㈜더블에이엠 황혜영 대표(사진. 여기에)

 

지난 11월 18일부터 20일까지 일산 KINTEX에서 ‘2020 Inside3D Printing Expo & Conference’가 개최됐다.

이번 컨퍼런스에서 적층가공 솔루션 및 응용서비스 분야 전문업체인 ㈜더블에이엠 황혜영 대표가 ‘3D Printing Solutions For Smart Manufacturing’을 주제로 기조연설을 했다.

황 대표는 3D 프린팅 생태계의 확산을 숙명으로 더블에이엠을 창업했다고 서두를 열고, “여러분은 스마트 제조에 대해 어떤 이미지를 갖고 있습니까?”라고 화두를 던지는 말로 발표를 시작했다.

다음은 황 대표의 발표내용을 정리한 것이다.

 

 

이날 황 대표는 ‘스마트 팩토리를 위한 3D 프린팅 솔루션’이라는 주제로 3D 프린팅 기술과 적용 분야, 3D 프린팅 기술의 적용이점 및 스마트 공장의 사례에 대해 자세하고 알기 쉽게 발표를 진행했다.

스마트 제조라는 것은 여러 개의 프로세스가 연결을 통해서 하나로 통합된 심리스한 프로세싱이라고 생각한다.

최근 스마트 제조 및 인더스트리 4.0에 대한 관심도가 높아지고 있는 가운데, 3D 프린팅이 그 기초기술로 주목을 받고 있다.

 

스마트 제조를 가능하게 하는 3D 프린팅

 

산업혁명 이후 제조 자동화에 의한 대량생산을 통해 단일화된 제품을 고객에게 배송하는 것이 제조업의 경쟁력이었다면, 현대사회에서는 다양한 고객의 니즈를 좀 더 적극적으로 반영한 세분화된 고객맞춤형 솔루션을 어떻게 빠르게 현실화하느냐가 제조업의 화두가 되고 있다.

서플라이체인(공급망) 또한 급변하고 있다. 기존 공급망은 중앙집중화된 제조섹터에서 제조되어 다시 여러 업체를 통해 고객에게 전달되는 형태였다. 이런 공급망이 유통의 단계를 축소하기 위해, 유통과 제조를 분리하고 유통의 단계를 축소하기 위한 형태로 가다가 현재 공급망은 아주 많이 달라져 있다.

 

좀 더 비용효율적인 생산체계를 구축하고, 생산시간을 단축하는 유통망을 확보하기 위해 경쟁력이 집중되고 있다. 다양한 고객의 니즈를 반영할 수 있고 유통채널을 축소해서 고객에게 얼마나 빠르게 제품을 딜리버리할 수 있느냐가 핵심 화두가 되고 있다.

한국의 A사가 현지 공장에서 제조데이터를 미국에 있는 공장에 직접 전송하고, 미국에서 직접 제조를 하여 미국에 있는 고객사에게 직접 딜리버리 하는 형태의, 조금 더 고객의 니즈를 반영한 다양한 어플리케이션을 적용한 제조체계의 생산망이 구축되고 있는 상황이다.

 

이러한 많은 변화를 가능하게 한 기술에는 3D 프린팅이라는 기술이 접목되어 있다. 스마트 제조를 가능하게 하는 3D 프린팅에 대한 시장의 예측 결과는 각 기관마다 다르다. 월러스(Wohlers)에서 2020년에 발표한 자료를 보면, 적층가공 제조를 시제품 제작이나 생산도구, 엔드유저 파트까지 아우르면, 그리고 서비스와 소프트웨어, 하드웨어, 모든 판매를 아우르는 전체적인 시장규모는 2019년 기준으로 15.8 빌리언 달러를 형성했다. 향후 5년간 3D 프린팅이 메인역할을 하고 있는 적층가공 시장규모가 35.6 빌리언 달러까지 증가할 것이라고 월러스에서 발표했고, 기타 기관에서 발표한 자료에 의하면 이 시장은 연평균 성장률이 20% 이상을 상회하는 상당히 높은 성장률이 예측되고 있다.

시장규모를 확장하는데 메인 역할을 하는 3D 프린팅 기술에 대해서 살펴보겠다.

 

적층제조는 기존의 절삭이나 가공을 통해서 생산하지 못했던 파트들을 생산할 수 있도록 도와주는 솔루션

 

적층제조라고 하는 3D 프린팅은 3D CAD 데이터를 기반으로 재료를 적층하여 물리적 객체를 제조하는 프로세스다. 엔지니어 설계자가 3D 소프트웨어를 이용해서 3D 데이터를 일정한 두께의 층으로 얇게 적층되는 시스템, 즉 3D프린터에 입력하게 되면 3D프린터가 입력된 데이터를 기반으로 해서 3차원 형상을 만들어낼 수 있게 된다. 프린팅을 완료한 후에 특정처리를 거치게 되면 적층제조를 실현할 수 있는 간단한 프로세스가 완성이 된다. 적층제조는 제품 디자인에 대한 설계의 자유도를 높여주고, 기존의 절삭이나 가공을 통해서 생산하지 못했던 파트들을 생산할 수 있도록 도와주는 솔루션이다.

 

주요 3D 프린팅 기술

 

현재까지 개발돼서 상용화되어있는 3D 프린팅 기술은 수도 없이 많다.

3D 프린팅 기술은 그 적층방식과 재료의 형태, 그리고 제조의 형태나 적층방법에 따라 기술이 다양화되어 있는데, 각 제조의 어플리케이션, 적용분야에 따라서 어떤 기술이 가장 유리한 적층제조를 실현할 수 있는가가 결정될 수 있도록 되어 있다.

 

현재 시장에서 가장 많이 활용되고 있는 3D 프린팅 기술은 SLA, SLS, FDM 이렇게 3가지 방식이다.

3D 프린팅 기술을 주로 적용하는 분야는 크게 3가지로 나눌 수 있다. 시제품, 제조 보조 도구, 최종 사용 부품이 그것이다.

 

제품개발 단계에서 시제품개발을 하는 분야에서는 70% 이상 적층제조의 방법이 기존의 프로세스를 대체해 시제품 제작에 활용이 되고 있고, 직접 파트로 사용되고 있진 않지만 생산공정에서 생산을 도울 수 있는 생산 보조 도구를 제작해서 사용할 수 있는 제조 보조 도구의 시장이 있다. 그리고 3D 프린팅으로 제작된 적층제조 파트를 직접 제품에 적용해서 활용할 수 있는 엔드유저 파트 시장이 있다.

2020년을 기준으로 보면 적층제조 분야가 시제품 제작에 가장 많이 활용이 되고 있고, 그다음이 제조 보조 도구로서 사용되는 분야, 엔드유저 파트로 사용되는 분야의 순이다. 엔드유저 파트로 사용되는 분야는 아직 초기단계이지만, 제조보조 도구나 최종 엔드유저 파트로 사용되는 적층제조 프로세스들은 점차 글로벌하게 확대되고 확장되는 추세다.

 

 

주요 3D 프린팅 기술(사진. 더블에이엠)

 

 주요 적용 분야(사진. 더블에이엠)

 

 

3D프린팅의 이점

 

왜 3D 프린팅을 적용해서 제조 프로세스를 개혁하려고 할까?

시제품 제작, 보조도구, 엔드유저 파트에 이르기까지 모든 제조의 프로세스에 관여할 수 있는 3D 프린팅 기술은 전체적인 제조 프로세스 리드타임을 단축시키는데 공헌을 하고 있다고 지난 30년 동안 3D 프린팅을 활용했던 많은 기업들이 얘기하고 있다. 시간의 단축은 곧 비용의 단축과 직결된다. 단순히 여러 프로세스를 거치지 앟고 3D 프린팅만으로 시제품을 제작한다든지, 제조도구를 제작한다든지, 엔드유저 파트를 직접 프린팅해서 사용하게 된다든지 모든 부분에서 제조비용의 절감효과가 50~70% 있었다고 고객들은 얘기하고 있다.

 

3D 프린팅을 활용해서 고객맞춤형 생산이 훨씬 수월해졌다. 고객 요구사항을 최초 디자인 프로세싱부터 적용할 수 있는 이점으로 인해 고객맞춤형 제품생산을 실현할 수 있다. 디지털 인벤토리 환경을 구축해서, 물리적인 적재 장소를 두지 앟고 디지털화 되어있는 CAD 파일만 가지고 필요시마다 파트를 제작해서 사용할 수 있게 됨으로써, 디지털 인벤토리 환경 구축이 용이해졌다.

3D 프린팅은 최종적으로는 제조공급망을 개선한다. 여러 개의 사이트에서 대량설비를 갖추고 제조를 해야 했던 환경에서 탈피해서, 3D 프린터 몇 대만으로 제조를 가능하게 하는, 그래서 고객에게 더 빠르게 공급할 수 있는 체계를 3D 프린팅으로 갖출 수 있었다라고 하는 것이 고객들의 이야기다.

 

각 이점별 사례

 

고객 맞춤형 제품 생산의 적용사례-미니쿠퍼 사례

미니쿠퍼는 고객들에게 만족할 만한 고객경험을 제공하길 원했다. 그래서 고객들이 3D 프린팅을 사용해서 사이드 램프를 직접 디자인할 수 있게 했고, 고객이 원하는 디자인을 사이드 램프에 적용해서, 실질적으로 본인이 타고 다니는 차량에 장착해 활용할 수 있게 함으로써, 고객의 만족도를 향상 시켰다.

 

디지털 인벤토리 환경 구축의 사례

단종품이나 오래된 전자제품의 부품 수급이 어려운 환경에서 디지털 인벤토리를 통해서 구축한 좋은 사례다. 지멘스 모빌리티는 유럽의 차량, 기차에 사용되는 파트들을 적층제조를 통해서 디지털 인벤토리를 실현하고 있다. 적재를 해야하는 창고를 운영하지 않고 서버에 구축되어있는 디지털 파일만 가지고 필요할 때마다 각각의 파트들을 3D 프린터로 제작하고 후처리를 한 후에, 차량에 직접 적용하는 케이스로, 예비부품의 재고 보관의 필요성을 제거하고 제조 시간을 최대 95% 단축했다.

 

제품 공급망 개선

중앙집중적인 팩토리 사이트에서 제품을 생산하던 때와 달리, 소비자와 공급자 간에 모든 프로세스가 연결선상에 있고, 그런 연결을 통해서 고객의 만족도를 증가시키고 제품의 공급망을 획기적으로 개선할 수 있었다. 고객 주문기간에 고객요구에 민첩하게 대응하고, 융통성 있게 필요한 파트를 신속하게 제작함으로써, 제품에 대한 고객의 만족도 또한 향상 시킬 수 있었던 고객 사례에 해당한다.

 

 

제품 공급망 개선(사진. 더블에이엠)

 

 

프랑스의 가전제품과 조리기구를 제작하는 SEB와 가전제품 펌웨어 업체인 블랑제가 협업해서 예비부품을 3D프린터로 제작할 수 있도록 지원하거나, 3D 프린터로 제작해서 공급하는 시스템을 도입했다. 다양한 고객들이 사용하고 있는 전자제품의 배터리 커버나 손잡이, 노즐같이 쉽게 파손되거나 구하기 어려운 여러 가지 부품들을 오픈소스 디자인 파일을 인터넷에 제공함으로써, 고객들이 디자인에 적용을 해서 오더베이스로 3D 프린터로 본인의 파트를 주문하고, 주문된 파트를 3D 프린터로 제작해서 공급할 수 있도록 함으로써, 전체적인 제조공급망을 개선한 사례다.

 

여러 가지 사례를 통해서 본 바와 같이 스마트 공장 혹은 인더스트리 4.0의 신기술에는 인공지능, 생명공학, 나노기술, 3D 프린팅, 무인이송, 빅데이터, 사물인터넷 등 다양하게 등재되어 있지만, 이 가운데 여러 가지 핵심기술들을 연결해서 제조에 직접 연결이 되고 있는 것은 3D 프린팅이라고 해도 과언이 아니다. 3D 프린팅 기술이 기존의 거대한 여정을 간소화하고 복잡한 제조 프로세스를 혁신적으로 개선하여 혁신제품을 생산할 수 있도록 돕고 있는 기술이기 때문이다.

 

 스마트 공장에서의 3D 프린팅(사진. 더블에이엠)

 

다양한 스마트 제조에 필요한 인더스트리 4.0의 핵심요소-인공지능이나 빅데이터, 사물인터넷 같은- 기술들과 융합을 해서 디지털 인벤토리 환경을 구축하고 제품유통망을 개선할 수 있는 제조시스템들을 구축하고 있는 사례들이 계속해서 확장되고 있다.

제품공급망 확장이나 개선을 통해서 고객의 만족도를 증대시킬 수 있고, 고객의 경험을 더 케어할 수 있는 기술로 발돋움하고 있다. 가까운 미래에는 스마트폰 하나로 내 공장에 있는 3D 프린터에 데이터를 보내고 프린팅해서, 파트를 손에 넣을 수 있는 시대가 도래할 것이다. 현재도 특정 메이커의 특정 프린터들은 인터넷 기반의 앱을 이용해서 3D 프린팅이 되고 있다. 모바일폰 하나로 모든 것을 제조 컨트롤 할 수 있는 날이 멀지 않았다.

 

지금까지 소개한 것들은 3D 프린팅 분야 글로벌 리딩기업 스트라타시스(Stratasys)의 사례들이다.

고객맞춤형 생산이나 적층제조 실현을 리딩하고 있는 스트라타시스는 30년 동안 고객의 다양한 경험과 축적된 노하우를 바탕으로, 다양한 선진기술을 접목하는 데 지속적으로 연구개발 투자를 하고 있는 기업으로서. 글로벌하게 많은 성공사례를 보유하고 있다. 스트라타시스는 미네소타주 미니애폴리스와 이스라엘 레호보트에 본사를 두고 있고, 글로벌하게 4개의 제조사이트를 가지고 있으며, 한국을 포함해서 13개 국가에 지사를 운영하고 있다. 더블에이엠과 같은 공식파트너가 글로벌하게 155개사가 구축되어있고, 2000명 이상의 임직원이 적층제조 생태계 확산을 위해서 노력을 하고 있다.

 

왜 3D Printing인가?

 

한국은 다른 글로벌 국가들과 비교했을 때, 여전히 3D 프린팅 시장 자체가 기관이나 연구 위주의 사용에 그치고 있다. 그러나 현시점에서는 한국도 다른 글로벌 회사들과 어깨를 나란히 하기 위해서는 적층제조를 실현할 수 있어야 한다. 그러기 위해서 다시 한번 기존의 프로세스를 되짚어보고 3D 프린팅을 활용한 적층제조를 적용할 수 있는 분야가 어디 있는지 다 같이 고민하고 노력을 해야 할 시점이다.

적층제조를 통해 전통적 생산방식에 비해 훨씬 더 빠른 프로세스를 구축하고, 비용절감을 할 수 있으며, 디자인 자유도를 통해서 기존에는 할 수 없었던 제한적인 요소들을 극복하고, 설계개선 및 제품의 기능성에 대한 고려를 할 수 있다. 한국도 이러한 3D프린팅의 이점을 통해 급변하는 제조시장에서 경쟁력을 갖춰야 할 시기라고 생각한다.

 

 

<더블에이엠 전시장 스케치>

 

 

‘2천만 원 대의 저가형 산업용 프린터’ F120과 경제적인 프린터 J55 집중 홍보

 

더블에이엠 전시 부스(사진. 여기에)

 

이번 전시에서 더블에이엠은 스트라타시스의 2가지 신제품인 F120과 J55를 집중적으로 홍보했다.

J55는 약 50만 개의 팬톤 검증된 색상조합과 디자인 투 프린팅 소프트웨어 통합으로 오피스 친화적인 모델 출력이 가능하다. 사무실 또는 작업실 공간에 알맞은 사이즈로 제작됐으며, 작동 소음이 53 데시벨 미만으로, 가정용 냉장고 정도에 불과한 적은 소음을 낸다. 또한 ProAero환기 장치는 3D 프린팅 시 발생하는 가스와 매연을 효과적으로 제거할 수 있다.

 

한편 F120 3D 프린터는 산업용 3D 프린터를 대중화한 제품이다. 간단한 컨트롤, 원격 셀프 모니터링, 뛰어난 3D 프린팅 하드웨어를 탑재하고 있으며, 높은 정확성과 반복성을 지원한다. 대부분의 데스크톱 3D 프린터는 전문 지식과 노하우가 없는 경우 정확한 파트를 생산하기 어렵다. 반면, F120은 고품질의 FDM 모델을 여러 번 출력할 수 있도록 제작되었다. 간소화된 플러그 앤드 프린트(Plug-and-Print) 기능은 사용하기 쉬운 터치스크린 인터페이스와 스트라타시스의 그랩캐드 프린트(GrabCAD Print) 워크플로를 통해 복잡한 워크플로 프로세스를 줄인다.

 

 

더블에이엠의 이제형 차장은 “F120은 FDM 방식 중에서 기본으로 시작하는 라인업이고,

J55시리즈는 풀 컬러로 진행할 수 있는 새로 출시된 3D 프린터다.”라고 말했다.(사진. 여기에)

 

 

더블에이엠의 이제형 차장은 “F120은 FDM 방식 중에서 기본으로 시작하는 라인업이고, J55시리즈는 풀컬러를 진행할 수 있는 새로 출시된 3D 프린터다”라고 말하고, “더블에이엠은 스트라타시스의 국내 공인 리셀러로서, 스트라타시스의 산업용 전문 프린터를 다수 보유하고 국내 각 산업 분야에서 필요로 하는 3D 프린팅 시제품 제작 및 제조용 툴, 최종 사용 파트 제작을 전문적으로 수행하고 있다.”고 설명했다.

 

또 더블에이엠 황혜영 대표는 “스마트 제조의 프로세스에 관련해서 참관객들에게 최대한 많이 보여드리기 위해 파트들을 가지고 나왔고, 오늘 기조연설에서 발표했던 것처럼, 전체적인 스마트 제조를 위한 프로세스 내에 3D 프린팅의 중요한 역할을 좀 더 알리고, 국내 제조기업들도 적용분야를 확장시켜서 3D 프린터의 생태계가 더 많이 확산됐으면 하는 바램으로 이번 전시회에 참석했으며, 보여주고자 하는 것도 그런 부분이다.”라고 밝혔다. 이와 함께 “스트라타시스에서 공급하고 있는 적층방식은 두 가지다. FDM방식과 폴리젯 방식인데, 지금 소개하고 있는 F120은 FDM방식, J55는 폴리젯 방식이다”라고 말했다.

 

이와 함께 “F120은 좀 더 생산성을 높인 ‘2천만원 대의 저가형 산업용 프린터’이며, 보통 멀티 머티리얼 풀 컬러 장비들이 거의 5, 6억 원 대의 고가제품인데 비해, J55는 1억5천만원 대의 경제적인 제품으로, J55는 내부적으로도 제작방식에 대한 혁신을 한 모델이다.”라고 피력했다. J55는 회전판이 돌아가면서 XY를 컨트롤하고 빌드볼륨이 오르락내리락 하면서 Z축을 컨트롤 해서 좌표를 인식한 지점에 잉크를 분사를 시켜 회전판이 돌아가는 위에서 빌드를 한다.

 

더블에이엠 황혜영 대표는 “국내 제조기업들도 적용분야를 확장시켜서

3D 프린터의 생태계가 더 많이 확산됐으면 하는 바램으로 이번 전시회에 참석했다.”고 밝혔다.(사진. 여기에)