표제지
목차
제1장 서론 7
1. 연구배경 및 목적 7
2. 연구방법 및 범위 9
제2장 제조혁신과 3D 프린팅 12
1. 제조혁신의 대두 12
2. 국내외 제조혁신 추진 동향 14
3. 제조혁신과 3D 프린팅 21
제3장 3D 프린팅과 소재산업 35
1. 3D 프린팅의 유래 및 현황 35
2. 3D 프린팅 기술 및 관련 소재 46
3. 주요 기업 및 연구개발 동향 60
4. 기타 이슈 73
제4장 3D 프린팅을 통한 제조혁신과 소재산업 78
1. 주요 생태계 구조 78
2. 생태계 활성화 촉진 및 저해 요인 84
3. 소재산업의 중요성 89
제5장 시사점 93
1. 3D 프린팅 기반 제조혁신을 위한 정책과제 93
2. 3D 프린팅 소재기술 발전 방안 97
참고문헌 104
[부록] 3D 프린팅 제조업체의 기술유형별 소재 109
판권기 111
〈표 2-1〉 미국 제조업혁신센터(MII) 현황 16
〈표 2-2〉 인더스트리 4.0과 플랫폼 인더스트리 4.0 정책 비교 18
〈표 2-3〉 제조업 혁신 3.0 실행대책 개요 20
〈표 2-4〉 적층가공을 의미하는 여러 가지 용어 21
〈표 2-5〉 소재 관련 주요 학술지의 최근 적층가공 관련 특집호 출판 동향 23
〈표 2-6〉 적층가공 비용 구조 변화 전망 27
〈표 2-7〉 적층가공 비용 구조 변화 요인 28
〈표 2-8〉 전통 제조공정과 적층가공의 선호조건 비교 29
〈표 2-9〉 3D 프린팅 서비스공급자 유형 32
〈표 2-10〉 3D 프린팅 산업에 대한 우려 34
〈표 3-1〉 적층가공 기술의 개발 연혁 36
〈표 3-2〉 3D 프린팅의 발전 과정 37
〈표 3-3〉 3D 프린팅 공정기술의 유형과 관련 소재, 특징 및 기업 48
〈표 3-4〉 3D 프린팅 공정 기술과 적합 소재 49
〈표 3-5〉 3D 프린팅 기술유형별 생산 단계 50
〈표 3-6〉 금속재료용 3D 프린팅 장비 판매대수 및 성장률 추이 51
〈표 3-7〉 금속재료용 3D 프린터 생산 주요 기업별 판매 대수(2014) 52
〈표 3-8〉 PBF 적층가공의 에너지원 비교 55
〈표 3-9〉 금속 3D 프린팅 주요 기술유형의 장단점 56
〈표 3-10〉 3D 프린팅 적용이 가능한 대표적인 금속재료 예시 57
〈표 3-11〉 다양한 공정을 활용해 제조된 IN718 초합금의 기계적 성질 58
〈표 3-12〉 금속 3D 프린팅 장비 주요 기업 61
〈표 3-13〉 주요 산업분야별 적층가공 동향 70
〈표 3-14〉 적층가공 관련 주요 프로젝트(EU) 71
〈표 3-15〉 적층가공 표준 관련 위원회 등 현황 73
〈표 4-1〉 적층가공 산업에서의 가치사슬 특징 80
〈표 4-2〉 이해관계자의 주요 투입 및 보상 요소 83
〈표 4-3〉 3D 프린팅 이해관계자의 주요 비용 및 편익 84
〈표 4-4〉 3D 프린팅 생산방식의 주요 특징과 그 내용 85
〈표 4-5〉 적층가공의 기회 및 한계 요인 86
〈표 4-6〉 적층가공의 핵심특징 및 기대효과 87
〈표 4-7〉 적층가공에서의 분야별 도전 과제 92
〈표 5-1〉 스마트 제조를 위한 조건 94
〈표 5-2〉 주요 산업분야별 적층가공 개선 방향 96
〈표 5-3〉 미래 소재산업의 특징과 포지셔닝 99
〈표 5-4〉 적층가공 성공을 위한 소재 및 관련 분야 장애요인 101
〈표 5-5〉 적층가공 기반의 제조혁신을 위한 소재 분야 발전 목표 102
〈표 5-6〉 적층가공 기반의 제조혁신을 위한 소재 및 관련 분야 대응 방안 103
〈그림 1-1〉 연구범위 및 초점 9
〈그림 2-1〉 주요 권역별 제조업 부가가치 비중 변화 13
〈그림 2-2〉 글로벌 메가트렌드와 제조혁신 15
〈그림 2-3〉 미래 스마트공장의 주요 구성요소 22
〈그림 2-4〉 연도별 적층가공 활용 분야 추이 24
〈그림 2-5〉 연도별 적층가공 활용 산업 추이 24
〈그림 2-6〉 3D 스캐닝, 디자인 및 프린팅 통합 제조 환경 25
〈그림 2-7〉 전통 제조공정과 적층가공의 비용 구조 26
〈그림 2-8〉 전통 제조공정과 적층가공의 비용 구조 27
〈그림 2-9〉 적층가공 도입으로 인한 분야별 향후 파급효과 30
〈그림 2-10〉 산업별 적층가공 적용 시나리오 30
〈그림 3-1〉 적층가공 기술 수용 연혁 36
〈그림 3-2〉 적층가공의 최근 응용분야 및 잠재적 적용분야 38
〈그림 3-3〉 전 세계 3D 프린팅 시장규모 및 연도별 성장률 추이 41
〈그림 3-4〉 연도별 적층가공 활용 산업 추이 42
〈그림 3-5〉 연도별 적층가공 활용 분야 추이 42
〈그림 3-6〉 전 세계 금속재료 3D 프린팅 장비 판매 추이 43
〈그림 3-7〉 적층가공용 소재 시장규모 및 성장률 44
〈그림 3-8〉 3D 프린팅 시장 전망 45
〈그림 3-9〉 적층가공의 장점 및 주요 해결과제 46
〈그림 3-10〉 적용 소재의 상(相) 형태에 따른 3D 프린팅 공정기술의 종류 49
〈그림 3-11〉 금속재료용 적층가공 제조 관련 선도기업 현황 53
〈그림 3-12〉 금속재료용 3D 프린팅(PBF 분야) 주요 기업의 시장점유율 54
〈그림 3-13〉 금속재료용 적층가공 서비스 관련 선도기업 현황 54
〈그림 3-14〉 금속재료 3D 프린팅 주요 기술(기업)별 에너지 및 생산속도 비교 56
〈그림 3-15〉 AISi10Mg 합금의 제조 공정별 미세조직 58
〈그림 3-16〉 금속분말 제조의 기술난이도와 시장규모 59
〈그림 3-17〉 적층가공이 가능한 다양한 크기 및 형상 예시 63
〈그림 3-18〉 금속재료용 적층가공의 기술 수용 현황 64
〈그림 3-19〉 Airbus사의 적층가공 추진 마일스톤 65
〈그림 3-20〉 Airbus사의 적층가공 상용화를 위한 주요 단계 66
〈그림 3-21〉 항공기 등에서 발생하는 손상 유형과 원인 66
〈그림 3-22〉 민항기용 제트엔진에서의 적층가공 적용사례 67
〈그림 3-23〉 항공기용 부품의 적층가공 적용 사례 68
〈그림 3-24〉 민항기 동체 및 가스터빈 엔진의 소재별 중량비 변동 추이 68
〈그림 3-25〉 EBM으로 생산된 임플란트 재료의 월별 성공률 추이 및 생산비용(고관절 비구 부품, ARCAM사, 45,000 연속생산시간 기준) 69
〈그림 3-26〉 3D 프린팅을 활용한 제품 개발 주기와 콘텐츠 설계 및 저작권 이슈 74
〈그림 4-1〉 금속재료용 적층공정에 영향을 미치는 주요 요인(PBF 사례) 80
〈그림 4-2〉 금속재료용 적층공정 관련 인증 체계 81
〈그림 4-3〉 3D 프린팅 산업 가치사슬과 이해관계자 82
〈그림 4-4〉 제품 및 공급사슬에 미치는 적층가공의 파급효과 88
〈그림 4-5〉 적층가공 기술의 잠재력(생산규모-복잡성-최적화점) 88
〈그림 4-6〉 소재 분야 핵심 연구내용 간 관계 및 주요 특징 89
〈그림 4-7〉 적층가공 추진과정의 복잡성 90
〈그림 4-8〉 금속재료 적층가공의 효율적 운용을 위한 핵심 요인 91
〈그림 5-1〉 기존 뿌리산업 중 3D 프린팅 적용 분야 95
〈그림 5-2〉 적층가공 주요 금속소재 타이타늄의 가치사슬 단계별 특징 98