中 금속 3D프린팅, 대형·양산 중심 ‘made in china’ 경쟁력 확인

◇연재순서

1) 전시회 총괄평가

2) 금속 적층제조 동향

3) 폴리머 적층제조 동향

4) DED(Directed Energy Deposition) 금속 적층제조 동향

5) 적층제조 신기술 동향

지난 5월7일부터 9일까지 중국 상하이 NECC(National Exhibition and Convention Center)에서 개최된 아시아 최대이자 세계 두 번째로 큰 적층제조(3D프린팅) 전시회인 'TCT 아시아 2024'에 다녀왔다.

전시회 규모는 두 개관(7.1H, 8.1H) 4만 평방미터에 약 400개의 회사가 참가했고, 전시 품목으로는 항공우주, 자동차, 금형·툴링, 의료, 치과, 가전·소비재 등의 제품 제조를 위한 3D프린팅 소재, 3D프린팅 장비, 3D프린팅 후가공 장비, 3D프린팅 소프트웨어, 3D스캐너 등이 전시됐다.

3일간 세계 각국 참관객 약 2만4천명이 전시회에 방문했는데 이는 전년대비 40% 늘어난 수치로 적층제조에 대한 관심이 날로 높아지고 있음을 느낄 수 있었다.

중국 3D프린터 시장은 2010년 초반부터 최근까지 연평균 53%의 성장률을 보이며 급성장 한 것으로 알려져 있다. 중국 정부는 기업과 연구기관을 연계해 3D프린팅 기술을 개발하고 제품화하는데 집중하고 있으며, 독자적인 3D프린팅 기술개발도 놓치지 않고 있다. 이번 TCT 아시아 2024에서도 중국 3D프린팅 기술 발전 속도를 체감할 수 있었다.

이번 전시회에서 가장 눈에 띄었던 것은 한 개 전시관(7.1H)을 가득 채운 중국의 금속 3D프린터였다. 중국은 기존 전통 강자인 유럽과 미국 업체를 버금가는 기술력을 갖추고 있으며, 중국 내부 업체 간 치열한 경쟁으로 선순환 발전되고 있음을 느낄 수 있었다. 또한 금속 3D프린터로 출력한 부품의 적용 분야가 점차 확대됨에 따라 더욱 대형화되고 형상에 구애받지 않는 복잡한 디자인의 출력물도 대거 전시됐다.

이번에 출품한 주요 금속 3D프린팅 업체를 살펴보면 중국을 대표하는 파순(Farsoon), BLT, HBD 등 금속 3D프린터 장비 기업들은 10개 이상의 레이저를 장착해 1m 이상급 대형 금속 부품을 적층할 수 있는 장비를 실물 전시했다. 유럽 및 미국 전시회 참관 시 경험하지 못했던 대형 장비를 직접 눈으로 확인하니 중국 3D프린팅 기술력을 체감할 수 있었다.

▲ 파순(Farsoon)은 대규모 전시부스를 마련하고 레이저 12개 장착이 가능한 금속 3D프린터 ‘FS811M’을 전시했다.

▲ 대형 금속 3D프린터로 제작된 파순의 로켓용 Stabilizer fin & 챔버(左)와 BLT의 올인원 하이브리드 라디에이터(1500x1500x200mm)

특히 BLT, HBD 등과 함께 전시 홀 입구에 자리 잡은 파순은 ‘Large Format Solution’이라는 슬로건 아래 적층제조의 대형화, 서포터 없이 복잡한 형상 제작이 가능한 새로운 SRS 기술을 선보이며 중국 금속 3D프린팅 기술의 급속한 발전을 확인할 수 있었다.

파순 부스에는 12개의 500W 레이저 장착 가능한 금속 3D프린터 ‘FS811M’가 실물 전시됐으며 대형 금속 3D프린터로 제작한 로켓용 Stabilizer fin, 챔버 등도 전시됐다. BLT도 가로·세로 크기가 각각 1.5m에 달하는 올인원 하이브리드 라디에이터 출력물을 선보이면서 중국 금속 3D프린팅 기업들이 항공우주 대형 부품 시장을 선도하고 있음을 느꼈다.

또한 금속 3D프린팅 양산시 품질관리를 위해 적층 과정에서 발생하는 흄이나 그을림을 최소화할 수 있는 가스 플로어 장치나 산소를 최소화할 수 있는 빌드 챔버 설계 등 다양한 기술을 함께 개발하는 것도 인상적이었다.

특히 3D프린팅 장비의 생산성 향상 및 대형화로 인해 3D프린팅 베드 크기가 커지고 탑재되는 레이저 개수도 많아짐에 따라 대면적 리코팅 기술, 필터링 기술, 중복영역의 프린팅 기술등도 함께 발전되고 있음을 볼 수 있었다.

▲ TOP Additive는 금속 3D프린팅 후공정에 필요한 잔류 분말 제거 장치, 자동 서포트 제거 장치를 전시했다.

금속 3D프린팅으로 연속 양산 시스템을 갖추기 위해선 서포트 제거, 분말 체질(Sieving), 잔류 분말 제거(Depowdering) 등 후공정의 자동화도 필수적이다. 중국 TOP Additive는 분말 체질 시스템, 잔류 분말 제거 장비와 서포트 제거 및 측정을 한 플랫폼으로 작동하는 하이브리드 후처리공정 로봇기술을 전시장에서 시연했다. 이 업체 직원은 후공정 자동화 라인을 소개하면서 작업자가 공정 중에 유해물질과 접촉하는 것을 차단하고 생산성을 향상시킬 수 있다고 설명했다.

금속 3D프린팅 분말 회사도 출품했다. 그러나 기존 금속 3D프린팅용 소재 외에 최근에 새롭게 개발된 분말은 찾아볼 수는 없었다. 국내에서도 분말 개발이 활발히 진행되고 있어 적층 제조에 적합한 맞춤형 분말을 개발하게 되면 확대되는 소재 시장에서 먹거리를 찾을 수 있을 것으로 생각된다.

금속 3D프린팅으로 부품을 제조하기 위해선 디자인 된 부품으로 출력을 준비하기 위해 서포트 생성, 슬라이싱 등 전처리 과정이 필요하다. 이 과정에서 서포터를 필요 이상으로 만들어지면 적층 비용(소재·시간)이 늘어나고 적게 만들어지면 출력물 품질이 떨어져 출력 실패로 이어질 수도 있다. 3D프린팅 장비와 소재는 고가이기 때문에 적층 실패율을 낮춰 생산성을 확보하기 위해 전처리 소프트웨어를 잘 활용하는 것이 중요하다. 소재가 더욱 다양화되고 출력물 형상이 점점 복잡해지고 대형화가 되어감에 따라 소프트웨어의 중요도는 점점 높아지고 있다.

항공우주 대형 부품 시장 선도, 품질관리 기술개발 주목

생산성 향상 위한 자동 후공정·전처리 SW 등 동반성장 인상적

▲ 참관단이 중국 적층제조 전처리 소프트웨어 전문기업 복셀댄스(Voxel Dance)를 방문해 회사의 기술을 듣고 적층제조 기술 트렌드를 공유하는 자리를 마련했다.

이번에 참관단과 함께 방문한 중국 적층제조 전처리 소프트웨어 전문기업 복셀댄스(Voxel Dance)는 VDA(Voxel Dance Additive) 소프트웨어를 통해 사용자가 편리하게 사용하면서 폭 넓은 스펙트럼의 기능을 매우 경쟁력 있는 가격으로 제공하고 있다고 소개했다. 사용자는 클릭 한번으로 파일을 자동 복구할 수 있고 수동작업을 최소화할 수 있다.

VDA는 시제품 제작, 우주항공, 금형, 치과, 쥬얼리, 교육, 소비재 등 다양한 분야에 사용돼 생산 효율성과 프린팅 성공률을 높이고 있다. 중국 3D프린팅 업체인 BLT, HBD, E-Plus 3D 등과도 파트너십을 맺고 동반 성장하고 있다.

TCT 아시아는 국내 전시와는 다르게 대부분의 3D프린팅 업체들이 장비를 함께 전시하고 현장에서 출력을 진행해 출력물을 보다 직관적으로 보여준다는 점이 인상 깊었다. 국내 전시회에서도 몇몇 업체들은 장비를 함께 전시하기도 하지만 비용이나 시간적인 문제로 대부분 출력물들만 전시하는 것과는 대조적이었다. 또한 소재 업체, 후가공 업체, SW 업체들이 대거 참여하면서 3D프린팅 장비와 함께 시장이 커지고 있음을 느꼈다.

이번 전시회 참관을 통해 중국의 3D프린팅 산업은 생각보다 더 빠르게 성장하고 있었고 이미 발전기로 접어들었음을 보여주고 있었다. 업계마다 다르겠지만 글로벌 3D프린팅 시장에서 ‘made in china’가 경쟁력이 있는 것으로 판단됐다. 우리나라도 이런 기술들을 잘 활용해 국내 제조업의 고부가화와 함께 신성장 산업을 창출할 수 있기를 기대해 본다.

마지막으로 이번 참관 행사를 기획해주신 3D프린팅연구조합과 신소재경제신문, 그리고 참관단 참여를 지원해주신 김인명 퓨전테크놀로지 대표님께 감사를 표하며 함께 움직이고 추억을 공유한 참관단분들에게도 깊은 감사의 말씀을 전한다.