 낮은 열팽창율, 높은 피로 저항성 등으로 부품의 탁월한 균형 잡힌 물성을 확보한 마이크로 탄소 섬유 소재 ‘오닉스’, 그리고 PLA·TPU 및 특수 기능성 소재를 기본 소재로 한 산업용 엔드 유저 제품, 생산 툴, 공장 자동화 솔루션으로 위상을 확고히 확장해 나가고 있다. 이번 언팩 행사를 통해 선보인 FX10 또한 고강성 경량화라는 마크포지드의 헤리티지에 고속 성형, 레이저 마이크로미터를 이용한 정밀 성형 보정 기능, 성형 작업 최적화를 위한 브랜뉴 비전 모듈, 자동화 기능 등을 탑재해 기존 생산 라인에 슈퍼차저 역할을 수행할 것이다. FX10 언팩 행사와 함께 선보인 VEGA 솔루션 또한 주목할 만하다. 마크포지드는 항공 및 반도체용 고내열·고화학 소재 ‘울템’에 이어 두 번째 고내열·고화학 소재인 VEGA의 출시 행사를 진행했다. PEAK 소재를 기지 소재로, 마이크로 파이버 탄소 섬유 복합 소재를 강화 소재로 삼아 2차 전지, 전기차 및 미래 모빌리티의 전장 기능 강화로 요구되는 고내열성 및 내화학성 강화 솔루션을 지원하는 신규 소재다. 폼넥스트에서 진행한 FX10/VEGA 언팩 행사에 앞서 소개된 ‘디지털 소스’ OEM 인증 디지털 인벤토리 플랫폼 또한 폼넥스트 전시회 기간 고객 사례를 통해 소개됐다. 디지털 소스는 제조 기업에서 생산 인증한 부품의 디지털 파일을 제조 파라미터를 포함한 생산 파일 형식으로, 양산용 디지털 파일을 카탈로그 형식으로 업로드 및 관리하는 플랫폼이다. 접근 권한을 승인받은 자사 오피스 및 생산 라인, 서비스 기관, 계약 기반 제조사(CMO) 및 수급 계약 업체들이 디지털 소스 플랫폼을 통해 다운 제조 파일을 현장 어디에서든 필요한 때에 필요한 만큼 3D 프린팅으로 부품을 양산할 수 있도록 지원하는 플랫폼이다. 한편 마크포지드 코리아는 11월 16일 국내에서 3D 프린팅 하드웨어, 소재, 적층 제조 플랫폼 소프트웨어 등의 토털 솔루션 기반 생산 라인의 자동화 및 효율성 향상을 위한 생산 툴 제작 사례를 소개하는 세미나를 마련했다. 이날 대구 엑스코에서 열리는 ‘2023 대구국제자동화기기전’ 및 ‘2023 대구국제로봇산업전’과 더불어 전시장 서관 321호에서 ‘디지털 제조로의 전환 : 모던 매뉴팩처링 플랫폼 세미나’를 진행한다. 세미나에서는 생산 툴 및 공장 자동화 적층 제조 솔루션, 사례 및 신제품 구현 데모 쇼케이스가 진행될 예정이다.    

마크포지드는 자사의 재료 포트폴리오에 Precise PLA를 추가했다고 밝혔다. Precise PLA를 통해 고객은 비용 효율적인 방식으로 다양한 제품 설계를 반복적으로 검증할 수 있다. 또한, 경제적인 재료에 의존하는 설계 검증부터 마크포지드의 탄소 섬유 강화 및 금속 프린팅에 의해 영향 받는 최종 사용 파트에 이르기까지 제품 설계의 모든 단계를 ‘디지털 포지(Digital Forge)’ 플랫폼을 통해 처리할 수 있다. Precise PLA는 적층제조 분야에서 많이 쓰이는 시제품 제작 재료 중 하나인 PLA(Polylactic Acid)를 기반으로 하며 노란색, 빨간색, 녹색, 파란색, 주황색, 검은색, 흰색 및 회색의 8가지 색상으로 제공된다. 마크포지드는 "아이거(Eiger) 소프트웨어 업데이트를 통해 높은 품질과 반복성으로 Precise PLA를 프린팅할 수 있도록 디지털 포지의 기능을 향상시켰다"고 설명했다.     Precise PLA를 출시하면서, 마크포지드는 항공우주, 자동차, 국방 및 의료와 같은 산업의 고객들이 최종 사용파트 제작에 사용하는 동일한 플랫폼을 활용할 수 있게 될 것으로 보고 있다. 신뢰성과 품질을 내세우는 플랫폼을 통해 경제적인 설계를 진행할 수 있다는 것이다. 한편, 마크포지드는 플라스틱부터 연속 탄소 섬유, 금속 등 28가지의 재료를 제공한다. 이 재료들은 강성, 충격 저항성, 내열성, 우수한 표면 품질, 합리적인 가격 등 다양한 이점들을 제공한다. 이를 통해 마크포지드는 제품 개발의 초기 단계부터 생산 및 애프터 마켓 수리까지 맞춤형 파트에 대한 요구 사항을 단일 플랫폼에서 해결할 수 있도록 지원한다는 계획이다. Precise PLA는 마크포지드의 마크 투 (Mark Two, Gen 2), 오닉스 프로(Onyx Pro, Gen 2) 3D 프린터와 호환 가능하다. 올해 2분기에는 X3, X5, X7 등 최신 A3648 압출기가 장착된 마크포지드 산업용 프린터에도 모두 적용될 예정이다. 마크포지드의 샤이 테럼(Shai Terem) CEO는 "고객들은 디지털 포지에서 제품 수명 주기의 시작부터 끝까지 균일하고 순조로운 프린팅을 할 수 있도록 저렴한 설계 검증용 재료를 제공해 달라고 요청해 왔다”면서, “디지털 포지의 성장은 고객 만족과 새로운 기능 도입을 통한 접근 가능한 시장 확장 능력에 달려 있다. 새로 도입된 다양한 기능들은 고객들이 디지털 포지를 통해 해결할 수 있는 범위를 확대하게 할 것이다. 또한, 상대적으로 저렴한 비용은 교육 및 설계 서비스와 같은 시장에서 더 광범위하게 활용될 것”이라고 전했다.

금속 및 탄소 섬유 적층제조(AM)를 위한 통합 플랫폼을 제공하는 마크포지드는 신규 3D 프린터 FX20와 ULTEM 9085 필라멘트 소재를 출시했다고 밝혔다.  FX20은 마크포지드가 생산한 3D 프린터 중 가장 크고 빠른 제품이다. 최대 200℃의 온도를 유지할 수 있는 가열식 빌드 챔버를 갖추고 최대 525mm×400mm×400mm 크기의 프린트가 가능하며, 스마트한 기능과 함께 출력 속도 및 처리량을 높여 거대한 부품도 빠르게 생산할 수 있도록 했다. 또한, 정밀한 센서를 기반으로 필요 시점에 한 번의 클릭만으로 부품을 제작할 수 있다. 마크포지드는 "기존 복합 소재 프린터보다 최대 8배 빠르며, 마크포지드 X7 프린터보다 5배 더 큰 파트를 프린트할 수 있다"고 설명했다.     ULTEM 9085 필라멘트는 내화성, 고성능, 열가소성 소재이며, 마크포지드의 독점 기술인 연속 섬유 강화를 결합하여 우주항공, 국방, 자동차, 석유 및 가스와 같은 까다로운 산업 분야의 고강도, 고내열성, 고성능 등의 요구 조건들을 충족시키는 파트를 제작할 수 있다. 마크포지드는 "ULTEM 9085 필라멘트와 FX20 3D 프린터의 연속 섬유 강화 기술을 결합하면 필요한 시기에 빠르게 정확하고 튼튼한 파트 제작이 가능하며, 전체 제조 공정을 효율적으로 바꿀 수 있다"고 밝혔다. 마크포지드의 샤이테럼(Shai Terem) CEO는 “FX20과 연속 섬유 강화 기능이 결합된 ULTEM 9085 필라멘트 출시를 통해 복합 소재파트를 보다 견고하게 생산할 수 있으므로 크고 튼튼한 기능성 부품 제작이 가능하며, 이는 제조 산업뿐만 아니라 항공 산업에서도 사용하기 적합하다”고 말했다. 조윤태 마크포지드 한국 지사장은 “FX20는 디지털 포지 플랫폼과 연속 섬유 강화(CFR) 기술을 가장 까다로운 산업 분야인 우주항공, 자동차, 방위 산업 등에 적용할 수 있도록 설계되었으며 기존 적층 제조 기술의 한계를 극복할 수 있는 복합 소재 3D 프린터이다. 마크포지드는 FX20을 통해서 3D 프린팅 기술을 다양한 산업 분야에서 활용할 수 있도록 적극 지원하여 제조 방식의 혁신화에 앞장설 것”이라고 전했다. 마크포지드는 2022년 하반기부터 FX20과 ULTEM 9085 필라멘트가 전세계에 공급될 것이라고 밝혔다. 국내에서는 마크포지드 공식 파트너를 통해 사전 구매 예약이 가능하다. 한편, 마크포지드는 지난 11월 16일부터 19일까지 독일에서 개최된 폼넥스트(FormNext 2021) 행사에서 FX20을 최초로 선보였다.

엘코퍼레이션은 11월 18일부터 20일까지 킨텍스에서 개최되는 '2020 인사이드 3D프린팅 컨퍼런스&엑스포'에서 폼랩의 최신 3D 프린팅 기기인 '폼3L'을 국내 소비자들에게 공개한다고 밝혔다. 폼랩의 국내 플래티넘 파트너사인 엘코퍼레이션은 폼랩 본사를 대표하여 이번 행사에 참가하면서, 폼랩의 신제품인 대형 SLA 3D 프린터인 '폼 3L'을 비롯해 '폼 3B'와 '폼3' 및 '폼 워시' '폼 큐어' 등 폼랩의 전 제품 라인업을 전시할 예정이다.     이 가운데 이번에 처음 국내에 소개되는 폼 3L은 기존 제품인 폼 3보다 크기가 더 커져 사용자들이 보다 다양한 용도로 3D 제조물을 출력할 수 있는 제품이다. 폼 3L은 제품 크기가 77.5×52×73.5㎝이며 이를 통해 출력할 수 있는 출력물의 최대 크기도 33.5×20×30㎝(가로×세로×높이)로 기존 폼 3보다 두 배 가량 크다. 뿐만 아니라 폼 3L은 폼 3와 동일한 레진(카트리지)을 쓸 수 있어 기존 폼 3 사용자도 레진을 상호 호환하여 사용할 수 있다. 엘코퍼레이션은 폼 1부터 폼 1+, 폼 2, 폼 3 등 지금까지 폼랩에서 출시한 모든 제품을 선보이는 전시공간도 마련해 폼랩의 기술 발자취를 관람객들이 볼 수 있도록 기획했다. 아울러 폼랩의 다양한 레진을 활용한 분야별 샘플들을 전시함으로써 덴탈, 엔지니어링, 디자인 등 각 분야 관계자들에게 폼랩 3D 프린터로 출력한 각종 출력물을 눈으로 확인할 수 있도록 할 계획이다.     한편, 엘코퍼레이션은 이번 '2020 인사이드 3D프린팅 컨퍼런스&엑스포' 행사에서 폼랩 부스와는 별도로 엘코퍼레이션의 자체 부스를 독립 운영하여 마크포지드, 얼티메이커를 비롯해 루고, 신트라텍, 스냅메이커 등 엘코퍼레이션이 유통, 판매하는 3D 프린터 전 라인업을 선보일 예정이다. 특히 신트라텍 S2, 스냅메이커 2, 루고 듀얼 등 신제품을 동시에 전시하여, 국내 소비자들에게 개인용부터 산업용에 이르는 해외 유명 3D 프린터를 한눈에 볼 수 있는 자리를 마련한다. 엘코퍼레이션의 임준환 대표이사는 "글로벌 3D 프린팅 솔루션업체 폼랩의 국내 유일 플래티넘 파트너인 엘코퍼레이션은 전문적인 지식공유와 교육을 통해 주요 산업분야에 3D 프린터 도입이 용이하도록 기술지원과 서비스를 아끼지 않겠다"며, "조만간 스마트 시스템을 구축해 다양한 분야의 고객들을 위한 맞춤형 관리 및 컨설팅도 진행할 예정"이라고 밝혔다.

3D 프린팅은 적층제조(Additive Manufacturing: AM), 쾌속조형(Rapid Prototyping: RP) 등 다양한 이름으로 불리고 있고, 사용 목적에 따라 의미를 분리하여 사용되기도 하지만, 여기서는 같은 의미로 ‘3D 프린팅’이라는 용어로 사용하기로 한다. 3D 프린터는 재미 있는 부분이 있다. 어떤 사람은 도깨비 방망이처럼 뚝딱하면 뭐든지 만들어진다고 신기해하고, 어떤 사람은 이미 한물갔다는 식으로 쓸모없다고 말하기도 한다. 2013년 버락 오바마 미국 대통령이 재선 연설에서 3D 프린터를 언급한 이후, 3D 프린터에 대한 엄청난 관심이 거대한 파도처럼 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 밀려왔지만, 몇 년 후 그 버블은 거의 꺼져버린 것 같아 보인다.  거대한 파도가 밀려오거나 파도가 잔잔하거나 바다 속은 항상 평온하게 물이 흐르고 있듯이, 3D 프린팅 산업은 버블이 꺼진 이후에도 계속 발전하고 있었다. 3D 프린터 판매는 증가하고, 새로운 기술이 등장하고, 새로운 업체들은 계속 진입하고 있었다. 이러한 최근 몇 년간의 3D 프린팅 산업 동향과 트렌드를 살펴보기로 하자.   3D 프린터 판매 동향 3D 프린팅(적층제조) 산업은 매년 성장을 거듭하고 있다. 홀러스 리포트(Wohlers Report)에 따르면, 지난 31년간 전세계 3D 프린팅 매출 성장률은 26.7%에 이르고 있다. 최근 2016년에서 2019년까지 4년간의 성장률은 23.3%이며, 2019년 전세계 3D 프린팅 매출은 전년 대비 21.2% 성장한 118억 달러로 발표하였다. 폼넥스트(Formnext) 전시회는 매년 독일 프랑크푸르트에서 개최되는데, 폼넥스트 2019 전시회는 3D 프린팅 역사상 가장 큰 단일 전시회로 기록되었다. 최근 몇 년동안 3D 프린팅 산업의 버블이 꺼지며 일반 대중의 관심에서 멀어지고 있는것 같지만, 일반소비자용이 아닌 산업용 장비로서 3D 프린팅 산업은 꾸준히 성장을 하고 있다. 폼넥스트를 포함하여 미국과 유럽의 대표적인 3D 프린팅 전시회은 매년 규모를 키우고 있으며, 대다수의 전문가들은 3D 프린팅 산업의 성장과 활용 분야의 확대가 지속될 것으로 예측하고 있다.    다양한 플레이어들의 3D 프린팅 업계 진입 투톱체제에서 멀티플레이어 체제로 변화 3D 프린터 제조업체의 쌍두마차로 오랫동안 3D 프린팅 업계를 이끌어온 스트라타시스와 3D시스템즈의 시장 점유율은 최근 5년 사이에 눈에 띄게 감소하였다. 홀러스 리포트에서 발표한 2015년과 2019년도의 3D 프린터 마켓 셰어 데이터에 따르면, 스트라타시스는 2015년 41.1%에서 2019년 16.6%로 감소하였고, 3D시스템즈는 같은 기간에 15.3%에서 10.3%로 감소하였다.      스트라타시스와 3D시스템즈는 지금도 3D 프린터 업계를 대표하는 업체이지만 시장 점유율이 감소세를 보이고 있는 원인 중 하나는, 전세계적으로 다양한 업체들이 3D 프린팅 시장에 진출하여 성장을 한 것이 아닐까 한다. 뛰어난 아이디어와 기술력으로 무장한 스타트업을 비롯해 GE, HP, 제록스(Xerox) 같은 대기업들도 3D 프린팅 산업에 뛰어들면서 점점 더 경쟁이 치열해지고 있다. 기존 강자인 스트라타시스와 3D시스템즈 같은 회사들은 시장을 지키고자 노력하고 새로 진입한 업체들은 생존과 성장을 위해 노력하면서, 전체 3D 프린팅 시장 규모는 성장하고 있다.        기존 대기업의 3D 프린팅 업계 진입 HP는 3D 프린터 제조에 많은 관심을 보여왔고 3D 프린팅 업계 진입 전에 여러가지 루머를 낳기도 했지만, 2016년 12월 자체 3D 프린터 개발과 함께 3D 프린팅 사업에 대한 장단기 계획과 대담한 포부를 내비쳤다. GE는 금속 3D 프린터 제조업체인 콘셉트 레이저(Concept Laser)와 아르캠(Arcam)을 인수합병하여 GE 애디티브(GE Additive)라는 조직을 신설하였고, 금속 3D 프린팅 분야에만 집중하고 있다. 세계 최고의 화학회사중 하나인 BASF(바스프)도 3D 프린팅 산업을 위한 새로운 조직을 신설하였으며, 이노필(Innofil), 스컬프티오(Sculpteo) 같은 회사들을 인수합병하는 등 3D 프린팅 회사에 대한 투자와 협업을 진행하고 있다. 제록스는 이들보다 조금 늦게 3D 프린팅 업계 진출을 선언하였다. 3D 프린팅 전시회에 참가하며 본격적인 비즈니스를 준비하고 있다. 제록스는 HP를 인수합병하려는 시도를 하다가 코로나19 등의 영향으로 인수포기를 선언하기도 하였다. 이렇게 대기업들이 3D 프린팅 산업계로 진출했다는 것은 3D 프린팅 산업의 성장 가능성에 대한 긍정적인 신호로 받아들일 수 있다. 시장 점유율이 독보적이던 두 회사의 영향력이 감소하고, 신규 진입하는 회사들이 증가하고, 전체 시장규모도 성장하는 추세가 천천히 진행되어 왔다. 현 시점에 이러한 것들을 한번쯤 짚어보고 갈 때가 된 듯 싶다.   소재업체의 사업 확장 화학산업은 장치산업이며 기간산업의 측면이 있어서 대형 화학회사들의 규모는 상당하다. 앞에서 언급한 BASF 역시 100년이 넘는 역사를 자랑하며 2019년도 매출이 593억 유로(약 80조 원)에 이르는 대기업이다. BASF는 빠르게 변화하는 3D 프린팅 시장에 대응하기 위해 빠른 의사결정과 애자일 스타트업처럼 운영할 BASF 3D Printing Solutions GmbH라는 회사를 신설하고, 인수합병과 투자 및 협업 활동을 활발하게 진행하고 있다. 2019년말에는 프랑스의 3D 프린팅 서비스 업체인 스컬프티오를 인수합병하였고, 이는 소재 이외의 다른 3D 프린팅 분야로 사업확장을 시도하는 것으로 보인다. 2019년에는 포워드 AM(Forward AM)이라는 자체 브랜드를 론칭하였다.     헨켈(Henkel)은 록타이트라는 기존의 브랜드를 활용하여 3D 프린터 레진 소재와 여러 후가공 장비를 개발하고, 관련 서비스들을 제공하고 있다. 에센티움(Essnetium) 역시 폴리머 소재 업체이지만, 고속 FDM 방식의 3D 프린터를 개발하여 주목을 받았다.    계속되는 투자 및 협업사례 데스크톱 메탈(Desktop Metal)은 2019년초 1억 6000만 달러의 추가 투자를 포함해 총 4억 3800만 달러를 투자받았고 기업가치는 약 15억 달러 정도로 평가받고 있다. 속도가 빠른 3D 프린터로 유명한 카본(Carbon)도 2019년에 2억 6000만 달러 이상의 펀딩을 받았고, 마크포지드(Markforged)도 8200만 달러를 투자받았다. 이외에도 에센티움이 BASF와 머티리얼라이즈(Materialise)로부터 2200만 달러를 투자받았고, 미국의 라이즈 3D(Rize 3D)는 1500만 달러를 투자 받는 등 유망한 스타트업을 중심으로 투자는 계속 이루어지고 있다. 에어버스와 파순 테크놀로지스(Farsoon Technologies)는 파트너십을 맺고 일반 항공기용 폴리머 소재 개발에 나섰으며, BASF와 임파서블 오브젝트(Impossible Objects)도 파트너십을 맺고 투자를 하였다.  HP는 스페인의 바르셀로나에 미식축구 경기장 3배 크기의 3D 프린팅 및 디지털 제조센터를 개소하였고, 올리콘(Oerlikon)도 미국 노스 캐롤라이나에 최신 시설을 오픈하였다.    3D 프린팅 서비스 업체의 서비스 확장 3D허브스(3Dhubs)는 초기에 3D 프린팅 서비스만 제공하였지만, 서비스 범위를 확장하여 CNC 머시닝 서비스, 판금 제조, 사출성형 서비스를 제공하고 있다. 조메트리(Xometry), 스컬프티오 등 일부 규모가 있는 3D 프린팅 서비스업체도 3D허브스와 같이 처음에는 3D 프린팅 서비스로 출발했다가 영역을 넓혀서 전통 제조 서비스까지 제공하는 경향을 보이고 있다. 회사의 제조 철학과 맞고 역량이 된다면, 3D 프린팅 서비스 뿐만 아니라 산업계에서 수요가 더 많은 전통 제조 영역으로 서비스를 확장하고 있는 추세이다. 아이머티리얼라이즈(i.materialise)와 셰이프웨이즈(Shapeways)같은 업체들은 여전히 3D 프린팅 서비스만 제공하고 있다.서비스의 범위는 다르지만, 3D허브스부터 셰이프웨이즈까지 여기서 언급한 모든 회사의 공통점은 온라인 기반으로 서비스를 제공하고 있다는 것이다. 그리고, 서비스 제공 범위가 특정 지역에 국한되지 않고, 대부분 글로벌 서비스를 제공하고 있다.    시제품에서 생산으로 3D 프린팅의 영역 확장 3D 프린터 제조업체들은 3D 프린터를 시제품이 아닌 최종 생산품 용도로 쓸 수 있도록 계속 노력해오고 있다. 신제품을 개발 및 생산하는 전체 비용에서 제품 디자인 및 시제품 제작에 5~10% 정도가 소요되고, 제품 생산에 90~95%의 비용이 든다고 한다. 현재의 3D 프린터 기술로 연속 대량생산을 하기에는 부족한 것이 현실이지만, 3D 프린터 제조업체의 입장에서는 많은 비용이 책정되는 생산 공정에 3D 프린터를 투입하기 위해 노력할 수 밖에 없는 것이다. 하지만 현재의 기술력으로도 우주항공, 자동차, 의료 등의 분야에서는 최종 생산품 용도로 3D 프린팅을 사용하는 사례가 꾸준히 나오고 있다. 성공적인 사례로 많이 인용되는 GE의 리프 엔진(LEAP engine) 연료노즐은 3D 프린팅을 활용하여 20개의 부품을 하나로 통합하였고, 이를 통해 25%의 무게 감소와 5배의 강도 강화를 이루었다. 미국 앨라배마에 있는 GE공장에서 2015년부터 2018년까지 3만 개의 노즐을 생산하였다.   ▲ GE의 리프 엔진 노즐 3만 개 생산 기념   BMW는 i8 로드스터(i8 Roadster) 자동차의 윈도우 가이드 레일(window guide rail)을 3D 프린터로 출력한 부품을 사용하여 경량화하였다.   ▲ BMW의 i8 로드스터   최종 생산품 용도로 3D 프린팅된 부품이 전년 대비 22.5% 성장한 14억 5000만 달러 정도 된다고 홀러스 리포트는 분석하고 있다. 금속 3D 프린터 출력물이 최종 생산품으로 사용이 가능한 것은 금속 출력물의 물성이 전통 제조방식으로 제작한 것과 비교해 손색이 없고, 툴링 과정이 필요없으며, DfAM(Design for Additive Manufacturing)같은 디자인 기법을 사용하여 경량화를 할 수 있기 때문이다. 우주항공, 의료, 자동차 산업에서 복잡한 구조에 소량생산 품목이고 가격이 고가인 제품이나 부품의 경우는 3D 프린팅을 사용하는 것이 경쟁력이 있다.   3D 프린팅을 위한 디자인, DfAM 3D 프린터를 활용하는데 있어서 DfAM의 중요성은 여러 해 전부터 계속 강조되어 왔다. 생산을 위한 디자인(DfM: Design for Manufacturing)이라는 개념에서 발전한 DfAM은 3D 프린팅의 장점을 잘 살릴 수 있는 디자인이다. 구체적인 기술요소로는 위상 최적화(topology optimization) 과 격자무늬 구조(lattice structure)를 꼽을 수 있다. 사용자는 부품이나 제품의 성능 목표치를 만족하면서 경량화와 부품 단일화(part consolidation)라는 이점을 얻을 수 있다. 3D 프린터가 생산용도로 활용되기 위해서 필요한 요소 중 하나가 DfAM일 것이다. GE, BMW 등 해외 업체들은 DfAM 기법을 적용한 디자인을 3D 프린터로 출력하여 최종제품으로 사용하고 있다.    금속 3D 프린팅의 현황 폴리머 소재를 사용하는 3D 프린터가 전체 3D 프린터 시장의 가장 큰 부분을 차지하고 있는 것이 현실이지만, 금속 3D 프린팅은 최근 몇 년 사이에 많은 관심을 받아왔고 3D 프린팅 시장에서 가장 성장률이 가파른 분야였다. 지난 2~3년간 가파른 성장의 여파인지 2019년 금속 3D 프린터 성장률은 약간의 숨고르기를 하는 양상을 보이고 있다. 전년 대비 1.3% 성장률에 그치고 있는데, 일시적인 포화현상으로 보는 시각도 있다.  폴리머 소재를 사용하는 3D 프린터의 출력물은 전통적인 제조방식의 생산품과 품질면에서 차이가 나지만, 금속 3D 프린터 출력물의 물성치는 전통적인 제조방식의 그것과 비교하여 비슷하거나 더 좋은 경우도 있다. 이러한 점이 금속 3D 프린터가 주목을 받는 이유일 것이다. 오랜 기간동안 파우더 베드 퓨전(Powder Bed Fusion) 방식의 금속 3D 프린터가 시장에서 주류를 이루어왔지만, 최근에는 데스크톱 메탈이나 마크포지드 등의 회사가 FDM 방식을 활용하여 금속 필라멘트로 출력하고, 디바인딩(debinding)과 소결(sintering) 과정을 거치는 방식의 금속 3D 프린터를 출시하였다. HP에서도 새로운 방식의 금속 3D 프린터인 HP 메탈 젯(HP Metal Jet) 프린터를 출시할 예정이라고 지난 2018년에 발표하였다.    ▲ HP 메탈 젯 3D 프린터   이렇게 다양한 방식의 금속 3D 프린터가 등장하였고, HP, 데스크톱 메탈, 마크포지드와 같은 새로운 금속 3D 프린터 제조사가 시장에 진출하였으며, 벨로3D(Velo3D)는 금속 3D 프린터로 출력할 때 획기적으로 서포트의 양을 줄이는 프로세스를 선보이기도 하였다. 금속 3D 프린터 시장에 신규 진입하는 이러한 업체의 제품이 시장에서 인정받고 계속 성장해 나갈지는 지켜보아야 할 것이다.   ▲ 벨로3D의 서포트프리(SupportFree) 출력물   3D 프린팅과 이기종 기술의 협업 인공지능(AI), 머신러닝(machine learning) 등의 기술은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 3D 프린팅 분야도 예외일 수 없다. MIT 출신들이 만든 잉크비트(Inkbit) 3D 프린터는 다중 소재를 사용할 수 있고, 사람의 눈 역할을 하는 비전 시스템과 머리 역할을 하는 머신러닝 기능을 탑재하여 통합하였다. 비전 시스템은 출력물의 각 레이어를 스캔하고 디자인 데이터와 비교하여, 불일치하면 그 다음 레이어에서 잘못된 점을 수정하고 보정하는 기능을 가지고 있다. 3D 프린터에서 반복 발생하는 에러는 머신러닝이 학습을 통해서 해결할 수 있다. 이 프린터의 머신러닝은 실수를 통해서 계속 배워나갈 것이므로, 출력을 할 수록 기능은 더 좋아지고 출력 실패율은 낮아질 것이다.    ▲ 잉크비트 3D 프린터   오토데스크의 AI 기반 제너레이티브 디자인(generative design) 소프트웨어는 사람이 디자인에 필요한 제약사항들을 제공하면, 클라우드 컴퓨터상의 인공지능이 수백 개에서 수천 개의 디자인을 제공해주며, 사람이 수정할 사항을 제시하면 인공지능은 다시 새로운 디자인을 제시해준다. 이런 식으로 사람과 인공지능이 협업하여 원하는 디자인을 만들어간다. 엔지니어 또는 디자이너와 인공지능이 함께 디자인과 설계를 하는 것이다. GE는 미국에서 3D 프린팅에 블록체인 기술을 적용한 특허를 출원하였다. 컴퓨터에서 디자인과 설계를 하므로 설계 데이터는 디지털 데이터로 저장된다. 디지털 데이터의 특성상 복사, 배포, 편집 및 악의적인 위변조도 가능하다. 3D 프린터의 사용이 늘어날 수록 데이터 보안의 필요가 커질 것이다. 이러한 위변조 방지 및 이력관리를 위해서 블록체인 기술을 사용하겠다는 것이다. 4차 산업혁명의 키워드 중 하나가 여러 기술의 융합이다. 3D 프린팅도 이러한 트렌드에 맞추어 인공지능, 블록체인, 바이오, 빅데이터, IoT(사물인터넷) 등의 기술과 융합하여 발전해 나갈 것이다.   ■ 송인보 3D 프린팅 관련 기술, 업계 제품 정보, 비즈니스 정보, 활용사례 등 정보를 전달하는 3D그루를 운영하고 있다. 다양한 3D 프린터와 3D 스캐너를 판매하고 3D 프린터 컨설팅, 강연, 교육을 하고 있다. 3D 프린팅 인적자원개발 협의체 운영위원으로도 활동하고 있다.   캐드앤그래픽스 2020년 7월호 특집기사에서 적층제조 트렌드와 기술에 대한 더 많은 내용을 볼 수 있습니다.  

금속 적층제조 기술은 대부분 금속 분말을 아토마이저 방식 등으로 급랭하여 구형화된 분말을 대부분 사용한다. Powder Bed Fusion(PBF)과 Directed Energy Deposition(DED) 방식이 대표적으로 널리 사용되며, 박판 기반형은 산업에서 활용도가 매우 낮다. PBF 방식은 금속 장비 중 판매 비율이 90% 이상 차지하고 있는데, 이는 부품의 복잡한 형상 구현이 가능하고 경량화하기에 유리한 방식이기 때문이다. 그러나 최근 합금화된 금속 와이어를 사용하거나(w-DED) 수지와 금속 분말을 혼합하여 필라멘트를 기본 소재로 하는 Material Extrusion(ME) 방식, 그리고 금속 분말을 일정한 두께로 도포하여 바인더를 선택적으로 뿌리는 방식인 바인더 제팅(Binder Jetting) 방식 등이 여러 회사에서 개발되어 시판 또는 출시를 앞두고 있다.   PBF 외 금속 적층의 새로운 트렌드 금속 적층 장비는 레이저, 전자 빔(Electron Beam), 플라즈마 등의 에너지를 사용하여 금속 분말 또는 금속 와이어를 직접 용융시켜 3차원 형상을 제작한다. PBF 방식은 복잡한 형상의 구현이 가능하여 우주항공, 메디컬, 자동차 부품 등에 다양하게 사용되고 있다. PBF 방식은 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 가지는 분말 베드에 수십 ㎛의 분말층을 깔고, 레이저 또는 전자빔을 설계 도면에 따라 선택적으로 조사한 후, 한 층씩 용융시켜 쌓아 올라가는 방식이다. PBF 방식은 SLS(Selected Laser Sintering) 또는 SLM(Selected Laser Melting), DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 등의 용어도 혼용되고 있으나 그 원리는 동일하다. DED 방식은 금속 분말을 주로 이용하나 최근 와이어를 사용하는 방식도 보급되고 있다.    와이어를 활용하는 DED 기술 DED 기술은 kW급의 집속된 열 에너지를 사용하여 소재의 용해 및 응고 과정을 통해 3차원 형상을 구현하는 적층기술이다. 즉 레이저빔과 같은 고에너지원의 조사(照射)에 의해 모재 표면에 형성된 용융풀(melt pool)에 외부로부터 분말 소재를 공급하여 급속용융과 응고과정을 거쳐 모재 표면에 새로운 층을 만들고, 이 층을 CAD 데이터로부터 산출된 공구 경로에 따라 반복적으로 적층하여 조형하는 기술이다.  와이어를 이용하는 w-DED 기술은 용접의 원리와 같이 와이어를 용융시켜 용융풀을 형성한 후 기계 가공으로 마무리하는 방법이다. 와이어를 사용하는 경우는 시간당 적층 속도가 대단히 빨라 독일, 미국 등에서 다양한 장비와 제품들이 시도되고 있다. PBF에 비교하여 형상 자유도가 떨어지는 단점이 있지만, 소재 가격도 분말에 대비하여 저렴하고 절삭가공에 비해 저비용으로 부품 생산이 가능하여 방산부품이나 우주항공 분야에서 성공사례가 잇따라 보고되고 있다. DED 기술의 최대 장점은 금속 제품의 조직이 치밀하여 강도 및 연신율 등 기계적 물성이 매우 우수하다. 그러나 복잡한 오버행(over-hang) 구조는 불가능하며, 내부의 중공화가 부분적으로 가능하여 경량화와 구조강성 향상을 위한 적층제조의 장점을 극대화하기는 어려운 단점이 있다.   그림 1. w-DED 방식으로 제작된 하우징. 형상 자유도에는 한계가 있으나 소재 가격이 저렴하고 적층속도가 빠르다.(Formnext 2019의 Gefertec 부스)   Binder Jetting 최근 금속 분말에 바인더를 선택적으로 분사하여 부품을 제조하는 BJ(Binder Jetting) 방식이 선보이고 있다. 이 기술은 엑스원(ExOne), 데스크톱 메탈(Desktop Metal), 엑스젯(Xjet), GE 애디티브(GE Additive) 등 무려 58개사에서 개발 중에 있다. 최근 플라스틱 장비의 대표주자인 HP와 스트라타시스(Stratasys)에서도 개발을 마무리하고 시판 예정으로 있어, 금속 장비 시장의 변화가 예상되고 있다. 이러한 BJ 방식은 전통적인 MIM(Metal Injection Molding: 금속사출성형)과 유사한 형태지만 금형이 필요 없다. MIM의 기본 원리는 바인더와 금속 분말 혼합물을 금형에 주입하여 탈지 후 소결하는 과정을 거친다. 이에 반해 BJ는 5~20㎛ 정도의 분말을 베드에 도포하고 노즐에서 액상 바인더를 레이어마다 선택적으로 분사한 후에 각 레이어마다 열을 이용하거나 별도의 오븐에서 경화한다. 성형 단계 이후에는 MIM과 마찬가지로 탈지(debinding)와 소결(sintering) 과정을 거쳐 최종 부품이 형성된다.  이 공정으로 적용될 수 있는 부품은 생산개수가 많은 소형 제품에 적용될 가능성이 매우 높아 전통적인 분말야금이나 MIM을 대체할 가능성이 높다. 그러나 소형 부품이 아닌 경우 탈지 과정에서 내부기공이 다수 존재하며, 고온/고압 등의 극한 환경에 적용되는 부품의 경우 기계적 강도값이 낮아 엔지니어링 부품에는 많은 한계가 있을 것으로 보인다.  PBF와 같이 금속 분말의 형상과 크기에 민감하지 않고, 고가의 레이저 소스가 필요 없어 장비 가격이 저렴하고, 부품 개당 제조 시간이 단축되어 대량 생산시 양산 가능성은 대단히 높을 것으로 보인다.   그림 2. Metal Injection Molding의 공정. BJ 기술을 활용하면 금속 분말에 선택적으로 바인더를 분사하여 금형 없이 대량생산이 가능해진다.   그림 3. BJ 방식으로 제작된 부품. 한 개의 베드에서 수십 개의 부품 제작이 가능하다.(Formnext 2019의 HP 부스)   Material Extrusion 이 방식은 ABS나 PLA 필라멘트를 사용하는 FDM 방식과 원리는 동일하다. 재료는 금속과 수지의 혼합물을 사용하는 MIM 방식과 유사하며, 통상 20%의 열가소성수지와 80%의 금속 분말을 혼합하여 압출 방식으로 제조된다.  이 방식은 데스크톱 메탈과 마크포지드(Markforged) 등에서 개발한 바 있으며 소재 형태나 적층 방식에는 약간의 차이가 있다. 수지와 혼합된 금속 필라멘트 또는 6mm 봉재는 적층시 필라멘트에 연성을 부여하기 위해 별도의 예열이 필요하고, 서포트를 위해서 세라믹 재료를 동시에 압출하기도 한다. 적층이 완료되면 탈지와 소결 과정을 거쳐 최종 제품이 완성된다. 소재 가격이 다소 고가인 것이 단점이나, 장비 구조가 단순하고 서포트 절단 과정이 쉽다. 기존 PBF에서 적층하기 힘든 자성소재나 구리 등과 같은 고열전도율 소재의 부품 개발이 보다 쉬울 것으로 여겨진다. 이 방식은 BJ와 마찬가지로 소결 과정에서 수축에 따른 기공 및 형상 정밀도에는 문제가 있으나 기능성 시제품, 지그&픽스처, 소형 금형 제작에는 활용될 가능성이 매우 높다.   맺음말 전세계 장비 판매량은 비교적 정밀하고 형상 자유도 구현에 유리한 PBF 방식이 월등히 많다. PBF 방식의 경우 우주항공 분야 및 의료, 산업용 부품에 널리 사용되고 있으나, 장비 및 분말 가격이 다소 높고 적층 속도가 낮아 산업화의 걸림돌이 되고 있다. 와이어를 사용하는 경우  PBF 분말 소재 가격의 절반 수준으로 방산 부품이나 중대형 산업용 부품에 활용될 가능성이 높다.  BJ와 ME의 경우 대형 제품을 제작하기에는 탈지와 소결 공정에서 수축이 일어나고 내부 기공이 문제가 되나, 강도가 중요시되지 않는 각종 지그나 자동차 부품 제작에는 대단히 유리할 것으로 보인다. 따라서 장비의 선택은 각 장비의 장단점과 대상 부품을 선정하여 신중하게 고려해야 것이다. 우리나라 기업과 정부가 3D 프린팅 산업이 본격적으로 뛰어든 것은 불과 6년 남짓한 짧은 역사를 가지고 있다. 많은 전문가들이 적층제조 산업은 기술 출현기를 넘어서 대량생산을 위한 전환기에 있으며, 10년 내 3D 프린팅 기술로 만든 제품이 광범위한 부품에 적용되는 ‘안정기’가 도래할 것으로 예상하고 있다. 우리나라가 선진국과 기술격차가 크다고 하지만 아직 선점되지 않은 많은 분야가 존재한다. 기술 선점이 가능한 유망 기술 분야에 정부의 정책 노력과 더불어 기업의 역량이 집중된다면, 3D 프린팅 산업의 저성장을 넘어 한국이 3D 프린팅 강국으로 올라설 날도 멀지 않을 것이라 기대해 본다.     강민철 3D프린팅연구조합 상임이사     캐드앤그래픽스 2020년 6월호 특집기사에서 적층제조 트렌드와 기술에 대한 더 많은 내용을 볼 수 있습니다.