▲ ‘적층제조 이노베이트’ 세미나 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

의료, 자동차 등 혁신적인 제품 개발에 적용이 확대되고 있는 적층제조(3D프린팅) 적용 사례와 발전 방향을 모색하는 자리가 마련됐다.

글로벌 적층제조 솔루션 기업 EOS, 머티리얼라이즈와 UNIST(울산과학기술원)은 공동 주관으로 4월9일 UNIST 산학융합캠퍼스에서 ‘적층제조 이노베이트(AM INNOVATE 2025): Medical & Automotive’ 세미나를 개최했다.

이번 세미나는 오전과 오후로 나눠 적층제조 기술이 의료 및 자동차 산업에서 어떻게 혁신적으로 적용되고 있는지, 최신 사례를 집중 조명했다.

오전 세션에서는 △수의학에서 3D프린팅 이용 사례(S동물메디컬센터 허찬 원장) △환자의 삶을 변화시키는 3D프린팅: 의료 적용 사례와 미래 전망(머티리얼라이즈 주윤지 엔지니어) △ Bring AM to Mass Production in the Medical Industry(EOS 문나래 과장) 등이 발표됐다.

오후에는 △UNIST 3D프린팅 융합기술센터 및 최신 R&D 소개(UNIST 김남훈 교수) △Innovative EOS SLS 3D Printing Solutions(EOS 송미희 과장) △Case Study and Trends of Polymer AM in Automotive & Mobility Industries(EOS Sippel, Dominik John) △3D Printing Technology Development in Future Mobility 현대차 정재엽 책임) △자동차 산업에서 적층제조를 통한 Rapid Fit+의 시너지 효과 탐구(머티리얼라이즈 김동호 디자인 엔지니어) △경제 침체기에도 빛나는 제조업의 혁신:최적화 소프트웨어 솔루션으로 미래를 준비하세요(머티리얼라이즈 차광득 책임연구원) 등이 발표됐다.

의료분야에서는 수술 성공률을 높이고 환자 회복을 촉진시키기 위한 개인별 맞춤형 수술이 대세다. 적층제조는 이러한 맞춤형 수술에 최적화된 솔루션으로 의료분야에서 선제적으로 적용됐으며 개발 및 임상 적용이 확대되고 있다.

일례로 발목은 작은 여러 뼈들이 결합돼 있어 수술이 까다롭다. 글로벌 적층제조 소프트웨어(SW) 기업 머티리얼라이즈는 환자의 데이터를 3D 모델링화하고 맞춤형 수술기기 및 임플란트를 제작해 성공적인 수술 계획 수립을 돕고 있다. 또한 미국에서 진행된 세계 최초 전안구 이식 수술에 있어 SW로 수술 전에 시뮬레이션하고 적층제조를 통해 절단도구를 제작해 제공했다.

머티리얼라이즈는 가상 수술 시뮬레이션 및 환자 맞춤형 디바이스 설계가 가능한 SW인 ‘미믹스(Mimics)’를 통해 의료산업의 대량 개인화(Mass Personalization)을 선도한다는 계획이다. 주윤지 머티리얼라이즈 엔지니어는 “클라우드를 통해 SW를 연결하고 의료데이터 처리 및 환자 맞춤형 의료기기 설계에 있어 자동화 및 AI 적용을 통해 시간을 획기적으로 단축시키고 효율성을 높이고 있다”고 밝혔다.

글로벌 적층제조 토털솔루션 기업인 EOS는 세계 62개 의료 관련 기업에 적층제조 솔루션을 지원해 100개 이상의 양산제품 생산을 도왔다. 국내 제노스는 EOS 장비로 FDA 승인을 받은 척추 케이지를 양산하고 있으며, 해외 기업과 폴리머 SLS 방식 장비를 통해 수면 무호흡증 환자를 위한 맞춤형 의료기기 제작과 상용화를 지원했다.

문나래 EOS 과장은 “EOS는 의료 분야 금속 적층제조 적용 확대를 위해 후공정을 최소화할 수 있는 서포터 프리, 실시간 품질관리, 단일 레이저로 필요에 따라 적층속도를 빠르게 하거나 정밀하게 할 수 있는 ‘nLIGHT Beam Shaping’(빔 사이즈 가변) 기술 등을 적용하고 있다”고 밝혔다.

▲ 김남훈 UNIST 3D프린팅 융합기술센터장이 센터와 최신 R&D 사례를 소개하고 있다.

현재 세계시장에서 적층제조 기술이 가장 많이 적용되고 있는 분야는 자동차다. 자동차 산업에서는 디자인 변화 주기가 기존 5년에서 2년으로 빨라지고 있고, 고성능차 출시, 미래 모빌리티 확산, 고객 맞춤형 자동차 수요 확대 등으로 인해 부품 생산 기술 트렌드가 기존 소품종 대량생산에서 소량·고부가 부품 생산으로 변화하면서 적층제조 기술이 활용이 확대되고 있는 것이다.

자동차 산업에서 적층제조는 생산성 한계로 인해 시제품 제작에 그쳤으나 이제는 기술 트렌드 변화로 인해 실 부품 양산화 기술개발로 전환됐다. 현대자동차는 CNC, 로봇 등 기존 양산기술에 적층제조 기술을 융합한 공정기술을 개발 중이다.

현대차는 지난 2015년 적층제조 장비를 도입한 이래 2017년부터 지금까지 총 110종의 920여개 부품을 제작했고 11건의 툴링부품 양산에 적용했다. 일례로 입체냉각 사출 금형 인서트를 적층제조로 제작해 냉각효율을 높였는데 제작시간 단축을 위해 필요부분에만 적층제조를 적용하는 방식을 택했다. 또한 차명 엠블럼 정위치 지그 개발에 적층제조를 적용해 금형 등 공정을 없애면서 제작기간을 기존 1개월에서 3일로 크게 단축했으며 DfAM을 통해 경량화 효과를 거뒀다.

또한 생산현장에서 운영 중인 경비 로봇에 탄소연속섬유 적층제조를 적용해 페이로드 중량을 기존대비 78% 줄였다.

현대차는 샌드 바인더젯, WAAM(와이어아크 적층제조) 등 생산성이 높은 적층제조 기술을 중심으로 양산 시스템 구축 및 내재화를 추진 중이다.

정재엽 현대차 책임은 “현재 적층제조 공정은 기술적으로는 성숙화 단계에 접어들었으며 향후 다른 공정기술과의 융합을 통해 속도, 사이즈, 물성 제약 한계를 극복한 양산 시스템으로 진화시키는 것을 목적으로 기술개발을 추진 중”이라고 밝혔다.

한편 UNIST 3D프린팅 융합기술센터(센터장 UNIST 김남훈 교수)는 적층제조 전주기 양산공정개발·실증 및 융합기술 협업을목적으로 409억원이 투입돼 총 57대 규모의 금속·폴리머 적층제조 장비 및 후처리 장비와 엔지니어링 장비가 구축됐다. 21명의 전문연구인력이 인프라를 활용해 지역 주력산업인 자동차, 조선해양, 중공업 등의 고도화를 위한 R&D 및 기업지원을 하고 있다.

센터는 지난해 현대차와 ‘3D프린팅 공동 연구개발실 운영을 위한 상호 협력 약정’을 체결하고 적층제조 기반 자동차 부품 도입을 위한 양산공정 개발 등을 협력하고 있다.

▲ EOS는 의료 및 미래 모빌리티에 적용 중인 다양한 적층제조 기술과 부품을 전시했다.