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중소기업 기술로드맵 조회결과

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금속 및 세라믹소재

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3D 프린팅용 금속 및 세라믹소재
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

3D 프린팅용 금속 및 세라믹소재 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 3D 프린팅 기술은 디지털화된 3차원 제품 정보를 2차원 정보 조합으로 나누고 2차원 패턴을 한층씩 적층하면서 최종적으로 제품화하는 기술로, 3D 프린팅 소재는 3D 프린팅에 사용되는 원소재로 규정
  • 범위 : 3D 프린팅 기술의 공식용어는 적층제조(AM: Additive Manufacturing) 또는 쾌속조형(RP: Rapid Prototyping)으로, 벌크소재를 이용하여 제품화 과정에서 불필요한 부분을 기계가공의 방식으로 제거하면서 최종적으로 제품을 제조하는 기존의 절삭가공기술 (SM: subtractive manufacturing)과 구분되는 제조기술
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점의 범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
3D 프린팅용 금속 및 세라믹 소재 금속 소재 금속 분말, 금속 와이어, 금속 포일
세라믹 소재 구조용 세라믹, 기능 세라믹, 바이오 세라믹
복합 소재 폴리머 복합 소재, 금속 복합 소재, 세라믹 복합 소재
폴리머 소재 광경화성 폴리머, 열가소성 폴리머, 바인더 고분자, 기능성 폴리머
3. 시장현황 및 전망분석
가. 시장현황 및 전망

(1) 세계시장
- 3D 프린팅 시장의 전 세계 시장규모는 ‘15년 기준 약 52.6억 달러 규모이며 3D 프린팅 제품과 3D 프린팅 서비스 시장은 각각 23.6억 달러와 28억 달러로 시장 성장세는 높은 추세
- 현재 3D 프린팅 시스템을 이용한 응용분야는 산업용 기계(19.9%), 항공우주(16.6%), 소비재/전자제품(13.1%), 자동차(13.8%), 의료산업(12.2%) 순으로 높게 형성되는 것으로 확인
- 3D 프린팅 소재시장은 ‘13년 5억 3천만 달러 규모를 형성하고 있는 것으로 보고되고 있으며 폴리머 소재가 중심
-3D 프린팅 시장은 제품 시장과 서비스 시장이 지속적으로 성장할 것으로 예상되며, 비교적 빠른 성장을 보일 것으로 예상
-3D 프린팅 소재는 3D 프린팅 출력량에 비례하여 소비되므로, 3D 프린팅 기술의 활성화에 따라 소재 시장이크게 성장할것으로전망되며 최종적으로소재공급참여기업의 증가에따른소재 단가인하가전망
-3D 프린팅 제조기술은 복잡한 형상의 제품을 생산할 수 있는 장점이 있으나, 대량생산에서는 가격 경쟁력이 낮아서 현재는 프로토타입 제작, 툴 제작, 시제품생산 및 소규모 시장에 주로 활용
-사출성형과 같은 기존의 공정과 비교했을 때, 제품 생산 비용에서 소재와 장비가 차지하는 비율이 매우 높은 상황
-보잉은 민간 항공기용 부품 및 전투기 F-18 부품을 3D 프린팅으로 제작하고 있으며, 포드, 페라리 등도 복잡한 부품을 3D 프린팅으로 제작하여 30% 이상의 비용을 절감하게 됨에 따라, 많은 기업들이 3D 프린팅 도입을 앞 다투어 진행 중
-3D 프린팅 제조기술은 복잡한 형상의 제품을 생산할 수 있는 장점이 있으나, 대량생산에서는 가격 경쟁력이 낮아서 현재는 프로토타입 제작, 툴 제작, 시제품생산 및 소규모 시장에 주로 활용
- 사출성형과 같은 기존의 공정과 비교했을 때, 제품 생산 비용에서 소재와 장비가 차지하는 비율이 매우 높은 상황
- 보잉은 민간 항공기용 부품 및 전투기 F-18 부품을 3D 프린팅으로 제작하고 있으며, 포드, 페라리 등도 복잡한 부품을 3D 프린팅으로 제작하여 30% 이상의 비용을 절감하게 됨에 따라, 많은 기업들이 3D 프린팅 도입을 앞 다투어 진행 중

[ 3D 프린팅 소재의 주요 응용분야별 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
항공우주 242.0 272.0 305.0 343.4 360.0 398.0 10.6
의료 50.0 76.4 168.0 268.7 600.0 1,130.0 88.3
군수 30.0 35.1 42.1 53.4 70.0 85.0 21.9
세계시장 322.0 383.5 515.1 665.5 1,030.0 1,369.0 32.9

* 자료 : 2013 markets for 3D printing, 재가공

(2) 국내시장
- 3D 프린팅 소재는 도입기 시장의 특성으로 고 비용구조를 이루고 있으나, 대량생산 기업의 시장참여 확대, 저가 소재를 이용한 제조 공정기술과 장비 기술, 소재 재활용 기술, 디자인 최적화에 따른 제품당 소재사용량 감소 등의 기술적인 진보를 통해 현재의 가격 대비 50%~90% 감소가 이루어질 것으로 전망
- 국내 3D 프린팅 산업은 세계 3D 프린팅 산업의 약 2.2% 점유율을 나타내고 있으며, 이를 통해 국내 3D 프린팅 소재의 주요 응용분야별 시장규모 및 전망치를 추정
- 2013년 이후 연평균성장률이 거의 50%dp 가까울 정도로 급성장 중이지만 국내업체의 시장 점유율은 세게 시장의 1.5%에 불과하다. 그리고 일부 중소/벤처 기업을 중심으로 제품 개발 및 상용화 초기 단계에 진입
- 현재는 3D 프린팅 시장이 장비 중심으로 형성되어 있지만 기술 활성화에 따라 제품 시장과 서비스 시장이 확대되는 경우, 제품 생산에 빌

[ 3D 프린팅용 금속 및 세라믹 소재의 주요 응용분야별 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
항공우주 242.0 272.0 305.0 343.4 360.0 398.0 10.6
의료 50.0 76.4 168.0 268.7 600.0 1,130.0 88.3
군수 30.0 35.1 42.1 53.4 70.0 85.0 21.9
세계시장 322.0 383.5 515.1 665.5 1,030.0 1,369.0 32.9

* 자료 : 2013 markets for 3D printing, 재가공

4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 세계동향

- 산업용 3D프린터 시장은 M&A를 통해 성장한 Stratasys와 3D Systems 양사의 과점 체계가 구축된 상황
- 국내 3D프린터를 제조하는 업체로는 (주)캐리마, (주)인스텍, (주)로킷 등 소수의 업체가 시장에 참여하고 있는 상황
- (주)캐리마는 기계적인 구조가 복잡하지 않은 DLP7)방식의 산업용 프린터를 제조하고 있으며, 아크릴, 에폭시 등 5종의 광경화성 소재를 자체적으로 개발하여 생산 및 판매 중
- (주)인스텍은 대부분 기술을 자체적으로 개발하는데 성공한 것으로 알려져 있는 산업용 3D프린터 제조업체로, DMT(Directed Metal Tooling) 원천기술을 보유
- (주)로킷은 오픈소스 기반으로 제작된 FDM 방식의 개인용 3D프린터를 제조하고 있는 업체로, 포토샵과 유사한 기능의 소프트웨어 공급으로 시장 확대를 추진 중

(2) 국내동향

- 국내에서는 3D프린터 장비나 소프트웨어의 개발은 일부 분야에서 이루어지고 있으나, 소재 분야의 경우 수지를 제외한 금속소재의 개발은 거의 진행되지 않고 있는 상황
- 국내 소재 전문업체들은 3D 프린팅 소재를 신성장 동력으로 추진 중이나, 현재는 소재시장에 진입하는 초기 단계
- LG화학은 충격에 강하면서도 가벼워 금속 대체가 가능한 ABS 생산에 집중
- 이외에 대림화학은 3D 프린터용 플라스틱 필라멘트를 생산하고 있으며, 대주전자재료는 터치패널용 나노잉크재료의 개발에 주력

5.핵심요소기술 선정

[ 핵심기술 선정결과 ]

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술키워드
금속소재 AM용 고기능성 금속 분말 적층제조가 가능한 고기능성 3D 프린팅용 금속 분말
저가형 금속 선재 3D 프린팅 가격경쟁력 확보를 위한 저가형 금속 선재
금속세라믹 복합소재 금속기지 복합소재 금속 기지에 인위적으로 제2상의 강화재를 혼합해 분말·박막·벌크의 다양한 형태를 갖는 복합소재
세라믹소재 개인맞춤형 및 생체 제품 생산용 세라믹 복합소재 기술 개인별 맞춤형 제품 제작이 가능하거나 생체에 이용될 수 있는 제품 생산이 가능한 세라믹 복합소재 기술