주제 : 3D 프린팅혁명 3D Printing Revolution PROTOKOR 3D 프린팅 & 스캐닝컨퍼런스 2013 / coex 발표자 : 서일대학교산업디자인과최성권문의메일 : rapiddesign@naver.com 발표일 : 2013. 07. 15. 참조 : 저작권자의요청으로일부내용이삭제됨혹이미지와도표사용시출처를반드시밝혀주시면됩니다.
Contents I. 3D 프린팅의이해 1. 3D 프린팅이슈 2. 3D 프린팅이란? 3. 3D 프린팅용어의이해 4. 3D Printing 적용및활용분야 5. 3D Printing 기술의필요성 III. 3D 프린팅기술의장점 1. 3D Printing 기술의장점 2. 3D Printing 제조방식방식비교 IV. 3D 프린팅시장환경 1. 3D Printing 시장환경변화 2. 3D 프린팅산업생태계조성 II. 3D 프린팅기술 1. 3D Printer 하드웨어타입 2. 3D Printing 제작사이즈 3. 3D Printing 재료 4. 3D Printing 기술의분류 - 재료의형태 5. 3D Printing 기술의분류 - 조형방식별분류 6. 국내외보급용 3D 프린터현황 7. 보급용 3D 프린터판매추이 8. 보급용 3D 프린터경향 V. 3D 프린팅산업현황 1. 3D Printing 국내외산업현황 2. 최근 AM 생산 (Digital Direct Manufacturing) 제품경향 3. 창의적메이커스 (Makers) 가대접받는시대도래 4. AM 생산과 New Design Paradigm 예측 5. AM(Additive Manufacturing) 산업과한국의잠재력 6. 3D Printing 산업육성의필요성 7. AM(Additive Manufacturing) 산업을위한준비와해결과제
3D Printing 이슈 3D 프린팅은산업혁명이다 Alvin Toffler 생산소비자 (prosumer) 제 3 의물결 The Third Wave 처음제시 Barack Hussein Obama 3D 프린팅은산업혁명이다 Chris Anderson 세계적 IT 잡지와이어드편집아, 롱테일경제학창시자, 메이커스저자 Janne Kyttanen FOC(Freedom of Creation) Founder Terry T. Wohlers Wohlers Associates Inc. 대표, Wohlers Report 발간 Neri Oxman Architect & Designer Professor of Media Arts and Sciences Mediated Matter, Director MIT Media Lab Charlie Maddock 쉐이프웨이즈 (Shapeways) 비즈니스디렉터제조업의미래 3D 프린팅 > 생산의민주화세계최대의 3D 프린팅서비스플랫폼 Director of Business Development Peter Weijmarshausen Shapeways Founder
3D Printing 이란? 가상의 3D CAD 데이터를손으로만질수있는물리적인모델로빠르게제작하는조형기술 CAD 3D Modeling 3D Printing Prototype 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
3D Printing 용어의이해 SM RP AM 1980 년대말 2013 년현재 RP: Rapid Prototyping Subtractive Manufacturing RT: Rapid Tooling RM: Rapid Manufacturing 3DP: 3D Printing AM: Additive Manufacturing Formative Subtractive Additive 가정및사무실용 3D Printer 산업용 RP Machines
3D Printing 적용및활용분야 출처 : Wohlers Report 2009, Terry Wohlers, page 26~27 요약
3D Printing 기술의필요성 제품다양화요구 제품형상의복잡화 NC 가공의한계 TIME Concurrent Engineering 기업의경쟁력강화 인건비상승 금형제작비상승 COST 제품수명주기단축
3D Printer 하드웨어타입 박스타입 로봇타입 컨베이어타입
3D Printing 제작사이즈 InkJet SLS SLA 4000 x 2000 x 1000mm 700 x 380 x 560mm >SLS(Selective Laser Sintering) technology >Layer Thickness 120 micron=0.12mm DLP 2100 x 700 x 800mm >SLA(SL): Stereolithography technology >Layer Thickness 50 micron=0.05mm PolyJet >Ink-jet print technology >Selective powder adherence >26.560 nozzles >resolution: 600 dpi >print with: 1120 mm >printing speed: 75s/layer >layer thickness: 300 micron FDM SLA 445 x 356 x 500mm >DLP(Digital Light Projection)technology >Layer Thickness 25 micron=0.025mm 1000 x 800 x 500mm >PolyJet Matrix technology >Layer Thickness 16 micron=0.016mm 914 x 610 x 914mm >FDM(Fused Deposition Modeling) technology >Layer Thickness 117 micron=0.330/0.254/0.178mm >3D laser lithography technology >3D micro & nanostructure made >ex1. 220 micron=0.22mm >ex2. 10 micron=0.01mm
3D Printing 재료 Stainless Steel, Bronze, Titanium Ti64 Plastic Metal Rubber ABS, Epoxy, PC, Nylon Etc. Paper Wax Wood Sement Polymer Ceramic composite Sand Sugar Salt Chocolate Food Meat Human tissue
3D Printing 기술의분류 - 조형방식별분류 조형방식별분류 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
3D Printing 기술의분류 - 조형방식 SLA / SL : Stereo Lithography Apparatus 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
SLA / SL : Stereo Lithography Apparatus
SLA / SL : Stereo Lithography Apparatus
3D Printing 기술의분류 - 조형방식 SLS : Selective Laser Sintering 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
SLS : Selective Laser Sintering
SLS : Selective Laser Sintering Heat Exchange Laser-Sintered on EOS M 270 in Titanium Ti64 This heat exchange design heralds a new era for engineering design View Case Study Liquid Lattice Designs Laser-Sintered on EOS M 270 in Titanium Ti64 These lattice designs provide lightweight solutions for various applications View Case Study... Laser-Sintered on EOS M 270 in Bronze, i-materialist-3d-printed-love-bone
SLS : Selective Laser Sintering USB & KeyRing Laser-Sintered on EOS M 270 in Titanium Ti64 Products designed and distributed by : FOC Watches Laser-Sintered on EOS M 270 in Titanium Ti64 Products designed and distributed by : Marianne Forrest MA rca Silversmith
SLS : Selective Laser Sintering Laser-Sintered on Concept Laser > stainless steel VRZ 1. a tack bike frame with 3d printed lugs from Ralf Holleis10 months ago VRZ 1. is a track bike frame with 3d printed stainless steel lugs glued together with carbon fiber tubes.
3D Printing 기술의분류 - 조형방식 3DP : 3D Dimensional Printing / Inkjet Printing 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
3DP : 3D Dimensional Printing / Inkjet Printing
3D Printing 기술의분류 - 조형방식 FDM : Fused Deposition Modeling
FDM : Fused Deposition Modeling
3D Printing 기술의분류 - 조형방식 DLP : Digital Light Processing 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
DLP : Digital Light Processing
3D Printing 기술의분류 - 조형방식 Polyjet / Polyjet Matrix 출처 : 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010.
Polyjet / Polyjet Matrix
국내외보급용 3D 프린터현황 FDM : Fused Deposition Modeling SLA / SL 출처 : http://www.3ders.org/pricecompare/3dprinters/ 3D DERS 홈페이지에제조사 2013년현재 18개국 62개사등록국가 : 미국, 캐나다, 영국, 싱가폴, 프랑스, 홍콩, 인디아, 한국, 스페인, 중국, 독일, 이탈리아, 네덜란드, 일본, 폴란드, 대만, 네덜란드, 덴마크등제품형식 : DIY 형태주류 > 제품가격 : $200~$7,000 > 프린팅기술 FFF(FDM) 방식주류 > 오픈소스와특허만료사용재료 : ABS, PLA 주력, Lawood-D3, Nylon-618, PC > 재료가격 : $10~$140 제조사는전문기업과개인 DIY 혼재 > TOP 10엔전문기업우세초기 RepRap 오픈소스코드를이용하여개발 > 향후자체적인업그레이드지속서비스필요한국의경우멘델, 윌리봇, 에디슨등 5개사정도가현재 DIY형태로제품개발 > 커뮤니티로카페활용
보급용 3D 프린터판매추이 3D printer sales 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 출처 : Wohlers Report 2009, Terry Wohlers, page 53 요약
보급용 3D 프린터경향 출처 : http://3d-printers.toptenreviews.com/index.html
3D Printing 기술의장점 Additive Manufacturing has many remarkable benefits compared to traditional mass production techniques Rapid It can build unique and complex parts rapidly over a number of hours. Affordable Additive Manufacturing eliminates tooling, set-up and some labour costs. It can produce parts of far superior complexity that can consist of one or more movable components without the need for assembly. Hence, it is the only viable manufacturing process for Mass Customization'. Less Waste There is considerably less material waste than traditional manufacturing techniques. Environmentally Friendly Local manufacturing results in a lower carbon footprint and materials can include recycled plastics. Competitive With no upfront costs for moulds, manufacturing on-demand promotes a positive cash flow. Flexible Design The absence of moulds allows for complex geometries to be created without difficulty.
3D Printing 제조방식방식비교 다양성복잡성유연성 ($) 방법 1 사출성형 ( 금형제작비용 1 만달러 + 고무오리 1 개당 20 달러 ) 개당 방법 2 3 차원프린터 ( 고무오리 1 개를추가생산할때드는비용은 20 달러로동일 ) 제조 비용 ( 개 ) 제품개수
3D Printing 기술의장점 Long lead time Just in time A traditional supply chain A 3D printing supply chain
3D Printing 시장환경변화 3D Printing 시장과 Long Tail 경제
3D 프린팅산업생태계조성 http://www.kickstarter.com http://www.indiegogo.com
3D 프린팅산업생태계조성 -2 2013 년현재 2009 년말 2013 년현재 에이치 - 수공예상품판매처 Shapeways i-materialise 킥스타터 (Kickstarter) 인디고고 (Indiegogo) 로켓허브 (Roket hub) 펀디드바이미 (Funded By Me) 3D 프린터, CNC, Laser cut > Makers Space 증가 Quirky Shapeways i-materialise 에이치 유통 / 판매의민주화 자금조달의민주화 제조의민주화 웹 (Web) 을통한글로벌온라인거래 크라우드펀딩 (crowd funding) 의등장 데스크탑 (Fab at home) 제조가능
3D Printing 국내외산업현황 해외현황 장비역사 : 1988~2013 까지약 25 년장비제조 : 미국, 일본, 독일, 중국등약 15 개국가 30 여개사대표방식 : SLA, SLS, FDM, LOM, DLP, PolyJet, 3DP-InkJet 등 10 여종 대표재료 : 플라스틱, 금속분말, 고무성분, 종이, PVC 시트, 석고분말, 세라믹분말등장비보유 : 1996~2010년까지전세계 38,214대가설치 ( 북미 > 유럽 > 아시아 / 태평양순 ) 최다보유국가 : 미국 (12,471), 일본 (3,882), 독일 (2,562), 중국 (2,472), 영국 (1,570), 이탈리아 (1,249) 향후전망 : 3D 프린터시장의급성장, RP>RT(Rapid Tooling)>RM(Rapid Manufacturing) = AM 가속화 국내현황 장비역사 : 1991 년삼성전자생산기술센터 > 일본 CMET 사 SOUP 장비보유 : 2003 년약 140 여대 > 2008 년약 707 대로세계 8 위수준 > 2011 년약 800 여대추정국내가장많이사용하는방식 : SLA, SLS, FDM, DLP, PolyJet, 3DP-InkJet, Voxeljet 등 10 여종활용분야 : 소비재전기전자제품산업, 자동차산업, 주얼리산업, 문화재복원, 건축, 캐릭터산업, 의료등 장비보유 : 전국공기업, 연구기관, 대학교, 디자인혁신센터 (DIC), 지역혁신센터 (RIC), 테크노파크 (TP) 등 국내제조사 : Carima(DLP 타입 ), Menix, Instec(metal 기반 ) > 추가자체장비개발시급 향후전망 : 3D 프린터시장의지속성장, 개인 ( 디자이너, 작가 ), 사기업에서의활용도증가가예상됨 출처 : Wohlers Report 2010, Terry Wohlers, page 44~45 요약
최근 AM 생산 (Digital Direct Manufacturing) 제품경향 Mass Customization Metal printing Very little waste Environmentally friendly Freedom of form Prototypes & Mock-up > Direct Production >End User Goods
직접생산 (Digital Direct Manufacturing) 제품경향
직접생산 (Digital Direct Manufacturing) 제품경향 MOOHON( 無魂 )-Collector Series, SYLPHID TEAM, 2011.
직접생산 (Digital Direct Manufacturing) 제품경향 12inch figure> free hand sample detail
창의적메이커스 (Makers) 가대접받는시대도래 Time PAST PRESENT FUTURE ENGINEERING AREA (Factory/Company) + DESIGN & ART AREA (Personal/Desktop Factory) 산업용 RP Machine 사무실용 3D Printer 일방적 > 엔지니어소유물 양방향 > 개인, 디자이너누구나사용 AM 기술활용과이동 (Shift) 엔지니어, 디자이너, 발명가가대우받는시대
AM 생산과 New Design Paradigm 예측 MAKE THE IMAGINATION RAEL 상상하는것을현실로만들수있음 > 무금형 ( 無金型 ) 제품의등장 > No Assembly 상품 >3차원을넘어선디자인제품의등장 >CUSTOMIZATION, LIMITED, 유일상품등장 >Low Volume Production> 다품종소량생산적합 > 기능위주 > 이야기, 감성상품의증가 유통 > 상품의형태가 Digital File 의형태로도 On-Line 유통 >Cloud 컴퓨팅기반 AM 상품유통마켓활성화 >RP / 3D Printer 서비스 Bureau 성장 / 전문회사등장 제조 >Desktop Factory / FAB at Home > 1 인생산기업등장 >Network 교역생산 > 전세계장비활용 > 프로슈머 (Prosumer) 의증가와경계성의한계 NEW BUSINESS MODELS IN THE CREATIVE INDUSRIES
향후 AM 공장 (factory of future)
AM(Additive Manufacturing) 산업과한국의잠재력 풍부한엔지니어, 디자이너인프라 -한해디자인관련학과배출약 3만명수준 -세계 3대디자인상매년다수수상과인적교류 -정부, 지자체차원의디자인정책드라이브 -디자인공인전문회사 -지속적인국제교류를통한디자인산업인프라확충 세계 8 위의 RP/AM 장비보유국 - 제품, 개발에약 150 여대, 주얼리분야약 65 여대 - 대의최신장비운용중 > 총 800 여대장비보유 - 전국 86 개연구장비주관기관활용 > 활용노하우보유 세계적수준의 IT 정보통신기술과인프라 - 디지털온라인유통의근간이마련됨 세계 10 위권의수출경제대국 - 글로벌제품기술력, 디자인경쟁력보유
3D Printing 산업육성의필요성 3D 프린팅은유행이아닌하나의산업 산업전반에영향을줄패러다임 융복합, 창의경제제조기술의주축 초기기술경쟁력, 주도권확보 새로운비즈니스창출과실업문제대처
AM(Additive Manufacturing) 산업을위한준비와해결과제 AM 의바른인식과기초생태계구축 AM 의기술의저변확대노력국내외기술교류와기초연구 3D MODELING 및 SCAN/REVERSE 설계기술인재양성 AM 생태계구축전략수립 AM 장비와재료의국산화 장비의상용화와환경친화적재료개발 사용재료의내구성, 다양성확보 AM 후처리기술확보와개발 AM 상품의표면처리기술 > 상품성높임 AM 디자인상품의적극연구와개발 AM 디자인기술을별도로연구, 교육지원하는 R&D 및 Facility Center 필요 > 대학기초교육 AM 상품의대량생산시설확보 AM 디자인상품의분야별브랜드상품개발 AM 상품은차별화된디자인과초기세분야영역을선점하여 History 가치와국제마케팅 ex. MGX, FOC > History 만들기
Rapid Manufacturing, An industrial Revolution for the Digital Age Editors N. Hopkinson, R.J.M. Hague and P.M. Dickens / Loughborough University, UK, 2006. John Wiley & Sons, Ltd Rapid Prototyping / Principles and Applications / Second Edition, Chua C.K., Leong K. F. and Lim C. S. 2004. World Scientific Wohlers Report 2006, 2008, 2009 / State of the Industry / Annual Worldwide Progress Report / Terry Wohlers, 2009 / Terry T. Wohlers Wohlers Associates, Inc. 산업디자이너를위한신속조형기술 / RP 활용가이드, 최성권지음, 도서출판혜지원, 2010. Designers for Rapid Prototyping User Guide
Q & A Thanks you! 감사합니다.