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중소기업 기술로드맵 조회결과

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금속 3D 적층/절삭 장치
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

금속 3D 적층/절삭 장치 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 디지털 디자인 데이터를 이용, 소재를 적층(積層)하여 3차원 물체를 제조하는 프로세스
  • 절삭가공 : 공작물보다 경도가 높은 공구를 사용하여 공작물과의 상대적인 운동으로 불필요한 부분을 절삭하여 원하는 모양의 치수로 부품을 만드는 프로세스
  • 금속 3D 적층/절삭 장치(적층제조 : 프린팅 방식에 따른 기술 분류, 소재에 따른 기술 분류, 공급망에 따른 기술 분류/절삭가공 : 공구에 의한 기술 분류) 로 나누어지는 모든 기술
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
금속 3D 적층/절삭 장치 모델링 3D디자인 변환, 3D 스캐닝, 3D디자인 SW 등
프린팅 미세노즐, 미세분사기술, 에너지원(열, 레이저, 전자빔 등)출력 및 조절기술, 정밀 위치제어, 고속제어 기술 등
소재 적정융점 및 경화 제어기술 등
후처리 착색, 연마, 표면재료증착 기술 등

[ 공급망 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
금속 3D 적층/절삭 장치 항공/우주 최적화된 제품설계(topology/lattice 구조), 고신뢰성 공정기술개발, 소재다변화, 생산성/경제성 개선,
공정모니터링, 전주기 플랫폼 연계기술, 분산생산
의료 치과용 임플란트의 경우 Co 합금, 정형외과용 임플란트는 Ti 소재, 의료행위 보조 툴은
Fe 합금이 주요 소재군을 형성. 금속 디바이스의 경우 구조균일성, 결함제어 공정기술 및 인증과 연계
쥬얼리/소비재 왁스 패턴의 적층제조와 주조를 통한 제품기술, 용융-응고기반 적층제조기술을 이용한 제품화 기술,
모델링 정보의 보호, 진품확인 방안, 소재의 다양성, 멀티소재 적용 적층제조기술, 후공정생략 기술,
제조 전주기 귀금속 회수기술
자동차 생산 툴 제작, 장비의 생산성 개선과 함께 저가형 소재를 이용하는 기술
금형 분말베드 용융적층제조기술, PBF를 이용한 분할금형이나 DED를 이용한 금형기술, 고특성/저비용 소재개발,
내부채널의 기능해석 및 대형금형의 쾌속생산기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

최근 기술발전에 힘입어 일반 산업분야, 자동차, 소비재, 의료, 항공 등 다양한 응용 확대가 기대되어 급속한 시장 확대 전망

[ 3D 적층/절삭 장치 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

세계 섬유산업 수요 전망
구분'16'17'18'19'20'21CAGR
제품관련 시장 35.4 47.3 63.2 84.1 111.8 147.6 32%
서비스 시장 34.6 46.2 61.7 82.1 109.1 146.2 34%
3D적층제조 시스템 산업관련 세계 시장 70 94 125 166.3 221.1 294.1 33%

* 출처: Wohlers Report 2014, 일부 년도는 CAGR기준 추정치

나. 국내시장

국내 시장은 ‘16년 2,740억 원에서 ‘21년까지 7,676억 원 규모로 성장할 전망

[ 3D 적층/절삭 장치 시장규모 및 성장률 ]

(단위 : 억원)

세계 섬유산업 수요 전망
구분'15'16'17'18'19'20'21CAGR(%)
국내 2,230 2,740 3,366 4,136 5,082 6,246 7,676 22.9

* 출처: 국내 3D 프린팅 산업 실태조사(NIPA, ’14∼’15), CAGR 추정치(’16∼’19) / 17년 3D 프린팅산업 진흥 시행계획

4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

주요 선진국(미국, EU 등)들이 주도, 다양한 분야로의 응용을 위한 기술개발 집중 투자 중이며, 서비스 시장 확대 전망

  • 미국, 일본, EU, 이스라엘, 중국 등 주요 국가의 장비가 시장을 점유하고 있으며, 장비기술 보유업체가 소재기술도 동시 보유
  • 국가별 장비 점유율은 미국(63.4%), 이스라엘(16.6%), EU(12.9%), 중국(3.6%), 일본(2.8%)이 차지하고 있음(Wohlers Report 2014)
  • 주요 국가별로 소비재, 전자, 자동차, 의료, 항공 분야 등으로 활용범위 확대 중이며, 신규 원천기술 개발에도 집중
엑소브레인(ExoBrain) 개발 과제의 방향 * 출처: 씨아이오비즈플러스, ‘3D 프린팅, 의료 새 패러다임 연다. 관련 기술 확보 활발’

[ 의료용 적층제조 기술 현황 ]

(2) 국내동향

선진국 대비 기술경쟁력이 부족하지만, 수요 산업과의 연계를 통한 성장 잠재력 보유

  • 산발적인 지원으로 인해, 국내 기술수준은 선도국(미국)대비 미약한 수준으로 국책사업 차원의 적극적인 지원이 시급
  • 미국, ‘제조업 혁신 국가 네트워크’ 구축(10억 달러), 3D 프린팅 특화연구소(NAMII) 설립(0.7억 달러) 등
  • 국내 3D 프린팅 관련 투자규모는 2011년부터 2013년까지 정부(21.5억 원)와 민간(0.24억 원)을 합쳐 21.74억 원이 투자
5.핵심요소기술 선정

확정된 요소기술을 대상으로 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정

[ 금속 3D 적층/절삭 장치 분야 핵심요소기술 선정 ]

고성능 소형화 트랜스미션 분야 핵심요소기술 선정
분류핵심요소기술개요
공정 및
공구 제어
3D 적층 및 절삭 고속화 공정제어 알고리즘 개발 멀티 에너지원 방식 등을 이용하여 삼차원 프린팅의 고속화를 위한 알고리즘을 개발하는 기술
3차원 프린팅용 분말재료 공급 기술 개발 금속, 수지 등의 분말 재료 공급하는 장치 또는 효과적인 분말 공급방법 등을 개발하는 기술
3D 적층 및 절삭 공구 위치 정밀 제어 기술 정밀 형상을 구현하기 위한 3D 프린팅용 공구 위치 정밀 제어 기술
응용분야 바이오소재를 사용한 의료기기 생산기술 치과용 의료기기, 인체 의식 의료기기, 맞춤형 치료물 등 생산기술
건물의 외형을 포함한 내부 인테리어 건축 기술 3D 프린팅 건축물, 3D 프린팅 디자인 서비스, 3D 프린팅 콘텐츠 유통 서비스 등 관련 기술
품질검사 3D 적층 및 절삭 프린팅 제조품 정밀 검사 기술 고해상도의 센서 등을 이용하여 3D 프린팅으로 제조한 제조품을 정밀 검사하는 기술