최근 3D프린터가 급속히 주목받고 있다.
3D프린터는 적층가공(Additive Manufacturing)이라는 새로운 기술을 활용해 디지털 데이터로부터 직접 다양한 조형물을 만드는 것으로, 1950년대부터 계속되고 있는 디지털 제조기술의 발전을 한층 가속화할 것으로 기대되고 있다.
3D프린터 기술은 ①정밀한 공작기계로서의 발전 가능성, ②개인을 포함해 폭넓은 주체의 제조도구로서의 발전 가능성이 높이 평가되고 있다.

개발·제조 프로세스 효율화 기대
적층가공기술은 정밀한 공작기계로 발전할 가능성이 있어 제조 프로세스 및 생산제품에 혁신을 초래할 것으로 기대되고 있다.
프로세스 혁신으로는 ①시험제작·설계의 신속화, ②생산성 향상, ③자원 절약 효과가 기대되고 있으며, 특히 시험제작·개발 프로세스에서 코스트절감, 개발기간 단축으로 연구개발이 효율화될 것으로 예상되고 있다.
3D프린터로 실제 조형물을 제작해 반복적으로 디자인을 확인할 수 있고, 테스트용으로 소량만 필요한 부품을 신속하게 제조할 수 있어 형상·성능 확인 기간을 단축할 수 있기 때문이다.
또 복수 부품의 상호작용을 확인해 신속하게 세부적인 조정까지 실시할 수 있어 재작업을 줄일 수 있고 마케팅에 조형물을 활용할 수 있어 고객과의 의견차이를 좁힐 수 있을 것으로 기대되고 있다.
제조 프로세스도 자동차, 가전 등 양산제품은 금형 제조 부문과의 사전 커뮤니케이션을 통해 시험기간을 단축할 수 있고 조립 작업성을 사전에 확인해 부품 설계를 변경하지 않는 등 리드타임이 단축될 것으로 예상되고 있다.
또한, 3차원 수관 등 고기능 금형을 이용해 생산효율도 향상될 것으로 파악되고 있다.
보청기를 비롯한 주문제작 의료기기 등은 정밀도가 향상됨에 따라 재조정이 줄어들 가능성이 높게 나타나고 있다.
적층가공기술이 가지고 있는 조형의 신속성·직접성을 발휘하는 용도는 오래전부터 신속 시제품화(Rapid Prototyping) 명칭으로 활용되고 있으나 소재의 다양화, 정밀도·속도 향상 등 적층가공기술 발전상황에 따라 편리성이 더욱 향상될 것으로 기대되고 있다.

자동차·항공기 중심으로 적용 확대
최근에는 시험제작용 뿐만 아니라 부품 등을 적층가공기술로 직접 조형하는 사례가 증가하고 있다.
구체적으로는 ①형상, 내부구조의 복잡화에 따라 원래 복수의 부품을 조합해 실현했던 구조를 한 번에 만들 수 있고 ②인공뼈, 장기모형 등을 비교적 손쉽게 제조할 수 있으며 ③소량생산제품도 코스트 합리성을 바탕으로 세밀하게 커스터마이징해 연속 생산할 수 있는 장점을 활용해 지금까지 불가능했던 부품을 공급하는 등 혁신이 일어나고 있다.
자동차·이륜차 분야에서는 배기 매니폴드(Exhaust Manifold) 등 복잡한 형태의 부품, 소량 생산하는 고급자동차, 레이싱카 등 특수차량의 부품 등, 항공기 분야에서는 주로 엔진의 터빈 블레이드, 연료노즐, 파스너(Fastener) 등, 의료 분야에서는 임플란트, 의수·의족, 보청기, 장기모형 등을 중심으로 활용될 것으로 예상되고 있다.
생산·보관 코스트가 높은 자동차, 가전 등의 교환용 부품도 코스트 절감을 목표로 적층가공기술을 활용할 것으로 판단된다.
아울러 3D프린터는 폭넓은 주체의 제조도구로 발전할 것으로 평가되고 있다.
개인이 직접적으로 쉽게 이해할 수 있을 뿐만 아니라 자택, 사무실에서 데이터를 손쉽게 실체화할 수 있고, 즉흥적인 아이디어를 바로 구체화할 수 있기 때문에 개인 뿐만 아니라 다양한 주체가 활용할 수 있어 조형물을 통한 커뮤니케이션, 아이디어 창출이 가속화될 것으로 예상되고 있다.
또 높은 네트워크와 친화성을 바탕으로 개방된 개발환경에서 제조할 수 있는 시스템이 구축됨에 따라 산업 및 사회에 혁신을 초래할 가능성이 있다는 의견도 제기되고 있다.

소재 관련기술도 연구개발 활발
3D프린터는 소재의 다양성이 발전을 좌우할 것으로 예상되고 있어 재생의료 등에 사용할 수 있는 생체 친화성이 높은 소재, 도전성 있는 소재 등 다양한 분야에서 연구가 진행되고 있다.
다양한 소재를 이용한 적층가공기술이 실현되면 최종제품에 대한 응용 가능성도 확대될 것으로 기대되고 있다.
이밖에도 하나의 부품에 복수의 소재를 조합하는 경사구조 기술, 같은 소재를 이용해 적층방법을 변형하는 기술 등을 통해 지금까지와는 다른 성질을 발현하는 기술 연구개발이 진행되고 있어 장기적으로 적층가공기술 활용영역이 확대될 가능성이 높아지고 있다.

내·외부적 협업을 통한 대응 필수
적층가공기술의 발전 가능성은 제조업 경쟁력과 부가가치화 관점에서 두가지 방향성을 제시하고 있다.
첫번째는 정밀 제조를 통한 부가가치화로 제조 프로세스의 디지털화에 따른 영향을 고려해 대응해야할 것으로 파악되고 있다.
자동차, 항공기, 의료 분야에서 디지털 제조기술을 이용해 정밀하게 제조하기 위해서는 다양한 데이터, 경험치를 축적해 설계정보를 고도화하고 재현 가능한 조직으로 연결하는 능력인 데이터 통합력이 중요한 것으로 판단되고 있다.
데이터 통합력은 적층가공기술의 활용영역이 확대됨에 따라 설계정보에 포함해야하는 데이터 양이 늘어나면서 중요도가 점차 높아지고 있다.
이에 따라 정밀한 부품을 적층가공장치로 제조할 수 있는 가능성을 높이기 위해서는 설계와 제조현장이 더욱 밀접하게 연계해 정보를 교류하는 것이 요구되고 있다.
두번째는 적층가공장치를 통해 제조영역이 넓어짐으로써 발생하는 부가가치화로, 세계시장의 다양한 니즈를 확보하기 위한 협업·네트워크화가 중요한 요소로 파악되고 있다.
구체적으로는 기간부품이 공통된 정보가전 등을 중심으로 대규모 자본과 설비를 보유하지 않은 신규기업이 참여해 다양한 아이디어를 조형화함으로써 적정규모의 소비시장을 개척할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이에 따라 메이저 뿐만 아니라 개인, 벤처·중소기업 등이 협력해 부가가치를 향상시키는 것이 중요한 것으로 파악되고 있다.
또 제조업의 경쟁력·수익력을 강화하기 위한 산·관·학 협력이 중요해지고 있다.
우선 정밀한 3D프린터의 활용 가능성을 열기 위해서는 금속적층장치, 소재 등의 기술을 개발해 수요처가 쉽게 이용할 수 있는 기반을 확립하는 것이 가장 중요한 것으로 판단되고 있다.
일본 경제산업성은 2014년 「3차원 조형기술을 중심으로 한 제조 혁명 프로그램」을 시작해 세계 최고 수준의 3D프린터 기술을 개발하기 위한 대책을 가속화하고 있다.
「신제조연구회」는 적층가공기술의 경제적 파급효과가 2020년 1700억달러 이상에 달할 것으로 추산하고 있다.
글로벌 경쟁이 치열해지고 있는 가운데 다양한 가능성을 지닌 적층가공기술을 통해 산업 및 관련기업의 경쟁력을 향상시키기 위해서는 금속가공 노하우 등과 함께 새로운 툴을 적극 활용하는 것이 요구되고 있다.