우수한 레이저 기술로 세계 적층제조시장 선도하다

◇연재순서

(1)Rosswag, Blue Power System

(2)GE Additive

(3)Voxeljet

(4)Trumpf

(5)ConceptLaser

 

4차 산업혁명의 중심인 3D프린팅 산업의 전략적 요충지 독일을 찾아 업계를 리드하고 있는 몇몇의 3D프린팅 관련 선진 업체를 방문하였다. 현재 독일의 3D프린팅 산업은 세계 시장을 주도해 나가고 있으며, 특히 3D프린터 장비 제조업체의 강세가 뚜렷하다.

3D프린팅 산업은 이제 형성되고 있는 초기 시장이기에 소재 업체보다는 장비 업체에 의존도가 높다. 따라서 전 세계적으로 3D프린터 판매량이 높은 메이저 업체들이 대부분 독일 업체이기에 3D프린팅 관련 분야 종사자라면 독일의 3D프린팅 시장을 유심히 관찰해 볼 필요가 있다.

독일의 대표적인 3D프린터 제조업체 중 하나인 TRUMPF는 1923년에 설립돼 현재 연 매출 규모 약 4조원, 직원 수는 1만1,883명으로 레이저 가공업계 분야에서 선두자리에 위치하고 있는 세계적인 대기업이다.

TRUMPF는 변화하는 산업의 흐름에 따라 15년 전부터 3D프린터 사업에 투자하여 현재 PBF방식(TRUMPF 표기-LMF:Laser Metal Fusion)과 DED방식(TRUMPF 표기-LMD: Laser Metal Deposition) 2가지 종류의 장비를 모두 개발하여 동시에 판매하고 있는 세계 유일한 3D프린터 제조사이다.

일반적인 업체들이 한 가지 종류의 3D프린터 개발에 집중하는 것과 달리, TRUMPF는 본래 우수한 레이저 소스 기술을 보유하고 있어, 레이저 기술 기반인 PBF 방식과 DED 방식 2가지 3D프린터를 개발하는데 유리하였다고 볼 수 있다.

TRUMPF사에서는 현재 DED 방식보다는 시장규모가 큰 PBF 방식 3D프린터 사업에 더 몰두 하고 있으며, 주로 에너지 발전 분야 및 자동차 분야, 금형 몰드 분야 등에서 상업화하여 적용되고 있다. TRUMPF사의 관계자에 따르면, 현재는 TRUMPF사의 장비로 프로토타입이나 람보르기니, 부가티 등 같은 최고급 자동차의 부품으로만 적용되고 있지만, 머지않아 우리가 일상생활에서 접할 수 있는 BMW, 벤츠 등과 같은 고급 자동차에 부품으로도 적용될 것이라고 한다.

                     
                 레이저 커팅 장비 헤드 교체로 3D프린팅 가능 ‘인상적’

                 3D프린팅용 전용분말 설계 및 차별화된 특성 확보 중요

TRUMPF에서 제작한 발전설비용 콤비 터보. 이 부품은 지멘스(Simens)와 협력하여 제조되었으며 적층제조 기술은 전통제조방식에서 구현하지 못하는 어떠한 디자인이라도 제조가 가능하다.

타 업체와 달리 TRUMPF사만의 보유하고 있는 기술력 중 하나는 TRUMPF사의 일부 레이저 커팅 장비 모델을 보유하고 있는 고객도 장비 헤드 부분만 교체하여 DED방식의 3D프린터로 적용 가능하다는 점이다.

이 경우 추가적인 큰 비용을 투자하지 않아도 3D프린팅을 할 수 있는 장점이 있다. 실제로 국내 모 대기업에 200여대를 납품한 모델도 헤드 부분의 교체만으로도 3D프린팅이 가능하다고 한다.

그리고 산업용 3D프린터를 이용한 양산화를 위해 TRUMPF사 장비에서는 사용되는 소재인 분말을 언패킹하여 장비 가동 중에도 공급 가능하도록 장비 부품을 최적화하여 제품의 생산성과 경제성을 동시에 향상 시킬 수 있다고 한다.

향후 3D프린팅 산업에서 단품의 장비 기술로만은 시장경쟁력을 가지기 힘들 것으로 예상된다. 현재 변화하는 시장과 발 맞춰 나아가려면 소재에서부터 3D프린팅 조형체의 전처리, 후처리 기술 등을 모두 포함하는 종합 공정 솔루션을 개발해야 할 것이다. 또한 3D프린터의 가장 큰 단점인 생산 속도 문제와 표면의 조도 문제 등이 해결된다면 미래의 제조 산업에 큰 영향을 미칠 것이라 사료된다.

그리고 3D프린팅 장비 시장 못지않게 소재 시장도 주의 깊게 관찰할 필요가 있다. 3D프린팅 소재는 장비 시장에 비해 발전은 더디지만 장비 시장이 점차 활성화됨에 따라 새로운 분말 제조사들이 소재 시장에 대거 출연하리라 예상된다. 그동안 소재 시장은 메이저 분말 업체 위주로 3D프린팅용 분말이 공급되어 가격 거품이 많았으나, 새롭고 합리적인 분말 제조 방법과 스크랩을 이용한 저가의 원자재 공급 그리고 중소분말 업체의 등장으로 향후 3D프린팅 소재인 분말 가격은 점차 감소할 것이다.

그러므로 소재 관련 업체들도 향후 차별화된 전략으로 시장에 진입하여야 한다. 현재 대부분의 3D프린팅용 소재 업체들은 상용화된 각종 분말을 3D프린팅용에 적합한 특성과 사이즈로 제조하여 시장을 장악하고 있다. 그러나 소재의 합금 조성 설계에서부터 3D프린팅용 소재에 초점을 맞춰 분말을 제조하여 현재 형성된 시장과는 다른 차별화된 특성을 확보하는 것이 중요할 것이라고 생각된다.

발전용 및 항공기 추진체용으로 사용되는 Turbine vane.

참관단을 안내해 준 노이만 박사. TRUMPF 공장은 거대한 지하벙커로 연결되어 있다