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[인쇄계2014.01] 드루파(Drupa) 2016 Special Report

_해외인쇄전시 리포트_/DRUPA

by 월간인쇄계 2014. 5. 8. 09:48

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혁명적인 제품의 기술들 대부분이 빅 플레이어들의 중요한 인풋(input: 어떤 산업 부문이 재화나 서비스를 만들기 위해 원자재, 노동력 따위의 생산 요소를 투입하는 일을 가르키는 경제 용어) 없이 탄생되어 왔듯, 3D 프린팅 기술 또한 그러하다. 그 시작은 몇몇 연구원들로 부터, 작은 창업자들로 부터 그리고 3차원적인 것에 대해 그들의 차고에 틀어 박혀 실험하던 사색가들로 부터 시작됐기 때문이다. 다른 모든 기술적인 혁명과 3D 프린팅 기술 개발의 공통점이 있다면, 그 ‘운동’이 초기 주창자들의 열성으로부터 성장한 것이라는 것인데, 3차원적인 것의 경우에 있어서는 보완적인 오픈 소스 커뮤니티와 함께 일했던 중년 남성의 기술 애호가들에 의해 일어나게 되었다. 자기복제기계의 승리에 대한 기술적 열성가들, 즉 ‘대량생산’에 의해 지배되었던 생산 수단을 다시 찾아오고자 했던 사회적 이상가들이 그 꿈을 즐기면서 시작된 것이다. 종국에는 골드러시와 같은 낙관주의적 성향과 더불어 새로운 세대의 의기양양함이 감지되는 많은 젊은 사업가들이 시급히 그들의 오픈 소스 아이디어를 중도에 버려버리고 기업 세계에 합류해 뛰어듦에도 불구하고 말이다.
3D 인쇄의 역사는 그리 새로운 것은 아니다. 인터넷이 세상을 바꾸기 훨씬 이전부터, 산업용 애플리케이션을 위한 레이저 기반의 공정개발이 이루어 졌으며, 프로토타입과 모델 제작을 위해, 제한적인 수의 공작물과 건물 구성 요소를 제작하는데 이미 사용되어 왔다. 이러한 표준 사출 성형 공정의 예 이외에도 3D 프린팅은 절단, 박음 및 천공 작업과 같은 다양한 작업과 함께 노동 집약적인 지그(절삭 공구를 정해진 위치로 유도하는 장치)의 셋업을 생략할 수 있다.  
부정할 수 없는 사실은 3D 혁명의 사회적, 경제적 영향이 인식되고 있다는 것이다. 제품의 수와 종류는 거침없이 확장해 나가는 반면, 그 수명 주기는 짧아지고 있는 시대에 의사가 주문한 데로 타의 추종을 불허할 정도로 정교하게 복잡한 물체를 쉬지않고 생산해 낼 수 있는 인쇄 로봇이 존재하는 것이다.
특히나 공구 시스템 기술, 건축 부품 생산, 의료 기기 기술 및 소비재 산업에 있어 3D 인쇄 기술은 대단히 중요한 위치를 차지하고 있다. 이러한 이유로, 지난 2013년 10월 뒤셀도르프 박람회와 VDMA는 3D 제조 및 인쇄를 K2013(플라스틱 및 고무 국제 박람회)에서 론칭 하기로 했다.
앞으로 뒤셀도르프 박람회는 산업적 관측자의 입장에서 3D 인쇄와 관련된 모든 전시 업체들을 포함시킬 예정이다. 3D 제조 + 인쇄와 관련된 박람회는 오는 2014년 11월 12일 부터 14일까지 개최되는 COMPAMED 와 11월 12일부터 15일까지 개최되는 MEDICA, 2015년 6월 16일부터 20일까지 개최되는 GIFA, METEC, THERMPROCESS, 그리고 NEWCAST가 있을 예정이며, 이에 이어 drupa가 2016년 5월 31일부터 6월 10일까지 개최될 예정이다.
 
3D 혁명의 결과
3D 인쇄는 전통적인 종래의 공정을 대체, 변경하며 그 영향력을 발휘하는 것 뿐만 아니라 고체 프로토타입과 생생한 패턴의 직접 생산 등 많은 장점을 제공함으로써 혁신 과정을 가속화 해 나갈 것이라 예측되고 있다. 가전 분야에 있어 대량 생산품의 단가는 항상 개별 생산품의 단가보다 낮지만, 그럼에도 불구하고 제조 공정의 일부가 최초 마진으로 일반 소비자들로 이동할 가능성이 있다. 이러한 독립적인 제조업체들은 3D 기술 이외에도 재료와 지원 등을 필요로 하므로 기존 경제에 손상을 입히지 않으며, 동시에 새로운 브랜드의 사업 분야를 생성하게 될 것이다. 예를 들면, 3D 인쇄에 투자를 꺼리는 이들을 위한 인쇄 서비스 등을 포함해서 말이다. 초기에 섬유에 디지털 인쇄를 하는 비용이 평방미터당 얼마나 비현실적인 가격이었는가를 기억할 수 있듯 3D 프린팅 또한 초기 투자자들의 두터운 중간 이윤이 기대된다.  
 
출생의 진통
HP는 3D 인쇄 사업에 뛰어든 최초의 대규모 인쇄 제조사다. 2010년과 2012년 사이, 이 미국의 IT 회사는 이스라엘계 미국 업체인 스트라타시스(Stratasys)와 제휴를 맺었다. 그 결과 더 이상 시장에 존재하고 있진 않지만, HP Designjet 3D 및 HP Designjet Color 3D가 탄생하게 되었다. 현재 HP는 두 번째의 새로운 모험을 시작할 준비가 되어 있다. HP의 CEO인 매그 위트만(Meg Whitmann)씨는 이러한 출시를 알리는 성명을 발표했다. “3D인쇄는 아직 유아기를 벗어나지 못하고 있다. 그럼에도 불구하고 우리가 매진할 수 있는 아주 훌륭한 기회를 갖고 있으며, 2014년 중순쯤에는 뭔가 보여줄 수 있는 것을 발표할 수 있을 것이다” HP의 확신에 찬 발표에 이론의 여지가 있을 수도 있겠지만, 위트만씨가 강조했던 것은 실질적인 매출 흐름은 아직 요원하다는 것이다. 그리고 사실, 인내가 필요한 것이 보통이다. 3D 인쇄의 효율적인 비용 때문만이 아니더라도 인쇄 원자재라든가 등등의 다른 많은 것들이 아직 도달할 수 없는 범주에 남아있기 때문이며, 각양 각색의 여러 선택이 아직 아쉬움으로 남아있기 때문이다. 이와 더불어, 현재 가능한 기계들은 고통스러울 정도로 느린 페이스를 갖고 있다는 것이다. 매그 위크만씨는 이를 이렇게 묘사했다. “하나의 병을 인쇄하는 것에 아마도 8~10시간이 소요될 수 있을 것이다. 모든 것이 흥미롭지만 이는 풀이 자라나는 것을 바라보고 있는 것과 같다” 이러한 산고의 희망은 곧 과거의 일이 될 수 있을 것이다. 3D인쇄는 그 몽상을 과대 광고하는 것 이상으로, 생산 기술의 진정한 혁명이기 때문이다.

 

스트라타시스 모조(Stratasys mojo) : 스트라타시스의 FDM 3D 프린터 모조는 전문가 영역에 있어 가장 작은 3D 프린터이다.


현 시점에 있어 3D 인쇄는 대부분 CAD 지원 레이저 커터나 선반, 또는 사출 성형 기계에 제한되어 있으나, 새로운 아이디어는 시간이 흐르면서 모든 산업에 걸쳐 혜택을 안겨다 줄 것으로 기대되고 있다. 3D 인쇄는 인쇄를 교회법으로 비유하자면, 레터프레스와 오프셋, 그리고 디지털 인쇄를 잇는 네번째 기둥으로 자리잡아 나갈 것이다. 그러므로 중도에 그 가치를 재는 것은 금물이다. 고등학교, 직업 전문학교 수업, 전문 협회, 그리고 특히 회사에서 3D 프린팅에 주목하고 있다. 온라인 인쇄 샵은 크리스마스 트리 장식품이나 커피 머그컵과 같은 가장 이상한 물체들을 인쇄하고 있다. 특정 물체는 고객의 지시에 따라 제조하는 것이 맞다. 왜냐하면 이미 인프라와 숙련된 노동자들이 적재적소에 있기 때문이다. 그리고 실제적인 후한 이익 또한 거기에 있다. 그러므로 이제는 뿌린대로 거둘 수 있는 사업모델을 정의하고 연마할 때인 것이다. 이러한 잠재 가능성은 스트라타시스의 주가를 살펴보면 알 수 있다. 10년 전만 하더라도 $7.58에 거래되던 주가는 오늘날 $114로 변화되었기 때문이다. 그리고 앞으로 그 주가가 어떻게 변해 갈는지 그 끝은 아무도 짐작할 수 없다.
 
시장 조사
3D 프린팅 분야에 발을 담그기는 상대적으로 쉽다. 초보자들을 위한 빌딩 세트 및 장치는 약 300유로면 구매할 수 있다. 전문가를 위한 기계는 3,000 유로를 웃돈다. 이러한 장비들은 가격적인 면에 있어 부담이 될 수는 있으나 산업용으로 잘 적용해 사용 될 수 있다. 아날로그로부터 2D 프린팅 장비와 같이 3D 프린팅 부문 또한 가정용, 전문가용, 그리고 산업용 부문의 카테고리를 갖고 있다. 현재 전 세계 24개의 제조 업체들이 3D 프린팅 분야를 위한 솔루션을 제공하고 있으며, 이들 대부분은 영국 배스 대학의 혁신 연구를 위한 프로젝트를 진행했던 안드리안 보이어(Andrin Bowyer) 교수의 렙랩(RepRap) 프로젝트에 영감을 얻었다. 

 

▲ 렙랩 다윈(Reprap_Darwin):렙랩(RepRap)의 1.0버전으로 다윈이라 불린다. 2008년 5월 모든 자체적인 플라스틱 건물 조성을 최초로 복제했다.▲ 안드리안 보이어(Adrian-Bowyer) :디자인 엔지니어이자 수학자인 안드리안 보이어는 1951년 출생했으며, 배스 대학에서 기계공학을 가르치고 있다. 그의 2004년 성명서인 ‘돈 없는 부’가 렙랩(RepRap) 운동을 가져왔다.


렙랩(RepRap)은 고속 조형 복제기(Replicating Rapid-Prototyper)을 의미하며, 3D 프린터는 보이어 교수가 이것의 빠른 확산을 위한 목표로 GNU general public license로 배포한 청사진이다. 얼티메이커(Ultimaker)와 매키박스(Makibox)와 같은 업체들은 이러한 발자취를 따르고 있다.
3D 프린터 메이커 가운데 가장 잘 알려진 미국 뉴욕의 메이커봇(Makerbot)사는 비영리 기구였다. 2013년 이래 이 기구는 스트라타시스의 자회사가 되었다. 현재 3D 프린터 모델인 리플리케이터 2(Replicator 2)를 출시했는데 이 모델은 이전의 모델들과는 달리 오픈 소스 매트릭스를 사용하고 있지 않다. 영국의 제조업체인 비츠프럼바이츠(Bits from Bytes) 또한 매각 되었다. 이 회사는 오픈소스 하드웨어 랩맨 다윈(Rapman Darwin)의 상업용 버전인 3D 프린터 랩맨(RapMan)을 시작으로, 2010년 10월에는 소비재 기업 부문에 있어 리더인 미국 업체 3D 시스템즈에 의해 인수되었다. 사우스 캐롤라이나에 기반을 둔 이 기구는 최근 사업을 위해 전력을 다하고 있다. 록힐의 워터폴드 비즈니스 파크에 위치한 연구와 생산 자원 본공장의 수용력이 한계에 달해 3D 시스템즈는 다른 곳에 133개의 새로운 일자리를 마련할 계획이다.
스트라타시스는 3D 프린팅 전문 분야에 있어 반론의 여지 없는 세계적인 리더다. 이 업체는 두 개의 본사 이든 프리(미국 미네소타지역)와 레호봇(이스라엘)에 6개의 지점과 같이  보유하고 있으며, 이 가운데 하나는 독일 바덴바덴 근처에 있는 레인먼스터에 위치하고 있다. 스트라타시스의 제품 범주는 인기있는 가격대의 데스크탑 3D 프린터로 부터 시작해 대형의 최신 3D 프로덕션 시스템에 이르기까지 다양하다. 150여 포토폴리머와 열가소성 플라스틱 등으로 특수 재료의 가장 큰 구색을 갖추고 있기도 하다.
레이저 소결 부문에 있어 산업용 어플리케이션의 세계적인 리더는 뮌헨과 바바리아 근처 크라일링에 위치하고 있는 EOS라는 업체다. 이 업체는 한스 랜저(Dr. Hans J. Langer)박사와 한스 스테인비클러(Dr. Hans Steinbichler) 박사에 위해 1989년 설립 되었으며, MTU, EADS, 다이머, 그리고 BMW와 같은 고객사의 생산 사이트를 위해 3D 프린터를 납품하고 있다.
중국은 2003년 베이징에서 설립된 타이어타임(TierTime)이라는 업체를 통해 3D 인쇄 산업을 지원하고 있다. 이 업체의 장비는 Inspire라는 이름으로 판매되고 있다.
지금까지 열거한 내용을 요약하자면, 하이엔드 제품이건, 작은 스케일의 시리즈이건, 어떤 종류의 제품이건 간에 3D 프린터의 역량은 상상할 수 있든지 그리고 아직까지 상상할 수 없든지 간에 많은 작업들을 수행하기에 이미 충분히 발전되어 있다는 것이다.  

 

▲ 3D 시스템즈의 3D-Printer CUBE 381000: 3D시스템즈에 의한 큐브는 한 번의 오퍼레이션으로 두 재료로의 인쇄가 가능하다. $1,600에 판매되고 있다.▲ 메이커봇-리플리케이터2(Makerbot-Replikator2) :메이커봇(MakerBot)이 개발한 3D프린터 리플리케이터2. 현재 약 1,890유로에 판매되고 있으며, 2X 모델은 ABS plastics으로 2,290 유로에 판매되고 있다.


 
하나의 원리, 많은 공정
3D 프린팅은 또한 ‘고속 성형 기법’ 또는 레이어링 원리를 기반으로 한 ‘첨삭가공’으로 알려져 있다. 첨삭가공은 여러 액체나 분말과 같은 물질로부터 층층을 만들어 쌓아 물체를 인쇄하는 것이다. 이 코스에 있어 화학적 그리고/또는 물리적으로 침전물의 경화 그리고/또는 용해 공정이 일어난다. 이러한 이유로 전형적으로 사용되는 재료는 인공 수지, 플라스틱, 금속, 세라믹, 그리고 종이이다. 제조업체들은 현재 여럿의 3D 인쇄 공정을 사용하고 있는데, 몇 개의 특허의 변형을 제외하고는 그 기본 원리는 모두 비슷하다. 채택된 것 가운데 가장 주목할만한 공정은 선택적인 레이저 용해, 금속을 위한 전자 빔 용해, 플라스틱을 위한 선택적인 레이저 소결, 스테레오 리소그래피, 디지털 라이트 공정, 포토폴리머를 위한 폴리젯 모델링, 그리고 열가소성 수지를 위한 융해된 침적 모델링 등이 있다. 부분의 3D 프린터는 단일 형태의 재료 또는 블랜드 된 종류의 것을 다루고 있지만, 각기 다른 경도와 컬러를 갖는 플라스틱을 사용한 복합 인쇄 공정이 테스트 되고 있기도 하다. 산업의 작은 거인 스트라타시스는 용해에 의한 다양한 레이어링, 즉 FDM(fused deposition modeling-융해된 침적 모델링) 기술에 있어 특허를 갖고 있다. FDM 공정은 스프레이 노즐로 열가소성 플라스틱 아크릴니트릴-부타디엔-스티롤(ABS)의 섬세한 반액체 가닥을 녹여, 레이어 위에 레이어를 만들어 쌓아 결과적으로는 최종 객체의 모양을 만들어 내는 것이다. 폴리젯(PolyJet) 기술은 UV 라이트 아래서 즉각적으로 경화되는 감광성수지를 다루는 것으로 사출 성형에 의해 만들어진 제품과 구별이 된다.


안드리아 콘(Andrea Köhn) :
보텔 그래픽 커뮤니케이션(Bötel Graphic Communication) press office and marketing fort he printing industry; http://www.pr4print.de)

참고사이트
•Bits from Bytes www.bitsfrombytes.com
•Adrian Bowyer en.wikipedia.org/wiki/Adrian_Bowyer
•3D Systems www.3dsystems.com
•EOS www.eos.info
•Makerbot www.makerbot.com
•Makibox makibox.com
•RepRap-Projekt de.wikipedia.org/wiki/RepRap
•Stratasys www.stratasys.com
•TierTime Technology www.tiertime.com
•Thingiverse www.thingiverse.com
•Ultimake www.ultimaker.com
•ZCorporation www.zcorp.com


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