3D프린팅스튜디오(3D Printing Studio)  CT Hub 2 (Ground Floor),114 Lavender Street, #01-50 CT Hub 2,338729 SingaporeTel : +65 6635 2265Singapore@3dprintingstudios.comhttp://3dprintingstudios.com.sg/Singapore 워크숍싱가포르  □ 워크숍 내용◇ 3D프린팅스튜디오 개요○ 3D프린팅스튜디오(3D Printing Studios)는 싱가포르에서 3D 프린팅 관련 서비스를 제공하는 기술 기반 스타트업으로 2013년 설립되었다. 현재 싱가포르, 호주 및 말레이시아에 3D 프린팅 관련 다양한 서비스를 제공하는 스튜디오를 운영하고 있다.▲ 3D 프린팅 스튜디오 멜버른 지사[출처=브레인파크]○ 3D 프린팅 스튜디오에서 제공하는 서비스는 3D 모델링, 3D 디자인, 3D 프린팅 서비스, 3D 스캐닝, 쾌속조형 (Rapid Prototyping), 역설계 (Reverse Engineering), 3D 프린팅 관련 교육 및 3D 프린터 및 소모품 판매대리 등이다. 3D Printing Studio의 서비스가 적용 가능한 산업으로는 의료, 엔지니어링, 제조, 건축, 마케팅, 교육 등 다양하다.○ 2013년 설립 이후 창립자인 Jason Joo씨는 동남아시아 지역의 중심지인 싱가포르에서 중동 및 오세아니아 등 아시아를 넘어선 지역으로 확장해 나가겠다는 계획 아래 3D프린팅스튜디오를 싱가포르에 오픈하여 다양한 3D 프린팅 관련 서비스를 제공하기 시작했다.○ 2015년부터 2017년까지 높은 성장세를 보이며 3D프린팅스튜디오는 싱가포르의 대표적인 3D 프린팅 서비스 제공사가 되었다.2018년부터 2020년 기간에 3D 프린팅스튜디오는 인도네시아, 말레이지아, 태국 등지로 사업의 범위를 넓혀 나갈 예정이다.○ 현재 3D프린팅스튜디오는 Unicef, 네슬레, 디즈니, 호주의 유명 부동산 개발업체인 Mirvac, 교육 관련 기업인 THINK 등 다양한 산업계에 3,000여명의 기업 및 개인을 고객으로 보유하고 있다.▲ 3D 프린팅 스튜디오의 고객사[출처=브레인파크]◇ 3D 프린팅 기술로 제조되는 다양한 제품○ 3D 프린팅(3D Printing)은 쾌속조형(Rapid Prototyping) 또는 적층가공(Additive Manufacturing) 이라고 지칭되기도 한다.컴퓨터를 이용해 설계된(CAD: computer-aided design) 디지털 모델에 경화 가능한 소재를 접목하여 겹겹이 적층함으로써 입체감 있는 물체를 완성하는 것이 3D 프린팅 기술의 기본 원리다.▲ 3D 프린팅으로 제조되는 제품군[출처=브레인파크]○ 건축분야에서 건물 자체를 3D 프린터로 출력하려는 시도가 전 세계적으로 이뤄지고 있으며 최근 러시아의 3D 프린터 스타트업인 Apis Corrk가 건설 현장에 3D프린터를 적용하여 전자동 무인으로 하루 만에 건물을 3D프린터로 ‘출력’하는 데 성공했다.과거에는 주택의 일부를 3D 프린팅으로 생산하여 건설 현장에서 조립하는 방식이었으나, 이번에 Apis Corrk가 개발한 3D 프린터는 건설현장에서 바로 주택을 출력하는 방식에 큰 주목을 이끌었다.○ 네덜란드의 MX3D사는 3D 프린터와 로봇으로 보행자용 철제 다리 제작을 완료했으며, 이 다리는 향후 암스테르담의 운하에 놓아질 예정이라고 한다.팔 끝에 용접기가 탑재된 3D프린팅 로봇이 용접용 소프트웨어를 이용하여 이리저리 이동하며 다리를 만들게 된다. 이 다리는 3D프린팅 기술이 어떻게 대형 건축 구조물 건설 산업에 이용될 수 있는 지 보여주고 있다.◇ 3D 프린팅 기술 방식[3D 프린팅 기술 분류]▶ 액층광중합(Vat Photopolymerization) : 빛의 조사로 광경화성 수지를 광중합 반응을 일으켜 선택적으로 고형화 시키는 방식으로 이 기술의 종류에는 광경화성 액상 수지를 레이저를 이용해 경화시키는 광경화 수지 조형(SLA;Stereo Lithography Apparatus), 프로젝터를 이용해 광을 조사해 경화시키는 디지털 광원 처리(DLP:Digital Light Processing), (CDLP; Continuous Digital Light Processing) 등이 존재▶ 재료 압출(Material Extrusion) : 필라멘트 타입의 수지를 부분적으로 가열하여 노즐을 통해 연속적으로 밀어내며 위치를 이동시켜 물체를 형성시키는 방식▶ 재료분사(Material Jetting) : 액상 형태의 소재 자체를 제팅으로 토출시키고 자외선 등으로 경화시키는 방식▶ 접착제 분사(Binder Jetting) : 분말 형태의 소재 위에 액체 형태의 접착제를 분사시켜 분말을 결합시키는 방식, 종류로는 3D Printing Ink-Jetting, S-Print, M-Print 등, 장점은 광범위한 재료를 소재로 이용할 수 있으며, 비용이 저렴. 단점은 표면을 재처리해야하는 후처리공정이 필요▶ DED(Direct Energy Deposition) : 고출력 레이저나 전자빔 등 고 에너지원을 금속 표면에 조사하면 순간적으로 melt pool의 생성과 동시에 공급되는 금속분말을 실시간으로 공급하여 적층하는 방식이며 종류는 LENS, DED, DMT, BeAM 등이 있음.장점은 3D 적층 외로 금형 수정, 보수 등에 활용이 가능하고 일반 금속 분말을 사용할 수 있어 Powder Bed Fusion 방식에 비해 원가가 낮음.단점은 복잡한 중공 형태 또는 오버행 구조 적층에는 문제가 있으며, 금속층의 높이를 정밀 제어하기 위해 공정 변수의 실시간 제어가 필요▶ 분말 적층 융용(Powder Bed Fusion) : 분말형태의 소재(일반적으로 금속 분말)를 평평하게 깔고 고 에너지빔(레이저나 전자빔 등)을 선택적으로 조사하여 국부적으로 용융 또는 소결시키는 방식으로 종류로는 SLS, DMLS, SLM, EBM, Copcept Laser 등이 존재한다.장점은 비교적 단순한 기계 구조, 정교한 금속 제품 성형 가능, 오버행 구조로 설계된 조형물의 제작이 용이하다는 점이며 단점으로는 고가의 구형 분말을 사용하여 원가가 높다는 점과 불활성 또는 고진공 분위기, 일부 재소결이 필요▶ 시트 라미네이션(Sheet Lamination) : 얇은 필름 형태의 종이, 박판 수지나 금속을 열, 접착제 등을 붙여가며 적층하는 것으로 그 종류는 LOM, Ultrasonic C 등, 대형제품을 생산할 수 있으며 복합재 생산이 가능하다는 장점 보유◇ 3D 프린팅 기술 분류명칭소재 경화 방식적층 방식소재액층광중합(Vat Photopolymerization)레이저 이용 경화SLA(광조형)플라스틱프로젝터 이용 경화DLP(디지털 광처리)LED 및 산소 이용 경화CDLP(연속 디지털 광처리)재료 압출(Material Extrusion)융합 증착 모델링(Fused Deposition Modeling)FDM(융합증착 모델링)콤포지트(수지)플라스틱재료분사(Material Jetting)자외선 이용 경화(Cured with UV Light)MJ(재료 분사)플라스틱열 이용 경화(Cured with heat)NPJ(나노입자 분사)금속축융성형(Milled to Form)DOD(즉시주입형)왁스바인더 젯(Binder Jetting)접합제 이용 접합(Joined with bonding agent)BJ(바인터 젯)석고 모래금속분말베드 융합(Powder Bed Fusion)에너지 및 접합제 이용 융합(Fused with agent and energy)MJF(다중 제트 융합)플라스틱레이저 융합(Fused with laser)SLS(선택적 레이저 소결)플라스틱DMLS/SLM(금속 직접 레이저 소결/선택적 레이저 용해)금속전자빔 이용 융합(Fused with electron beam)EBM(Electron Beam Melting)금속직 에너지 증착(Direct Energy Deposition)레이저 이용 융합(Fused with laser)LENS(Laser Engineering Net Shape)금속전자빔 이용 융합(Fused with electron beam)EBAM(Electron Beam Additive Manufacturing)시트 라미네이션(Sheet Lamination) LOM(Laminated Object Manufacturing)콤포지트(수지)종이◇ 3D 프린팅 소재 및 프린팅 방식○ 3D 프린팅 기술의 발전에 따라 기술적용 가능 산업 분야가 늘어나면서 3D 프린팅에서 사용되는 소재가 다양해지고 있다. 사용되는 프린팅 소재에 따라 3D 프린팅 방식이 결정된다.LS(레이저 소결, Laser Sintering), FDM(융합 증착 모델링, Fused Deposition Modelling), SL(입체 리토그라피, Stereo Lithography), LOM(Laminated Object Manufacturing) 등으로 종류가 나누어진다.○ 3D 프린팅 기술은 고체, 액체, 그리고 분말 등 프린팅 소재의 형태 및 적층 방식에 따라 액층광중합(Vat Photopolymerization), 재료압출(Material Extrusion), 재료분사(Material Jetting), 바인더 젯(Binder Jetting), 분말베드 융합(Powder bed fusion), 직 에너지 증착(Direct Energy Deposition), 시트라미네이션(Sheet Lamination) 등 7가지 기술로 분류된다.◇ 액상 소재를 사용하는 광경화 수지 조형(SLA)○ 광경화 수지 조형(SLA; Stereo Lithography Apparatus) 기술은 레이저 빛으로 액상 수지를 굳혀 프린팅 하는 기술로 FDM 방식과 함께 3D 프린팅 시장에서 가장 광범위하게 사용되는 기술이다.○ SLA 방식을 이용하는 3D 프린터는 △큰 산업용 제품을 만드는데 주로 이용 △복잡한 형태의 대상물을 3D 프린팅으로 제작가능 △ 레이저를 이용한 정교한 제품 표면 처리 △왁스와 같은 주조가 가능하고 투명한 소재를 사용 가능한 것이 특징이다.대형 산업용 제품 이외에도 치기공이나 액세서리 같은 세밀한 형태의 성형이 필요한 경우 많이 사용되고 있다. 단점으로는 출력된 제품의 강도가 낮고, 평형하려는 제품의 형태에 따라 서포트(지지대)가 필요하여 제품이 완성된 이후 포트 제거에 시간이 소요되고, 성형 프로세스가 복잡하며, 이에 따라 성형 시간이 많이 소요된다는 점이다.◇ 직 광처리 조형(Direct Light Process)○ 직광처리 조형(DLP; Direct Light Process) 방식의 3D 프린터는 광중합체 수지Photopolymers resin)를 소재로 사용하는 SLA와 비슷한 처리 과정을 거치게 된다.다른 점은 SLA에서는 경화과정에서 레이저를 사용하지만, DLP에서는 광중합체 수지의 표면에 한 번에 광원을 조사하여 제품을 경화시킨다.SLA에 비교하여 DLP 과정은 처리속도가 빠르다는 장점이 있다. 세밀한 형상을 제작해야 하는 치기공, 보청기, 액세서리 등의 성형에 많이 사용된다.◇ 폴리젯, 멀티젝트 방식(Polyjet, Multi-jet)○ 폴리젯(Polyjet) 방식의 3D프린터도 광경화 소재를 사용한다는 점에서 광경화 적층 방식과 유사하다. 자외선램프에 반응해 액체에서 고체로 변화하는 특수 플라스틱 수지를 노즐에서 분사하여 적층한다.○ 매우 얇게 소재를 분사해 정밀한 모형을 만들 수 있고 그 결과물의 품질에 대한 신뢰성이 높아 고품질 부품 생산이 가능하다는 점이 폴리젯 방식 3D프린터의 가장 큰 장점이다.사용할 수 있는 소재의 범위가 다양하고, 폴리젯 방식 3D 프린터를 지원하는 소프트웨어가 많이 개발되어 있다는 점 및 서포트 (지지대)의 제거가 용이하다는 점이 장점이다.따라서 폴리젯은 표면 품질이 중요한 제품 및 투명하거나 유연해서 구부릴 수 있는 형태의 제품을 생산하는데 적합하다.○ 단점으로는 3D 프린터 및 소재의 가격이 높다는 점과 제품이 자외선에 민감하게 반응한다는 점, 견본품을 제작하는 경우에는 속도가 느리다는 점 등이 단점이다.◇ 고체 소재를 이용하는 융합수지압출적층조형 방식(FDM)○ 융합증착 모델링 방식(FDM) 공정융합수지압출적층조형 방식(FDM)은 현재 시장에서 가장 많이 사용되고 있는 3D 프린팅 기술이다. 고체 소재를 이용하고 있으며, 프린터 헤드 노즐에서 반쯤 용융된 가소성 플라스틱을 압출하여 적층하면서 프린팅 한다.○ 장점은 레이저를 사용하지 않기 때문에 기계장치가 간단하여 프린터 가격과 유지보수 비용이 비교적 저렴하고 처음 3D 프린터를 사용하는 사람이 이용하기에 비교적 간단하며 디자인부터 제품 생산까지 과정이 빠르다.○ 단점으로는 △생산된 제품의 약한 강도 △필요에 적합한 프린터를 찾기 어려움 △FDM 프린터를 지원하는 소프트웨어 개발 사례 부족 △프린팅 이후 표면을 연마하는 후 처리 과정 필요 등이다.○ FDM 방식의 3D 프린터는 저비용으로 쾌속으로 제품을 생산해야 하는 경우 혹은 생산된 제품의 표면 품질이 중요하지 않은 경우에 유용하게 사용될 수 있다.◇ 분말 소재를 이용하는 선택적 레이저 소결(SLS)○ 선택적 레이저 소결(SLS) 방식은 분말 형태의 소재를 베드(bed)에 도포한 후 레이저를 비춰 원하는 부분만 굳히는 기술을 말한다.장점은 출력된 제품의 강도와 품질이 높은 제품을 생산할 수 있으며 아주 얇거나 작은 제품 등 세밀한 형태를 조형할 수 있으며, 공정이 효율적이다.○ 단점으로는 생산된 제품의 표면에 미세 기포형태가 되는 점과 비틀림이 나타날 수 있으며, SLS 방식의 프린터와 분말형태 소재의 가격이 높다는 점 등이다.과거에는 사용할 수 있는 소재가 제한이 있었으나 기술이 발전함에 따라 소재가 다양해지고 있다. SLS는 부품 생산에서 일반적으로 사용되는 프린터로 엔니지어링 부품에서부터 건축모델 등의 프린트에 가장 많이 사용된다. □ 질의응답- 현재 3D 프린팅스튜디오에서 현재 교육, 전시, 제품 판매 등 사업 분야가 다양한데 주 수익 모델은."주 수입원은 3D 프린팅 제조에서 나오며 두 번째는 기업대상으로 3D프린팅 판매 매출이 차지한다."- 3D프린팅스튜디오에서 교육(워크샵)은 서비스 개념인지."서비스라기 보다는 사회적 인식 향상을 위한 목적이다. 향후에는 3D프린팅 아카데미를 설립하는 것이 목표이다."- 워크샵 교육 시 3D프린팅 사용에 제한을 두지는 않는가? 보완문제는 없는지."3D프린팅 기계를 조작할 수 있다고 해서 모델을 쉽게 복제할 수는 없어서 교육시 보안상 문제는 크게 우려하지 않는다. 참고로 3D프린팅을 이용해서 제작하는 용품에 따라 적용 기술이 달라지며 3D프린팅을 사용하여 어떤 산업군의 제품에 적용될지에 대한 사전 판단이 필요하다."- 큐비콘(Cubicon)이라는 한국기업의 3D 프린팅 제품을 이용하고 있다고 하였는데, 큐비콘 제품의 강점은 무엇이고 어떤 마케팅 방식으로 3D 프린팅 스튜디오와 협력하게 되었는지."시중에 판매하고 있는 3D프린팅은 제조용, 세제품 제작용 등 매우 다양하다. 타 기업과 비교하였을 때 큐비콘이 가진 장점은 품질이 뛰어나다는 것이다.큐비콘은 삼성과 LG에 카메라 렌즈를 납품하는 회사로 정밀도 측면에서 강점을 가진 기업으로 알려져 있었다. 큐비콘과 인연은 3D 프린팅 오스트리아 지점에서 시작됐다. 오스트리아 지점에서 한국 큐비콘에 직접 연락하고 방문하여 큐비콘 제품에 대한 논의를 진행했다."- 큐비콘 제품을 이곳에서 판매하고 있다고 하였는데, 현지에서 판매되는 가격이 어떻게 되는지."3000~6000싱가포르 달러 사이 가격의 제품을 판매하고 있다. 프린트를 구매할 때 가장 중요하게 고려해야할 사항은 서비스(A/S)이다. 3D 프린팅 스튜디오에서 큐비콘 제품을 구매한 후 문제가 있는 경우에는 이곳에서 서비스(A/S)를 받을 수 있다."- 큐비콘 모델을 사용하는 사람들은 개인이 많은가? 기업이 많은지."학교, 개인, 기업 등 다양하다."□ 일일보고서◇ 무궁무진한 가능성을 지닌 3D프린팅 기술○ 3D프린팅을 이용해 생각보다 다양한 분야의 시제품 및 완제품 생산이 가능하다는 점이 놀라웠다. 운동화 밑창부터 시작해서 치아보철물, 음식, 자동차, 집 등 제작가능 품목은 무궁무진했다.구체적인 3D프린팅 방식과 종류 등에 대한 깊이 있는 공부를 할 수 있는 좋은 기회였으며, 3D프린팅 사업의 비즈니스 모델에 대해서도 알 수 있어서 좋았다.○ 3D프린팅은 비용절감 방법을 제시하고 시장진출까지 시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 2016년에 개발된 MJF기술은 내구성이 좋은 제품을 양산이 가능한 형태로까지 생산할 수 있다고 한다.품질 및 속도, 강도 면에서 아직 해결해야 할 과제들이 많아 기술력 보완이 많이 필요하겠지만, 3D프린팅이 제조업의 혁신을 가져온 것만은 분명한 것 같다.○ 워크샵을 진행해준 제이슨 대표의 첫 질문이 “3D프린팅을 어떻게 생각하느냐“는 질문에 Prototype 형태로서 아직 양산 제품에 비해 품질이 못하다는 답변을 하였다.이후 보여주는 샘플과 3D프린팅한 제품을 보고 많이 놀랐으며 다양한 분야에서 사용되는 기술을 보고 창업기업에게도 많은 조언을 할 수 있을 것 같다.◇ 창업 관련 주제에 대한 논의 부족○ 인프라나 규모면에서는 국내 3D프린팅 업체보다는 압도적인 느낌은 받지 않았지만, 이들이 추구하는 기업의 목표 역시 3D프린팅의 저변확대와 커뮤니티 구축과 활성화였다.Jason joo 대표의 열정적인 강의 덕분에 3D프린팅에 대한 그들의 열정과 비전을 충분히 알 수 있었다. 이들이 가진 가장 멋진 이상은 ‘Bring your ideas to life'였다. 3D프린터의 미래는 이렇게 풀어가는 게 맞다고 본다.○ 다만 아쉬웠던 점은 강의 내용 대부분이 아주 기본적인 3D프린터 입문자용이었다는 건 이번 연수의 옥의 티가 아닐까 싶다.창업기업을 지원하는 운영인력이라는 점을 감안 할 때 싱가포르 내에 3D프린팅 사업과 앞으로의 발전방향 그리고 국내 창업기관 및 기업과의 연계가 주제였다면, 국내 3D프린팅 스타트업들과 국제적인 콜라보가 진행되지 않았을까 싶다.

스위스 엘리베이터 제조업체인 쉰들러(Schindler)에 따르면 엠엑스쓰리디(MX3D)와 공동으로 3D 프린팅을 활용해 엘리베이터를 설계했다. 엠엑스쓰리디는 네덜란드의 적층 제조 솔루션 제공업체이다. 특히 금속으로 대형 물체를 3D 프린팅할 수 있도록 로봇 기술을 제공하고 있다.이번 협업은 미학(aesthetics)과 토폴로지(topology) 최적화가 구현된 프로젝트로 평가된다. 운전실 내부의 창의적인 디자인을 실현할 수 있고 엘리베이터 무게를 줄이는 재료를 사용할 수 있기 때문이다.이를 통해 에너지 소비를 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다. 참고로 쉰들러는 1874년 이후 관련 사업을 시작했으며 매일 15억명의 승객을 운송하고 있다.▲  엠엑스쓰리디(MX3D)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)