CONTENTS KATS 기술보고서 3D프린팅 산업 및 국제표준화 동향 3D프린팅 산업 및 국제표준화 동향 I 개요 및 주요 이슈 4 Ⅱ 산업 및 시장 동향 7 Ⅲ 국제표준화 동향 11 Ⅳ 결론 31 국가기술표준원 충청북도 음성군 맹동면 이수로 93 TE

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1 발간등록번호 KATS 기술보고서 3D프린팅 산업 및 국제표준화 동향 Ⅰ. 개요 및 주요 이슈 Ⅱ. 산업 및 시장 동향 Ⅲ. 국제표준화 동향 Ⅳ. 결론 작성 3D융합산업협회 IT융합산업팀 성우철 과장 ( , 감수 국가기술표준원 기계소재건설표준과 안주삼 연구관 ( , (제 75호)

2 CONTENTS KATS 기술보고서 3D프린팅 산업 및 국제표준화 동향 3D프린팅 산업 및 국제표준화 동향 I 개요 및 주요 이슈 4 Ⅱ 산업 및 시장 동향 7 Ⅲ 국제표준화 동향 11 Ⅳ 결론 31 국가기술표준원 충청북도 음성군 맹동면 이수로 93 TEL KATS 기술보고서 제75호

3 I 개요및주요이슈 3D 프린팅산업발전전략 - 4 대추진전략, 11 대세부추진과제 추진전략 세부추진과제 3D 프린팅정의 < 모델링 > < 프린팅 > < 후처리 > 전략 1 수요연계형성장기반조성 1 기업제조혁신지원 2 국민참여환경조성 3 기초 전문인력양성 스캐너 스케치 3D CAD Model STL File 변환 Slicing Software 3D Printer 3D Object 후처리및제품완성 전략 2 비즈니스활성화지원 1 비즈니스모델발굴및사업화지원 2 3D 프린팅용콘텐츠시장활성화 3 창업및글로벌진출지원 3차원모델링된디지털데이터를이용하여분말, 액체, 고체형태등의소재적층을통해 3차원물체를제조하는新제조프로세스. 기존재료를자르거나깎아생산하는절삭가공과대비되는개념으로적층제조 (AM, Additive Manufacturing), 쾌속조형 (RP, Rapid Prototyping) 으로정의 전략 3 기술경쟁력확보 1 수요연계형전략기술로드맵수립 2 3D 프린팅소재 장비기술개발 3 3D 프린팅 SW 기술개발 3D 프린팅에대한관심이주목받기시작한계기는 2012년미국에서베스트셀러가되었던크리스앤더슨 전략 4 3D 프린팅관련제도개선 1 법 제도개선 2 3D 프린팅설비 유통환경보안강화 (Chris Anderson) 의 메이커스 (MAKERS) 란책과 13 년 2 월미국오바마대통령이연설에서 3D 프린터를언급한 사건이큰영향을주게되었음. 메이커스 에서는전통적인제조업과달리앞으로는컴퓨터와인터넷에이어메이커운동 (Maker movement) 이새로운산업혁명이될것이라고규정 3D 프린팅기술은新제조산업을창출할핵심기술로다양한산업분야에적용되고있으며국내 3D프린팅기술경쟁력과산업육성을위한정부정책및산업지원등이필요한신산업분야로주목 우리나라에서는미래 10대기술중하나로 3D프린팅산업을육성하기위하여 13년 7월산 학 연과함께 3D프린팅산업발전전략포럼 발대식을개최하였으며 3D프린팅산업활성화를통해제조기반의대량맞춤과신산업모델창출을위한산업기반을조성하였고 14년 4월에는산업통상자원부와미래창조과학부가합동으로제조업혁신과창조경제활성화를견인할 3D프린팅산업육성을위해범정부 3D프린팅산업발전전략 을수립함 ( , 국가과학기술심의회 ) IT융합기반기술의맞춤형방식으로제조환경이변화함에따라 3D프린팅표준화접근방식도변화가필요하며국내 3D프린팅산업계현실을반영한표준화추진필요 3D프린팅표준화주도국인 EU는표준을통한산업경쟁력확보를위해 2025년 ILV(Industrial Landscape Vision)* 기반의표준화프로세스재정립과 3D프린팅표준화적용연구결과발표 * EU는 ILV 기반의표준화를위한미래전망템플릿을만들고 3D 프린팅에대한사례연구실시 3D 프린팅은디지털, 맞춤형방식의생산방식을기존제조현장에적용하는산업 환경변화의핵심원동력으로, 기술개발및표준화초기단계부터산업환경 ( 비전 ) 과연동할수있는표준화프로세스를적용한 3D 프린팅표준개발필요 3D 프린팅이영향을미칠산업환경의현재와미래를정확히진단, 예측하고이를기반으로신속한표준현안발굴필요 4 5

4 산업환경진단 예측기반의표준화프로세스 Ⅱ 산업및시장동향 미례분석및예측을통한표준화프로세스 가속화 1. 체계적인니즈파악프로세스가생략된현재의유럽표준화프로세스 표준의니즈를파악할수있는시점 표준의니즈가파악되는시점 현유럽표준화체계에대한기본미례분석및예측템플릿제안 ( 안 ) 은초기니즈파악단계에서변경될수있다 ( 단, 개발프로세스자체는변경불가 ) 표준을공표하는시점 1. 해외산업및시장동향 ( 글로벌시장 ) 산업초기단계이나장비성능향상 가격하락및 3D 디자인산업발전에힘입어 12년 22억불에서 21년 108억불로고속성장전망 * 장비, 소재및관련서비스포함한시장규모, Wohlers Associates, inc. ( 13) 초기니즈파악프로세스누락 개발 사용자들에의한실행 ( 세계시장점유율 ) 3D프린팅시장점유율은소비재 / 전자산업위주, 부품용도, 미국 / 유럽중심으로나타남 시간손실 니즈파악제안합부판정문서작업조사적용공표 유럽표준 (CEN-CENELEC) 의경우, 최대 36 개월소요 산업별 / 용도별 / 국가별 3D 프린팅시장점유율 산업별점유율 ( 11) 용도별점유율 ( 11) 국가별누적점유율 ( 88 11) 2. 새로운표준화이슈를파악하기위한예측및예지단계분석 + 미래예측개발현표준화프로세스와유사 시간손실 감소개발작업의조기착수 사용자들에의한실행 실행작업의조기착수 평가 항공 / 우주 12.1% 자동차 / 운송 19.5% 산업 / 비즈니스 10.8% 소비재 / 전자제품 20.3% 건축업계 3.0% 교육 / 연구 8.0% 기타정부기관 5.3% 6.0% 의료 / 치과 15.1% 금속주형제작 8.9% 설계 / 제작 10.1% 공구제작 8.7% 교육 / 연구 7.0% 프리젠테이션 7.8% 조립공정 12.1% 기타 1.8% 직접부품생산 19.2% 시제품금형 12.2% 기능성모델 18.4% Russia 1.3% Taiwan 1.5% Korea 2.2% Spain 1.4% China 8.6% Japan 10.2% Other 12.9% Italy 3.9% UK 4.4% Germany 9.3% U.S 38.3% Turkey 1.3% Canada 1.9% France 3.0% 소비재, 전자제품, 자동차, 항공, 의료가전체의 67% 직접부품생산, 기능성모델, 시제품금형조립공정등의용도 3D 프린터누적판매량은미국, 독일, 중국순 ( 장비 ) 3D프린터산업용 개인용장비의전반적인가격이하락하는가운데 12년 9.8억불의시장형성 ( 장비 및유지보수포함 ) ( 서비스 ) 3D프린팅서비스 ( 온 오프마켓등 ), 컨설팅, 교육등 12년 8억불규모로전체 3D프린팅시장의 36% 를차지 ( 소재 ) 12년 4.2억불규모로플라스틱과금속이주를이루고있으며 3D프린터의대중화 활용확대에따라급속히성장중 (3D 프린터가격전망 ) 3D 프린터가격은일반소비자가구매할수있을정도로빠르게하락하고있으며, 소재가격인하역시 3D프린터보급확산관건이될전망 6 7

5 개인용 3D 프린터가격전망 2. 국내산업및시장동향 ( 국내시장 ) 글로벌시장성장에따라국내시장도급속히성장중이지만, 시장규모는아직미미한수준 3D 프린터평균가격추이 3D 프린터용도별가격추이재료물질가격추이 산업현장과전문연구기관용으로높은가격으로생산되던 3D 프린터는사무, 개인용기기의보급으로가격지속하락 $117.7 ( 단위 :$1,000) $1,000 미만의개인용프린터는 DIY 가대부분 MakerBot 은 12.1 월 $1,700 짜리개인용프린터 Replicator 출시, 상반기 1 만대가넘는판매기록 ($60K~200K) $1,000 내외 3D 프린터모델의재료가격은상대적으로저렴하게형성 사무용및산업용프린터재료가격은높은수준 개인용 3D 프린터및재료물질 1lb당가격 Printer Material Cost/1ld RepEap $300 플라스틱 $14 MaukCC $1,450 플라스틱 $17 Bite_Bytee $1,400 플라스틱 $20 국내주요기업별동향 --( 캐리마 ) : 디지털현상기를제작하는캐리마는 DLP 방식을사용하여 2011년 Master 시리즈로 3D 프린터시장진출 --( 인스텍 ) : DMD 기술과유사한방식의 DMT 원천기술을보유하고있으며, 레이저소스를제외하고는대부분의주요기술을독자개발하는데성공 --( 로킷 ) : 오픈소스기반의개인용 3D 프린터 에디슨 의제조업체로저렴한가격과데스크톱형의디자인이특징 ( 에디슨 : 150~160만원, 원료 : PLA로소형제품생산 ) $73.2 ($10K~50K) ($500K~2K) 산업용사무용개인용 개인용 3D 프린터및재료물질 1lb당가격 Printer Material Cost/1ld 3D Systeme $9,900 포토폴리머 $850 HP $22,00 ABS 플라스틱 $185 Objet Ltd. $19,900 포토폴리머 $175 출처 : Wohlers Associaites, Inc.2012 출처 : Sculoigo, 월출처 : Addilve 3D 2012 국내 3D 프린터생산관련주요업체현황 업체 주요현황 캐리마 DLP 방식의 3D프린터개발 ( 아크릴, 에폭시, 왁스, ABS 등 ) 인스텍 DMT 방식의 3D프린터개발 ( 티타늄등금속사용 ) 오픈크리에이터즈 개인용 FDM, 동호회중심의 3D프린팅커뮤니티운영 오브젝트빌드 개인용 FDM, 동호회중심의 3D프린팅커뮤니티운영 하이비전시스템 FMD 방식의산업용제품 ( 비전테스트및특수카메라전문업체 ) ( 개인용 3D 프린터기업별동향 ) 개인용 3D 프린터시장은산업용제품시장에서지배적위치를차지하고 있으며, 3D Systems 사의자회사 (Bits From Bytes, Cubify) 와 Beijing Tiertime 이전체시장규모의절반차지 추정 [ 평균판매가격 : $ 1,122(2011 년 )] 솔리시스오티에스 Creatable Labs 케이로보틱스헵시바 카이스트와공동개발, 컬러 3D프린터개발 델타방식 FDM 개인용제품판매 팹랩서울의고산대표가운영하는 3D프린터개발사 FDM방식의개인용 3D프린터개발 FDM 및 DLP 방식의 3D프린터개발 스타봇 FDM 방식의개인용 3D 프린터개발 포머스팜 FDM 방식의개인용 3D 프린터개발 개인용 3D 프린터시장점유율현황 (2012 년 ) TPC 메카트로닉스에펠 3D프린터생산업체애니웍스인수 (13년 10월 ) 로사업시작 FDM방식의개인용제품개발 로킷 신도커머스와협약오피스바이에판매 Beiging Tiertime 25.0% More 30 Other Companies* 10.0% 3D Systems (Bits From Bytes+Cubify) 25.0% 7 Companies 15.0% MakerBot 25.0% Aleph Objects Fabbster Formlabs German RepRap Printrbot Solidoodle Ultimaking 일루미네이드아나츠 3D Ways DLP 방식 3D프린터개발및 SLA 방식연구 FDM방식의개인용제품개발 / 제작 FDM방식완제품및조립용제품판매 ( 장비 ) 12년전년대비 30~40% 증가한 300억원규모이나, 고가산업용장비를전량수입하는등 90% 수입의존 (IRS Global, 13) ( 서비스 ) 프린팅, 디자인유통등의실질적서비스시장이성장중인해외와달리, 장비수입 개발업체주도의활용교육, 컨설팅제공 ( 소재 ) 해외선도장비업체중심의공급구조이나향후 LG화학, SK케미칼등기존글로벌화학기업의소재시장진출전망 8 9

6 3. 특허동향 ( 특허출원 ) 3D프린팅시장의영역확대 ( 의료등 ) 및기업의특허리스크예방차원등으로최근 5년간특허출원증가미국 / 한국최근 5년간특허출원건수 구분 09년 10년 11년 12년 13년 계 비고 미국 139건 151건 165건 138건 95건 688건 5년간출원비중 : 37% ( 전체 1,864건 ) 한국 81 건 77 건 66 건 39 건 6 건 269 건 5 년간출원비중 : 53% ( 전체 507 건 ) 국가별특허출원은미국이 1위를차지하고있으며, 일본과중국이그뒤를잇고있음 --출원인의국적별출원건수에서도미국이압도적으로많은것은미국이관련기술개발을주도하고있음을나타냄 3D프린팅기술분야는 1980년대부터급격하게성장했지만, 동기술이주목을받은것은 2000년대이후임 --3D프린팅기술의원천특허및유용한특허의존속기간만료와컴퓨팅및소프트웨어의발전이 3D프린팅기술의성장원동력이됨 년대에들어서면서 3D프린터관련특허출원및등록이급격한증가추세를보임. 특히언론을통해 3D프린팅기술이주목을받으면서관련특허출원도지속적인증가를보임 3D 프린터관련국제특허동향 Ⅲ 국제표준화동향 1. ISO TC261(Additive Manufacturing) ISO/TC 261은 2011년 Additive Manufacturing(AM) 분야의표준화를위해설립. AM 분야의프로세스, 용어및정의, 프로세스체인 ( 하드웨어및소프트웨어 ), 시험절차, 품질매개변수, 공급계약과전반적인기본적부분을표준화하는것으로그목적으로함. 특히, 3D 프린팅시장및산업이활발히발전하면서다양하고확립되어있지않은 3D프린팅관련명칭을표준화하기위한활동을하고있음. ISO/TC 261은 3D프린터관련기술을크게 7가지로구분함 ISO/TC 261 3D 프린팅 7 대기술분류 명칭기술분류설명재료 Binder Jetting Material Jetting 3DP(CJP) Ink-jetting S-pritner M-printer PolyJet Ink-jetting Thermojet MJM(MJP) 파우더형태의재료를접착제를분사시켜결합하여물체를형성 액상재료를프린팅노즐을통해분사시켜자외선으로경화하여물체를형성 금속, 폴리머, 세라믹 폴리머, 왁스 Material Extrusion FDM(FFF) 고체재료를열을이용하여노즐을통해분사시켜물체를형성 폴리머, 나무등 Direct Energy Deposition Direct Metal Deposition Laser Deposition Laser Consolidation Elctron Bea Direct Melting 레이저나전자빔으로재료를직접증착또는녹여물체를형성 금속 ( 파우더 ), 와이어 등록특허특허출원 ( 특허분쟁 ) 국산 3D프린터주류인 FDM 방식원천특허를보유한선도기업들의 3D프린팅특허소송제기시작 3D Systems는 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 와 SLS(Selective Laser Sintering) 기술에대한원천특허를보유하고있음 --SLS 방식의 3D 프린터기술의원천특허인 Apparatus for production of three-dimension objects by stereolithography 는 2014년 2월특허권이만료 Stratasys는 Object Geometries Ltd. 인수를통해 FDM(Fused Deposition Modeling, Fused Filament Fabrication) 및 Polyjet 기술에대한원천특허를확보하고있음 --Staratasys 는 13년 11월마이크로보드를상대로 FDM 방식특허 (925특허) 등 4건에대한특허침해소송제기 Powder Bed Fusion (Vat) Photopolymerisation Sheet Lamination DMLS(DMP) SLM EBM SLS SLA DLP Ultrasonic Consolidation LOM 파우더재료를베드위에놓고레이저나전자빔을조사하여선택적으로소결, 녹여물체를형성 광, 레이저조사로액상재료를경화하여물체를형성 얇은필름형태의재료를칼이나레이저로가공하여접착제등으로붙여물체를형성 금속, 폴리머, 세라믹 폴리머, 세라믹 Hybrids, Metallic, 세라믹 10 11

7 간사국인독일 (DIN) 을중심으로 2015년우리나라를포함한정회원 (P-Member) 19개국과체코를포함한 준회원 (O-Member) 4 개국으로구성되어있음 ISO TC261-ASTM F42 Joint Group 현황 --ISO와 ASTM은적층제조표준화협력에관련하여 2011년 PSDO(Partner Standards Developing Organization Agreement) 협약을맺고 ISO TC261 과 ASTM F42의표준화협력을위한자문그룹운영과 Joint Group을아래와같이운영중 Subcommittee/ Working Group Title ISO/TC 261/JAG ISO/TC ASTM F42 Steering group on JWG activities ISO/TC 261/WG 1 Terminology ISO/TC 261/AG 1 Coordination Group on JG activities ISO/TC 261/AHG 1 Naming of standards ISO/TC 261/WG 2 Methods, processes and materials ISO/TC 261/WG 3 Test methods ISO/TC 261/WG 4 Data and Design ISO/TC 261/JG 51 Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Terminology Secretariat Germany(DIN) Participating Countries(19) Belgium(NBN) Canada(SCC) China(SAC) Denmark(DS) Finland(SFS) France(AFNOR) Germany(DIN) Ireland(NSAI) Italy(UNI) Japan(JISC) Korea, Republic of(kats) Netherlands(NEN) Norway(SN) Poland(PKN) Spain(AENOR) Sweden(SIS) Switzerland(SNV) United Kingdom(BSI) United States(ANSI) Observing Countries(4) Czech Republic(UNMZ) Israel(SII) New Zealand(SNZ) South Africa(SABS) ISO/TC 261/JG 52 ISO/TC 261/JG 53 ISO/TC 261/JG 54 ISO/TC 261/JG 55 ISO/TC 261/JG 56 ISO/TC 261/JG 57 Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Standard test artifacts Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Requirements for purchased AM parts Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Design guidelines Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Standard Specification for Extrusion Based Additive Manufacturing of Plastic Materials Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Standard Practice for Metal Powder Bed Fusion to Meet Rigid Quality Requirements Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Specific design guidelines on powder bed fusion ISO TC261 Working Group 구성현황 워킹그룹명칭컨버너비고 WG 1 Terminology Mr. Klas BOIVIE( 스웨덴 ) 연임 WG 2 Methods, processes and materials Mr. Florian PFEFFERKORN( 독일 ) ISO/TC 261/JG 58 ISO/TC 261/JG 59 Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Qualification, quality assurance and post processing of powder bed fusion metallic parts Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: NDT for AM parts Wg 3 Test methods Mr. Philippe BERTRAND( 프랑스 ) 연임 Wg 4 Data and design Mr. Eujin PEU( 영국 ) 12 13

8 ISO TC261 표준제정현황 ISO TC261 Liaisons 구성현황 번호 CD ISO :2015 표준명 Additive manufacturing - General principles - Part 1: Terminology Additive manufacturing - General principles - Part 2: Overview of process categories and feedstock 발간예정일 or Stage International Standard published WG WG1 WG2 컨비너 Mr. Boivie, Klas ( 스웨덴 ) Mr. Florian, PFEFFERKORN ( 독일 ) Liaison Committee to ISO/TC261 ISO/TC 44 ISO/TC 119 ISO/TC 184/SC 1 ISO/TC 184/SC 4 IEC/TC76 적층제조 (AM) 표준화와관련된국제표준화단체 1 ISO/TC 61 Liaison Committee from ISO/TC261 ISO/TC 61 ISO/TC 61/SC 9 ISO/TC 106 ISO/TC 106/SC 9 ISO/TC 119 ISO/TC 184 ISO/TC 213 IEC/TC76 ISO :2014 Additive manufacturing - General principles - Part 3: Main characteristics and corresponding test methods International Standard published WG3 Mr. Bertrand, Philippe ( 프랑스 ) ISO/TC 61은 1974년플라스틱재료분야의재료및제품의명칭, 시험방법, 기술표준을위해설립되었고현재 13개의소위원회로구성됨. 특히, AM과밀접한표준 SC는 SC9 Thermoplastic materials과 SC13 Thermo setting materials 분과임 ISO/TC 61 Subcommittees/Working Group 현황 ISO :2014 Additive manufacturing - General principles - Part 4: Overview of data processing International Standard published WG4 Dr. Eujin, Pei ( 영국 ) Subcommittees/Working Group ISO/TC 61/SC 1 ISO/TC 61/SC 2 ISO/TC 61/SC 4 Title Terminology Mechanical properties Burning behaviour ISO/TC 61/SC 5 Physical-chemical properties ISO/ASTM :2013 Standard specification for additive manufacturing file format (AMF) Version International Standard to be revised * 참고 : ASTM 발간표준을도입 ISO/TC 61/SC 6 ISO/TC 61/SC 9 ISO/TC 61/SC 10 Ageing, chemical and environmental resistance Thermoplastic materials Cellular plastics ISO/TC 61/SC 11 Products ISO/ASTM :2013 Standard terminology for additive manufacturing - Coordinate systems and test methodologies International Standard published * 참고 : ASTM 발간표준을도입 ISO/TC 61/SC 12 ISO/TC 61/SC 13 Thermosetting materials Composites and reinforcement fibers 14 15

9 2 ISO/TC ISO/TC 172/SC9 ISO/TC 106 은구강헬스케어와관련된표준으로용어및정의, 성능, 안전관련제품의기술요구사항, 치과와관련된 ISO/TC 172/SC9 는광학및포토닉스분야, AM 에서 Laser Sintering 관련된표준으로용어, 요구사항및인터페이스, 시험방법등치과와관련된기술의표준을위해설립됨. 현재 10 개의소위원회로구성되어있으며, 치과용 AM 과대부분 시험방법의표준을제정하기위해설립. AM 레이저관련주요표준으로는 ISO 11145, 이있으며현재 6 개의 관련있음 작업반 (WG) 으로구성됨 ISO/TC 106 Subcommittees/Working Group 현황 ISO/TC 172/SC9 Subcommittees/Working Group 현황 Subcommittees/Working Group ISO/TC 106/WG 10 ISO/TC 106/SC 1 ISO/TC 106/SC 2 ISO/TC 106/SC 3 ISO/TC 106/SC 4 ISO/TC 106/SC 6 Title Biological evaluation Filling and restorative materials Prosthodontic materials Terminology Dental instruments Dental equipment Subcommittees/Working Group ISO/TC 172/SC 9/WG 1 ISO/TC 172/SC 9/JWG 1 ISO/TC 172/SC 9/JWG 3 ISO/TC 172/SC 9/WG 4 ISO/TC 172/SC 9/WG 6 ISO/TC 172/SC 9/WG 7 Title Terminology and test methods for lasers Joint ISO/TC 172/SC 9-IEC/SC 47E WG : Diode lasers Joint ISO/TC 172/SC 9-IEC/TC 76 WG: Safety Laser systems for medical applications Optical components and their test methods Electro-optical systems other than lasers ISO/TC 106/SC 7 ISO/TC 106/SC 8 ISO/TC 106/SC 9 Oral care products Dental implants Dental CAD/CAM systems 5 ISO/TC 184/SC4 ISO/TC 184/SC4는 CAD 관련데이터포맷을결정하는표준위원회이며주요표준으로서는 ISO PAS ISO/TC 119 ISO/TC 119는 1966년분말야금소재관련된표준으로용어및정의, 샘플링, 시험방법및재료사양등의표준화를위해설립되었고현재 4개의소위원회로구성되어있음 ISO/TC 119 Subcommittees/Working Group 현황 Subcommittees/Working Group Title ISO/TC 119/SC 2 Sampling and testing methods for powders (including powders for hardmetals) ISO/TC 119/SC 3 Sampling and testing methods for sintered metal materials (excluding hardmetals) ISO/TC 119/SC 4 Sampling and testing methods for hardmetals ISO/TC 119/SC 5 Specifications for powder metallurgical materials (excluding hardmetals) Siemens - JT Open version 8.1, ISO PAS 17506:2012 Khronos - COLLADA version 1.5, ISO/TS Industrial automation systems and integration - Product data representation and exchange 등이있음 현재다음표에서와같이 12개의작업반 (WG) 으로구성되어있음 ISO/TC 184/SC4 Working Group 구성현황 Working Group Title ISO/TC 184/SC 4/PPC Policy and planning committee ISO/TC 184/SC 4/QC Quality committee ISO/TC 184/SC 4/AG 0 Change management advisory group ISO/TC 184/SC 4/WG 2 Product characteristics and libraries ISO/TC 184/SC 4/WG 3 Oil, Gas, Process and Power ISO/TC 184/SC 4/WG 8 Joint SC 4 - SC 5 WG : Manufacturing process and management information ISO/TC 184/SC 4/WG 11 Implementation methods and conformance methods ISO/TC 184/SC 4/WG 12 ISO/TC 184/SC 4/WG 13 ISO/TC 184/SC 4/WG 21 ISO/TC 184/SC 4/WG 22 ISO/TC 184/SC 4/WG 23 STEP product modelling and resources Industrial Data Quality SMRL Validation Team Reference data validation team Vocabulary validation team 16 17

10 2. ASTM F42(Additive Manufacturing) ASTM F42는 Additive Manufacturing(AM) 기술분야를화두로 2009년설립되었고연간 2회 ( 주로 1월, 7월 ) 에정기모임을갖으며, 약 70명의회원이기술회의에 2일동안참여하고있음. 본위원회의현재회원은대략 215명 (+) 으로추산되고있으며, 4개의소위원회 (WG) 로구성됨. F42 위원회가만든표준은 ASTM 표준 Annual Book 으로연간출판되고있음 ASTM F42 Working Group 구성현황 No. WG 명칭 1 F42.01 Test Methods 2 F42.04 Design 3 F42.05 Materials and Processes 4 F42.91 Terminology 5 F42.95 US TAG to ISO TC SASM 프로젝트 *SASAM은유럽연합 (EU) 중심프로젝트로서유럽위원회 (European Commission) 의지원으로 Additive Manufacturing (AM) 표준화를위한지원활동을수행하며표준화활동을위한로드맵을수립함 SASAM 로드맵은 AM 커뮤니티에공개되며모든이해관계자들의건의사항및의견을제시할수있는기회가주어짐. 이러한 AM 커뮤니티의건의사항및의견은다음 SASAM 표준화로드맵보고서에반영됨 SASAM 은전세계 AM 표준에지대한영향을미칠것으로생각되며현재까지가장큰영향력을가지고있는유럽의 AM 표준화기구임 * SASAM : Support Action for Standardization on AM SASAM 표준화로드맵보고서 ASTM과 ISO는적층제조표준화를위해 PSDO(Partner Standards Developing Organization Agreement) MOU를맺고 Joint Group을구성하여표준화를추진. 두기관의 MOU를통해 ASTM F42 표준 2건을 ISO TC261에서표준으로채택하고두기관이같이사용할수있도록아래와같이명칭을사용함 번호표준명비고 ISO/ASTM :2013 ISO/ASTM :2013 Standard specification for additive manufacturing file format (AMF) Version 1.1 Standard terminology for additive manufacturing - Coordinate systems and test methodologies ASTM F 발간표준을도입 ASTM F 발간표준을도입 [ASTM F42 주요문서 ] F2792 Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies F2915 Standard Specification for Additive Manufacturing File Format F2921 Standard Terminology for Additive Manufacturing-Coordinate Systems and Nomenclature F2924 Standard Specification for Additive Manufacturing Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium with Powder Bed Fusion F2971 Standard Practice for Reporting Data for Test Specimens Prepared by Additive Manufacturing F3049 Standard Guide for Characterizing Properties of Metal Powders Used for Additive Manufacturing F3091 Standard Specification for Powder Bed Fusion of Plastic Materials An additional 20 draft standards are currently under development 18 19

11 네덜란드 TNO사 (Coordinator SASAM : Frits Feenstra(TNO) 가주도한프로젝트 ( 12년 ~ 14년 ) 는장기적인 관점뿐만아니라더즉각적인산업계의필요와관계자들의필요를반영한적층제조법의표준화를위한 로드맵을만드는것이목적 프로젝트참여기관으로는 Siemens, Materialise, SIRRIS, Inspire 등과표준화기관으로 NEN( 네덜란드 ), UNM ( 프랑스 ), SIS( 스웨덴 ) 등이참여 Doc. No. Publisher:Institute behind the document 8 The University of Texas at Austin, (US) Name of document Roadmap for Additive Manufacturing, Identifying the future of Freeform processing 9 NIST ASTM F42 A strategic approach to organize ASTM F42 standards SASAM 프로젝트참여기관 10 NIST Workshop ASTM F42 Additive manufacturing: Standards and other international trends 11 EU Joint Research Centre (JRC) How will standards facilitate the context of EU innovation and competitiveness in 2015? Foresight study December DMRC, University of Paderborn DMRC, University of Paderborn Expert survey on current and future requirements on direct manufacturing technologies Expert survey on current and future requirements on direct manufacturing technologies, second part, Oct NIST Workshop Workshop scope and objectives 15 NIST Workshop Manufacturing the road to success 16 NIST Workshop Report of the break-out group for Quality and Certification SASAM 프로젝트는 AM 표준화와관련된아래 25개의문서를평가하고 AM 기술의표준화를위해 3D프린팅 17 NIST Workshop Report of the break-out group for Modelling and Simulation 이해관계자들의요구사항을수집 분석하여표준화를위한구조체계를제안하는기초자료로사용 18 NIST Workshop Report of the break-out group for AM Materials Doc. No. Publisher:Institute behind the document Name of document 19 NIST Workshop Report of the break-out group for Process Equipment 1 Air Force Research Laboratory (US) Additive Manufacturing of Aerospace Alloys for Aircraft Structures 20 NIST Workshop NIST White papers: Measurement Science for metal based AM 2 3 Science and Technology Policy Institute (US) Additive Manufacturing Platform (EU) Additive Manufacturing: Status and Opportunities Additive manufacturing: Strategic research agenda 2011, A future vision for AM 4 European Commission (EU) Factories of the future PPP, Strategic multi-annual roadmap Joint Research Centre (JRC), European Commission (EU) Additive Manufacturing Platform (EU) Naval Air Warfare Center, Weapons Division (US) Industrial landscape vision EU -. Draft Platform on Rapid Manufacturing (RM), vision on 2020 for RM RARE Parts through RM&R, Additive Manufacturing: State of the art NIST Workshop NAMII: Priority Applied Research Needs UK AM Special Interest Group UK Big Innovation Centre Shaping our competency in additive manufacturing Three Dimensional Printing Policy: Why Britain neds a framework for 3D printing 24 ISO European (international) standards for fusion welding 25 ASTM Standard specification for Additive Manufacturing File Format (AMF) 20 21

12 SASAM은 25개의평가된문서와유럽의 3D프린팅산업이해관계자 (stakeholders) 의요구사항그리고 ISO TC261과 ASTM F42의공동계획과업무협약을통해아래의주요협약을도출 적층제조표준의한세트 - 전세계적으로사용되는것 적층제조표준을위한공동로드맵과구조적체계 적층제조가필요할때를위해수정된기존의표준에따른사용과퇴고 효율성과효과를위해, ISO TC261 및 ASTM F42는함께동일한방향으로작업을시작 SASAM의 AM 표준화를위한구조체계 표준관점에서의적층제조 SWOT 분석 3D 프린팅의소비자는현재 Gartner hype cycle(2013) 의최고점에있다. 그것은기술의성공적인산업활용을위해서해결해야할아이템들과도전과제들이있다는것을명백하게의미하며그에반해서기업의 3D 프린팅 ( 더기술적으로적층제조법 ) 은소위 Slope of Enlightenment 계몽의계곡 구간에있다. 기술적으로장기간성장곡선에서이미어떤완성단계에다다라서실제산업생산이가능함을의미하고있다. Structure of AM Standards Gartner hype cycle 2013 General AM Standards Terminology ASTM F a ISO ISO/ASTM Raw Materials Structure of AM Standards Material Category-Specific Process Category/Material-Specific Standard Protocols for Round Robin Testing MetalPowders Powder Bed Fusion Mechanical Test Methods-e.g., Part 1:Tensile Tests, Part 2:Porosily Polymer Powders Tis-4 IN525 Others Tests, Part 3:Fracture Toughness, etc Photopolymer Resins Material Extrusion Metals Polymers Others Ceramics Directed Energy Deposition Part Specifications etc. etc. etc. Material-Specific Standards Material-Specific Size Specification Material-Specific Chemical Composition Material-Specific Viscosily Specification etc. Processes/Materials ISO Qualification and Certification Mehods requirements for PurchasedAM Parts Non-Destructive Evaluation Methods Test Methods ISO Test Artifacts General Test Methods Performance Test Methods Process/Equipment Process/Material-Specific Standards Process-Specific Pdfformance Test Methods Process-Specific Test Artifacts Process-Specific Test Artifacts etc. Design/Data Formats ISO ISO/ASTM DataStructures and Metrics for AM Models Application-Specific Standards Aerospace Medical Automotive etc. Finished Pars General Top-Level AM Standards - General concepts - Common Requirements - Generally applicable Category AM Standards - Specific to material or process category Specialized AM Standards - Specific to material or process category expectations Big Data Natural-Language Question Answering Internet of Things Speech-to-Speech Translation Mobile Robots 3D Scanners Neurobusiness Biochips Autonomous Vehicles Prescriptive Analytics Affective Computing Electrovibration Volumetric and Holographic Displays Human Augmentation Brain-Computer Interface 3D Bioprinting Quantified Self Quantum Computing Smart Dust Bioacoustic Sensing Innovation Trigger Peak of Inflated Expectations Consumer 3D Printing Gamification Wearable User Interfaces Complex-Event Processing Content Analytics In-Memory Database Management Systems Virtual Assistants Augmented Reality Machine-to-Machine Communication Services Mobile Health Monitoring NFC Mesh Networks Sensor Cloud Computing Trough of Disillusionment Location Intelligence Consumer Telematics Biometric Authenfication Methods Enterprise 3D Printing Activity Streams Gesture Control In-Memory Analytics Virtual Reality Slope of Enlightenment time Plateau will be reached in: less than 2 years 2 to 5 years 5 to 10 years more than 10 years Predictive Analytics Speech Recognition As of July 2013 Plateau of Productivity absolete before plateau 22 23

13 아래 SWOT 분석은관련된주제에대한강점, 약점, 기회, 위험요소들을보여주고있음. Gartner hype cycle Technical topic Technical principle challenges 에서는나타난일반적인적층제조주제외에관련된주제의표준화에초첨을맞추고 SWOT 분석을하였음. (S) 는이주제를위하여표준화활동이계속되는것을보여줌 Strengths 강점 디지털데이터전송, 연결, 글로벌배분생산 / 로컬공급망 (S) 독특한형상에최적화된생산 다양한재료와단계화된구조가가능하다.(S) 경제척도시리즈1 재고없고수요에따른공급 재료효율이높다. 지속가능한생산 지식집약적인공정 / 유럽의양질의직업가능성 유럽은적층제조를위한좋은지식기반을가지고있다. Opportunities 기회 하이브리드공정 ( 최상의결과를위한적층제조와기존제조의결합 ) 현존하는생상라인에적층제조결합 (S) 새로운도구로서최적화된설계 (S) 멀티재료와스마트한생산가능 (S) 재료의재사용 (S), 새로운재료 ( 세라믹, 바이오폴리머...) 지역에필요에따른새로운비즈니스모델 (S) 하이테크산업의잠재력과공급자 AM 의 SWOT 분석 Weaknesses 약점 충분한표준화없는신기술 (S) 공정속도가단위부품당비용에비해낮다. 공정신뢰도와재생산성이낮아서실제공정관리가요구된다.(S) 재료특성표준이없다. (S) 부품의초기정확도가낮고표면의후처리가필요하다. (S) 재료비용이높다.(S) 공정특성시험방법이없다.(S) 적층제조를위한사용자와디자인엔지니어등교육이충분하지않다. Threats 위험 유럽의생산자가많지않다. 적층제조엔지니어지식이한정되어있다. 아시아의성장 ( 장비와서비스제공자 ) 특허만료기간이경과된다. ( 경쟁이더치열할것이다.) (+ 와 -가될수있다 ) 미국과아시아에서개발이더빠르고재정지원이더낫다. Process stability 공정안정성 Materials 재료 Process and product quality 공정과생산품질 재료의공정능력, 품질, 성능을증대 공정허용공자의증대 생산된부품면의후처리개선 공정제어와모니터링강화 더나아가효율과관리를개선한레이저개발 금속제품의잔류응력감소 Right first time 을위한방법론개발 공정중에더향상된온도조절도구개발 형상안정성의개선 에너지소비분석과감소를위한방법론개발 적층제조기술을위한다중재료가공개발 소프트웨어활용증대 다른적층제조기법에적합한새로운반결정과무결정폴리머의확인 적층제조를위해잘준비된재료 재료의일관성과반복성의개발, 예를들면수리공정변수 적층제조시재질의유효성을포함하여다른재료와복합재료의재료성질분석 적층제조공정을위한신재료분석과개발, 예를들면바이오재료, 초전도와신자기재료, 고강도금속합금, 비결정질금속, 초고온세라믹복합체, 금속유기체계, 신나노소자와나노섬유재료 적층제조법을위한재료의성능, 정적성능, 피로성능주조와가공된재료와비슷하거나더나은성능을보일수있는재료의개발 다른적층제조장비간의공정변수의상호호환성 후처리공정을감소시키기위한공정상의모니터링과제어방법론과시스템개발 적층제조공정과형상과서피스후처리요건에상응하는하이브리드제조를위한공정간소화개발 표면품질을개선하기위한재료의성질과기계적성능의개발 초기결함을발견하기위한비파괴검사법을제공하기위한현장센서연구 적층제조법의장점을극대화하기위한디자인도구와방법론의개발 소형크기부품의표면마감처리를위한파워빔 ( 레이저와전자빔 ) 의작동과재료의상호작용, 연관된각각의변화이해증진 적층제조표준화를위한주요도전주제 --적층제조기술을성공적으로적용하기위해서는 SWOT 테이블에표시된주제들을잘다루고해결해야함. SWOT 분석을통해대응하는적층제조기술에대한표준화목록을도출할수있으며이러한항목들을개발하기위한기술적이고일반적인영역들을아래와같이분류할수있음 Technical topic Productivity 생산성 기술적인주요도전주제 Technical principle challenges 생성속도증대, 스캐닝또는에너지원새로운방법을통한가능한방법 더큰부피생산, 안정된재료의공급을의해한번에출력이가능하도록지원 각레이어를만드는시간을줄여서레이어사이의시작시간과마치는전체시간줄이기 적층제조의측정방법을개발 Product data 생산데이타 Costs 비용 각각의응용분야와재질, 공정, 재질성능정보의목록화하여데이터베이스로개발 비교와공유를위한재질정보의온라인포탈개발 재료낭비를줄이고반복성의개선 재료, 부품, 요소관리선택을위한소요시간을단축 새분말제조원료에의한재료공정또는공급망집접화가촉진되는개선된방법론 신재료공급기회의확인과잠재적인생산을위한현재공급망의확립 개선된재료활용 24 25

14 General topic Training and Education 직업훈련과교육 일반적인주요도전주제 Principle challenges 둘러싸인형상의디자인, 모델링, 공정, 재료, 응용을위한적층제조훈련모듈개발 경영을위한비기술적인확산프로그램또는다른비즈니스인원, 배송, 간소화된제조업과신비지니스모델 대학과공과대학과정, 교육재료와대학원과졸업후레벨의커리큘럼 특정산업사례를기반으로한이벤트, 기술이전지원과공급망조력 직업적인주체에의해검증된, 산업현장을위한직업훈련프로그램 적층제조와재료, 응용제품의지식을증대하기위한교육적자원 우선순위와로드맵 --SASAM 은유럽의적층제조관련프로젝트를조사하고각각의프로젝트내의표준화항목들을조사하였고또한, SASAM 프로젝트참여기관을포함하여 3D프린팅산업의 56% 의산업점유율을가진 (95% 이상이유럽출신 ) 102명의응답자에대한정보를수집, 분석하여표준화우선순위를분류하고정리하여 3D프린팅표준화로드맵작성의기초자료로사용하였음 --로드맵에반영된항목과우선순위 제품의품질 소재 ( 금속, 고분자, 세라믹 ) 기타주제 Environment 환경 적층제조에서사용되는열원의개선, 예를들면전기적으로효율적인레이저 공정중의손실을포함한자원절감을위한공정생산성개선 특별히폴리머재료의재료의일괄재생과정의표준화와유효성 천연재료의사용후발생한재료를녹여서재사용하거나원자화한재료의제어를통해적층제조시스템의재료공급을위한재생재료전략개발 제품품질관련표준화우선순위 from the 102 stakeholder interviews 적층제조의신뢰성을높이기위한공정개발, 예를들면공정중의검사와품질제어기술 Standards and Certification 표준과검증 산업적인협약은 ISO/TC261, CEN와 ASTM F42내에서표준개발을진행하고있다. 생산결함을방지하거나교정하는기술방법론의개발 다음주제들이 ISO와 ASTM에의한우선순위로서확인되었다 : 품질검사와검증방법, 디자인가이드라인, 가공전원시재료의성질을테스트방법, 여러곳에서시험하기위한표준프로토콜, 표준시험인공물, 구매된적층제조로만든제품의필요조건, 현존하는 ISO/ASTM 용어표준과의조화, 완성된제품의시험 Industry Definition 산업적인정의 Liability 책임 Other 특별히표준화와신뢰성, 지적인자산을위한기술과연구필요조건이적층제조기술의다양한범위에적합하게카테고리화되어야한다. 적층제조공급망과유럽을위한일반영역에초첨을둔산업자문그룹 적층제조의효과적인공급으로분명한법과가이드라인을서술할수있는신비지니스개발. 그러나불완전하거나손상된부품에대한책임이있다. 적층제조영역에서유럽과미국사이의글로벌협력이도움이될것이다. 응용분야인증과적층제조사용을위한사업사례를이해하여최종사용자와함께한다. TRL 4와 TRL7에서 TRL9로움직이는증명된구상을취하여생산할수있는메카니즘 후공정에신뢰할수있는적층제조시스템으로재료공급망개발 적층제조를위한가치제안사업고찰 기하학적편차 ( 모양및위치 ) 인장강도 ( 금속시편 ) 허용편차 ( 크기, 길이, 강도 ) 피로시험 유연강도 충격강도 균일진전 압축특성 강도 크리프 전단저항 표면질감 열화 외관 마찰계수 색상 26 27

15 금속소재표준화우선순위 from the 102 stakeholder interviews 세라믹소재표준화우선순위 from the 102 stakeholder interviews TiGrade1 TiAI Inconel625 Inconel718 TA6V Co-Cr 공구강 알루미늄 & 합금 스테인레스강 금, 청도, 동, 은 0 Alumina 지르코니아 SiC HAP TCP HAP+TCP 폴리머소재표준화우선순위 from the 102 stakeholder interviews 기타주제표준화우선순위 from the 102 stakeholder interviews PA12 PA11 내염성 PA ABS 고무류 Med610 PCISO PEEK PA 후처리모니터링공정격자구조후처리공정목록 28 29

16 3D프린팅 산업 및 국제표준화 동향 Ⅳ 결론 AM 표준화 로드맵 Roadmap for Standardisation 1 Additive Manufacturing Productivity /other Manufacturing) 위원회에서 ISO TC261과 표준 협력에 관한 MOU를 맺고 활발하게 3D프린팅 표준화를 추진중 Databases with material properties (IMS) 연구 방향을 제시하고 있음. 반면, 국내의 경우 3D프린팅 표준화에 대한 기업들의 적극적인 참여가 부족하며 AI Tool steel TAI Materials 이며 최근 EU는 SASAM 표준화 로드맵을 발표하고 산업 환경 및 미래 예측 기반의 표준화 프로세스에 기반한 CoCr TAI64 Inconel 635 & 718 Gold & bronze Stainless steel PA12 ABS Med 610 PA11 Rubber like Crack extention Size, length and angle dimensional tolerances Shear resistance 이에, 정책적으로 중소기업을 지원하는 3D프린팅 기반조성 사업이 필요하다고 판단되며 이러한 지원을 통해 Surface texture Ageing 중소기업의 우수 기술을 표준화 할 수 있는 기반 마련이 필요하다고 생각됨 Compressive properties Hardness SASAM Prio number 것이 현실 3D프린팅 표준화를 적극적으로 참여하기에는 국내 표준화 지원 인프라와 전문 인력이 매우 부족한 실정. Creep Flexural strength ISO TC261에 대응하는 전문위원회도 14년 구성되어 초기 활동 상태여서 표준화를 위한 기반이 아직 미흡한 국내 3D프린터와 관련된 기업들은 대부분 중소기업으로 구성되어 있으며 중소기업이 연구 및 제품개발 외에 PEEK Ceramics Alumina Impact strength Tensile strength 전망되며 UN미래포럼에서는 3D프린팅 산업을 25년 미래 제조업의 한 축으로 성장 할 것을 예측함. 이에, 일본 등을 중심으로 적층제조에 대한 아이템 관련 표준화를 활발하게 진행. 미국의 경우 ASTM F42(Additive Lattice structures Fatigue testing 3D프린팅 글로벌 시장의 경우 22억불( 12년)에서 108억불( 21년)로 고속성장(Wholers Associates, 13)이 3D프린팅 국제 표준화는 ISO TC261(Additive Manufacturing) 간사국인 독일을 중심으로 EU, 미국, 중국, Process monitoring Geometrical tolerance (shape and position) TRL 7-9 국내 3D프린팅 산업도 글로벌 시장 성장에 맞추어 글로벌 시장 선점을 위한 강소기업 육성이 반드시 필요함 Post-processing PA flame retarded Proces stability Product quality 2022 Certification for quality of life enhancing applications Certification for energy saving applications General mechanical applications Ti grade 1 TRL Appearance 3 [참고문헌] Additive Manufacturing: SASAM Standardisation Roadmap, SASAM Report, FINAL REPORT OF THE FORESIGHT STUDY ON, How will standards facilitate new production systems in the context of EU innovation and competitiveness in 2025?, European Commission, Three Dimensional Policy - Why Britain needs a policy framework for 3Dprinting, Andrew Sissons and Spencer Thompson, Roadmap for Additive Manufacturing - Identifying the Future of Freeform Processing, David L. Bourell, Additive Manufacturing : Status and Opportunities, IDA-SCIENCE AND TECHNOLOGY POLICY INSTITUTE, D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry, Wohlers Report, New agreement strengthens partnership between ISO and ASTM on additive manufacturing, ISO News, JRC FORESIGHT STUDY - How will standards facilitate new production systems in the context of EU innovation and competitiveness in 2025, European Commission, D프린팅 산업 발전전략, 산업부-미래부, D프린팅 전략기술 로드맵, 산업부-미래부, Goals TRL

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