혁신적인 접근 방식으로 인해 AM은 항공우주, 엔지니어링, 건설, 제약, 자동차 산업을 포함한 다양한 분야에서 제조업체에게 경쟁 우위를 제공했습니다. AM에 대해 자세히 알아보고 다양한 산업이 어떻게 이 혁신적인 제조 기술의 기능에 점점 더 의존하게 되는지 알아보십시오.
항공우주 산업
항공우주 부문은 항공기, 우주 시스템, 위성, 미사일, 군사, 산업 및 상업용 응용 분야에 관련된 일반 항공으로 구성됩니다. ReportLinker에 게재된 기사에 따르면 이는 미국에서 가장 큰 부문 중 하나이며 전 세계 항공우주 수출은 2026년까지 3,390억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
항공우주 분야의 Metal AM은 항공기 부품의 내부 냉각 기능과 같은 장비에 사용됩니다. 구조물이나 브래킷과 같은 중요한 항공 부품도 AM으로 제작됩니다. 이러한 부품을 만드는 데 사용되는 기술은 거의 최대 밀도의 금속 부품을 생산하는 레이저 분말층 융합(L-PBF)입니다.
이 공정에는 원자화된 알루미늄 및 티타늄 분말과 같은 금속 분말을 플랫폼에 전달하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 디자인 소프트웨어를 사용하여 분말을 부품으로 고화시킵니다.
항공우주 산업은 여러 가지 장점을 제공하는 L-PBF와 같은 AM 기술에 의존합니다. 제조 과정에서 수많은 구성 요소를 결합하여 항공기의 성능과 안전성을 향상시킬 수 있습니다. AM을 사용해 생산된 부품은 가볍고 효율성도 높습니다. 이는 연료 비용을 크게 줄여 AM을 항공우주 산업의 중요한 부분으로 만듭니다.
자동차 산업
시장의 높은 경쟁 수준과 자주 나타나는 디자인 트렌드로 인해 자동차 산업은 지속적으로 새로운 도구를 요구하고 있습니다. AM이 업계에 제공하는 기능 중 일부에는 서스펜션 구성 요소와 같은 새로운 부품을 쉽게 설계하고, 차량 부품의 무게를 줄이고, 기능에 따른 설계를 개선하는 기능이 포함됩니다.
경량 부품 생산으로 인해 자동차 산업에서 AM을 사용하면 제조업체는 상당한 생산 및 자재 비용 절감 혜택을 누릴 수 있습니다.
그러나 현재로서는 최고급 자동차 등 소량 생산용 AM 부품을 생산하는 것이 가능합니다. 이는 인쇄할 수 있는 크기 등의 제한 때문입니다. 그러나 맞춤형 부품에 대한 수요와 필요할 때 예비 부품을 생산할 수 있는 능력으로 인해 AM 기술에 대한 자동차 산업의 의존도가 높아졌습니다.
제약 산업
정밀 의학이라고도 알려진 맞춤 의학은 특정 개인이나 특정 그룹의 고유한 요구 사항에 맞게 맞춤형 의약품을 만드는 것을 포함합니다. 맞춤형 의약품을 만들 때 생리학, 유전적 특성, 약물에 대한 반응 등 다양한 특성이 고려됩니다. 다음을 포함하여 다양한 AM 기술이 맞춤형 의학 개발에 사용됩니다.
- 잉크젯 인쇄 방식
- 바인더 제트 인쇄
- SLA(스테레오리소그래피)
- 압력 보조 미세주사기(PAM)
레베티라세탐은 FDA의 승인을 받은 최초의 처방약이며 AM을 사용하여 개발되었습니다. 뇌전증 치료에 사용되며 바인더젯 프린팅 방식을 이용하여 제조되었습니다. 투과성 구조로 인해 경구 섭취 후 빠르게 용해되므로 간질 치료에 적합합니다.
치과 응용
치과용 AM은 특히 임플란트, 크라운, 브릿지 등 인공 치아 복원 부품에 사용되었습니다. 또한 더 짧은 시간과 더 낮은 비용으로 높은 정확도의 다양한 장치와 기구를 제조할 수 있습니다. 특정 개인에게 적합한 맞춤형 치아 보철물을 제작할 수 있는 바인더 젯 프린팅을 포함하여 여러 가지 AM 기술이 치과에 사용됩니다.
정형외과 인쇄 기술
정형외과 분야에서 AM의 적용에는 수술 도구, 임플란트, 부목 및 보철물의 생산이 포함됩니다. AM 프린팅 기술은 장치를 모양과 크기 측면에서 맞춤화할 수 있으므로 정형외과 분야의 유연성을 허용합니다. 이는 수술에 대한 외과의사의 접근성을 높이고 성공적인 결과의 가능성을 높입니다.
이러한 유형의 제조는 특정 금형에서 재료를 제거하는 대신 재료가 층층이 추가된다는 점에서 정형외과 제품의 전통적인 제조와 다릅니다. 이 제조 방법은 환자 맞춤형 임플란트를 만드는 데 이상적입니다. 또한 빠르고 비용 효율적이기 때문에 정형외과 산업에서 AM에 대한 의존도가 점점 높아지고 있습니다.
식품 산업
최근 식품산업에서 AM의 활용이 지속적으로 확대되고 있습니다. AM은 고도로 맞춤화된 제품을 주문형으로 생산함으로써 소비자에게 특정 식품을 공급할 수 있습니다. 음식은 색상, 모양, 크기 및 맛 측면에서 맞춤화될 수 있습니다. 일반적으로 가공식품은 자연식품보다 구조적으로 생산이 더 간단합니다. 예를 들어, 선물 시장을 위해 특별히 정교한 초콜릿 디자인을 생산할 수 있습니다.
패션 산업
AM의 자동화된 특성은 패션 산업에서의 폭넓은 사용에 기여했습니다. 높은 수준의 자동화를 통해 제조업체는 복잡한 제품을 정확하고 정밀하게 제작할 수 있습니다. 의류회사는 맞춤형 패션 아이템을 생산하여 시장에서의 입지를 강화하고 고객 만족도를 높일 수 있습니다.
의류 외에도 최근 몇 년간 보석 산업에서도 AM의 사용이 상당히 증가했습니다. Global Market Estimates에서 발행한 보고서에 따르면 전 세계 패션 및 주얼리 시장은 2023년부터 2028년까지 연평균 23.5%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. AM 프린터는 디자인 소프트웨어를 사용하여 층층이 공정을 통해 복잡한 주얼리를 생산할 수 있습니다.
공구 산업
컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공은 도구를 만드는 데 사용되는 일반적인 제조 공정입니다. 그러나 높은 비용, 상대적으로 느린 생산 속도, 고도로 숙련된 인력에 의존하는 등의 한계가 있습니다. 이에 비해 툴링용 AM은 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다.
- 디지털 파일을 사용하고 노동 요구 사항이 적기 때문에 리드 타임이 단축됩니다.
- AM은 재료 스크랩이 적고 노동력 요구 사항이 적으며 가공 후 더 많은 제품이 남아 제품 수율이 높아져 비용 절감 효과가 향상됩니다.
- 형상이 복잡하기 때문에 이전에는 불가능했던 공구 설계를 이제 AM으로 제조할 수 있습니다.
- AM 기술을 사용하면 제조업체는 고도로 맞춤화된 부품을 생산할 수 있습니다.
건설 부문
건설 업계에서는 AM이 기존 건설 공정의 대안으로 간주됩니다. 이 산업의 AM 공정은 사용되는 건축 자재와 밀접한 관련이 있습니다. 건설과 관련된 재료에는 다음과 같은 세 가지 주요 범주가 있습니다.
- 콘크리트 등 골재 기반 자재
- 강철, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 분말 또는 와이어
- 플라스틱, 접착제, 밀봉재와 같은 건축용 폴리머
건설 분야에서 AM의 중요한 장점은 건설 프로젝트 설계의 높은 자유도와 제조 공정 자동화를 포함합니다. 또한 AM을 사용하면 건설 회사가 기하학적으로 복잡한 구조를 생산할 수 있으므로 업계가 이 혁신적인 기술에 점점 더 의존하게 됩니다.
로봇 산업
로봇공학은 제조, 건설, 농업 등 다양한 산업에서 사용할 수 있는 로봇을 설계, 제작, 프로그래밍하기 위해 다양한 학문을 활용하는 공학 분야입니다. 로봇은 센서와 구성 요소를 사용하여 여러 가지 자동화된 작업을 수행합니다. 최근 AM은 로봇의 특정 기능과 성능을 생성하는 데 사용되었습니다. 고유한 맞춤형 부품을 제작할 수 있는 AM의 능력과 상당한 비용 절감 덕분에 로봇 산업은 AM 기술에 점점 더 의존하게 되었습니다.
AM 기술의 지속적인 성장
다양한 산업 전반에 걸쳐 AM 기술의 사용은 상당한 혼란을 가져왔고, 부문의 변화와 새로운 비즈니스의 등장을 가져왔습니다. 특히 지속 가능성이 필수적인 시대에 에너지 절약 및 폐기물 감소와 같은 긍정적인 측면으로 인해 AM은 많은 산업에서 필수적인 부분이 되었습니다.