http://www.google.co.kr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://www.comworld.co.kr/news/articleView.html?idxno=48129&ei=nllzVNCII4nw8gWegIKYAg&bvm=bv.80185997,d.dGc&psig=AFQjCNGgklCFquG5fdSs8Og4dBSvoISNVg&ust=1416932121425545

3D프린팅 소개 1 산업 현황 2

STRATASYS 3 평가 4

전략 제안 5

3D프린팅 소개 1

• ‘존 문츠’가 1956년에 3D 프린터를 최초로 고안; 자외선을 이용해 수지를 입체적으로 쌓는 첨가 가공방식을 발명, 3D 프린팅의 컨셉 최초로 제안

• 30년 후 디자인 엔지니어인 ‘척 헐’이 시제품을 쉽고 빠르게 만들기 위해 3D프린터를 직접 개발함

• 이후 이 발명품을 바탕으로 [3D SYSTEMS]사를 설립, 액체상태 수지를 고밀도 레이저를 통해서 굳혀가며 쌓는 첨가형 프린터를 개발

Lead User Method 혁신 사례 : Rapid-Prototyping 이 필요했던 Lead-User가

필요한 기술을 스스로 개발함으로써 혁신을 일으키고 비즈니스로 발전

[발명 당시 기술 상용화의 장애요인]

1. 비효율적

2. 접근성이 떨어짐

3. 빠르지 않은 속도

4. 비싼 가격

[최근 재 조명되고 있는 이유]

1. 기술 개발로 기존의 효율 문제가 상당히 개선됨

2. 의료, 군수, 천문학 등 여러 산업에서 활용도가 증가

3. DBT(Desing-Buid-Test) Iteration을 줄임

[3D Systems 공동 창업자 Chuck Hull]

TED ‘리사 하로우니’

• 3D 모델링을 활용해 모

델링을 하거나 3D스캐너

를 통해 3차원 스캔 데이

터를 준비

• 준비된 3D 모델 데이터는

슬라이싱 소프트웨어를

통해 3D프린터에서 인식

할 수 있는 얇은 층으로 나

뉜 데이터로 변환됨

• 슬라이싱 소프트웨어에서

변환된 데이터가 3D프린터

로 보내지면 소재를 쌓거나

수조에서 경화시키는 다양

한 방법을 통해 손으로 만

질 수 있는 입체 물이 형성

• 프린팅 방식에 따라 출력

물을 지탱하기 위해 만들

어지는 서포트를 제거하

거나, 분말을 덜어내기도

하는 후처리 작업을 진행

하여 견고한 결과물 완성

전반적인 기술 소개

• 항공산업 : 화물기에는 7만여 개의 부품이, 군용기에는 20만~30만여 개의 부품이 사용될 정도로 복잡한 기계인데 3D가 이 복잡성을 줄여 줄 것으로 전망하여 3D프린팅에 대한 R&D 진행 중 – [에어버스]

• 의료 산업 : 환자의 MRI 데이터를 바탕으로 모형을 제작, 수술 시뮬레이션을 하여 실제 수술의 안정성과 성공률을 높일 수 있으며 개인 맞춤형 인공 장기 제작이 용이

• 람보르기니 : 시제품 제작에 있어서 4개월/$4만 의 비용을 20일/$3000 으로 감축

• 일반 소비재 분야 : 나이키는 3D프린팅으로 스터드 밑창을 제조해서 제품을 출시

• 현대와 LG도 3D프린터 기술을 도입, 제조에 활용

[디지털 치과 진료에 사용되는 오브젯 3D 인쇄 모형]

[Objet Connex - 복합 재료 3D 프린터 - 로 제작한 장기 내부의 신경]

[3D프린터로 밑창을 만든 나이키 제품]

[스트라타시스의 FDM기술을 접목해 만든 람보르기니의 시제품]

KSME, [3D Printing 기술 현황 및 응용 활용], 2014. 4

산업 현황 2

• 3D프린터 산업 2012년 현재 글로벌 3D 프린터 산업 규모는 22억 400만 달러 ▶연평균 19.3% 증가하여 2021년 108억 달러에 달할 전망

• 서비스시장 규모(3D 프린터 서비스, 유지보수, 사용자 훈련, 세미나·컨퍼런스, 출판, 컨설터 서비스를 포괄하는)는 12억 1,000만 달러로 추정됨

• 최근 3년 간 연평균 성장률(27.4%)이 10년 간 연평균 성장률(17.1%)를 압도 ▶ 급성장 궤도

• STRATASYS 와 3D SYSTEMS의 과점체제: 두 회사 모두 M&A를 통해서 규모를 키우는데 집중

• STRATASYS는2011년 Solidscape와 Objet을 인수, 3D Systems는 2011년에만 25건의 M&A 진행

• 최근 HP가 3D 프린터 산업에 진입, HP가 가지고 있는 우수한 기술력과 자금력으로 시장의 새로운 경쟁자로 주목 받고 있음

(2) 시장점유율 (1) 시장규모

한국기계연구원, [글로벌 3D 프린터산업 기술 동향 분석], 2013.10

기술특허보유기업 주요기술 특허만료일 재료 종류 조형방식

STRATASYS

FDM(Fused

Deposition

Modeling)

2009년 10월 와이어 또는 필라

멘트

필라멘트 등의 열 가소성 재료를 노즐

내에서 녹여 압출해 한 층씩 적층 방식으

로 물체를 만듦

STRATASYS PolyJet 2019년 5월 왁스 성질을 가진

패럿 재료를 헤드에서 녹여 노즐을 통해 분사

3D SYSTEMS

SLA

(Stereolithogra

phy)

2004년 8월 액체 형태의 재료 레이저나 강한 자외선을 이용하여 재료를

순간적으로 경화시켜서 형상 제작

3D SYSTEMS

SLS

(Selective Laser

Sintering)

2006년 10월

미세한 플라스틱

분말, 모래, 금속

성분의 가루 등

분말 형태의 재료를 가열한 후 결합하여

조형. 재료 형태에 따라 접착제를 사용하

거나 레이저를 사용함

KB 금융지주 경영연구소, [3D 프린터 시장 현황과 파급효과], 2013. 6

1) 미국

• 정부 주도 R&D를 적극적으로 추진

• 미국 제조업 고도화 프로그램 산하에 R&D를 위한NAMII(National Additive Mfg. Innovation Institute) 설립

• 오하이오주와 웨스트버지니아주에 7000만 달러의 규모로 3d프린팅 테크벨트를 조성

2) 영국:

• 영국 정부가 설립한 기술전략위원회와 혁신대학기술부 산하 연구위원회가 공동으로 R&D주도

• 2010년 노팅엄 대와 셰필드 대 등에 3D 프린터 연구 조직 설립하여 R&D 자금을 지원

• 2011년 7월 사우스햄튼 대에서 3D 프린터로 제작한 날개길이 1.5m의 무인비행기‘Sulsa’의 시험 비행에 성공

3) 중국

• 중국과학기술부는‘국가 기술발전 연구계획 및 2014년 국가과학기술 제조영역 프로젝트지침’에 3D 프린터 포함

• 공업정보화부에서도 3D 프린터 산업 육성을 위한 표준 수립, 규제 정비, 기술혁신 세제 혜택 등의 전략 방안을 수립 중에 있음

4) 일본

• 경제산업성에서 AIST와 시메트, 닛산자동차 등이 참여하는 모래형 제작이 가능한 3D프린터 개발 과제 출범

5) 한국

• 미래창조과학부와 산업통상자원부는 지난 4월 ‘3D 프린팅 산업 발전전략’을 제시

• 3d프린팅 산업 자체를 키우고, 3d프린팅 유통 플랫폼을 마련하고자 하며 제조업에도 3D프린팅 기술을 권장하여 공정의 수준을 높이고자 함

한국기계연구원, [글로벌 3D 프린터산업 기술 동향 분석], 2013.10

3D Printing

S/W Program

[CAD]

재료 공급업체

항공 산업

건축산업

의료산업

제조업

소비재 산업

군수산업

STRATASYS 3

현재 가장 대표적인 적층 제조 방식으로 노즐 안에서 열가소성 수지 필라멘트(가는 실)를 가열한 후, 얇은 필름형태로 출력하여 맨 아래에서부터 층을 쌓아 부품을 제작.

www.stratasys.co.kr

FDM(Fused Deposition Modeling)이란?

장점 단점

1. 다른 방식에 비해 장치의 구조와

프로그램이 간단

-> 장비 가격과 유지보수 비용이 저렴

3. 내구성과 강도가 강한 것이 특징

4. 복잡한 형상이나 구멍을 포함하고 있는

형태도 구현이 가능

1. 제작 속도가 느리다

2. 표면의 질이 높지 않다

- 층층이 쌓인 모습이 보임

잉크젯 프린팅과 유사하지만, 종이에 잉크 방울을 분사하는대신 조형 트레이에 경화되는 액상 포토폴리머 레이어를 분사한다. 이스라엘의 Objet사에서 개발하였고, 이 회사는 스트라타시스가 인수하였다.

www.stratasys.co.kr

PolyJet 방식이란?

장점 단점

1. 완제품에 가까운 매끄럽고 디테일한

시제품 제작 가능

2. 다양한 색상 및 재료 사용 가능

3. 복잡한 형상, 까다로운 디테일,

매끄러운 표면 제작 가능

1. 소재의 제한

2. 내구성 저하

3. 빛에 민감

• 장점 - 가격 경쟁력이 있음 - 가공, 착색, 투명 구현이 쉬움 - 가볍고 녹이 슬지 않음 - 절연성 • 단점 - 열, 불에 약함

• 광경화성 수지 - 자외선 등 빛에너지를 받아 경화하는 재료 - Polyjet 방식에서 사용

• 열가소성 수지 - FDM에서 주로 사용 - 가열하면 형태를 변화시킬 수 있고, 냉각하면

다시 단단해지는 성질 - 3d 프린터에서는 가공 공정이 까다로운 열경화

성 수지보다는 제품의 형상을 쉽게 가공하기 좋은 열가소성 수지를 사용

• 활용 분야: 임플란트

•장점 -강한 내구성 -완제품 제작 가능 -따라서 제조업의 생산 기간과 비용 절감 -기존 제조 산업의 절삭가공방식에서 발생되는 원재료에 대한 손실이 없어 제조원가의 하락을 가져올 것 •단점 -금속 3D프린터의 높은 가격대 -재료인 금속분말도 고가 -녹는점이 높아 다루기가 어렵다 -상대적으로 저렴한 FDM방식의 기계로는 정밀성이 상당히 떨어짐 •활용분야 : 자동차 산업, 인공장기(티타늄)

플라스틱 금속

• 2012년 이스라엘의 Objet사 인수 - 당시 단독 시장 점유율 15% - PolyJet 기술 보유 • 2013년 MakerBot M&A - 데스크톱 3D 프린팅 분야 선도 기업 - 실제 3D 모델을 제작할 수 있는 디지털 디자인 파일 제공 3D 프린터의 접근성과 보급률을 높이는 핵심적인 역할

한국기계연구원, [글로벌 3D 프린터산업 기술 동향 분석], 2013.10

아직 시작 단계인 3D프린터 시장의 확대를 위해 기술 활용이 가능한 다양한 산업분야의 선도 기업들과 지속적으로 긴밀한 관계를 구축하고자 함

기술력의 확보와 빠른 시장 점유를 위해 3D프린터 관련 업계의 선도 주자들을 인수

• - Prototech, SysOpt Engineering, Thymos 이외에 dental 시장 공략에 박차를 가하기 위해 2013년 치과기자재 전문 유통업체인 Medicodi와 PD Dental를 공식 파트너로 선정 - MRI/CT 제조사들을 고객사로 보유 • 이외에도 수십 개의 고객사를 보유

• 디지털 제조 서비스 회사 Redeye, 솔리드스케이프 운영

• 3D스캐너 기술 개발을 위해 소니, 캐논 등과 협력관계

• 삼성 LG 현대 두산 등 국내 업체들과도 협력관계 - 현재 두산과 협력하여 금형 부속품 제작 기술 연구 중

- 1200개의 특허 보유

- 1987년 3D 프린터 사용 제품을 첫 출시

- 디자인에서부터 제조까지의 가치사슬을 모두 보유

->고객지향적 서비스 가능한 것이 큰 강점

- 금속 3D 프린팅 분야의 선점효과를 갖기 위해 2014년에 벨기에의 3D 프린팅 업체 LayerWise를 인수

- 의료시장이 가장 큰 사업부문중의 하나

- M&A를 통해 3D 프린팅 서비스를 포함한 전 부문에서 고른 매출(STRATASYS의 3D 프린터는 대부분 전문가용, 제품제작용)

- 현재의 3D프린터 시장은 전문가용 제품 위주이기 때문에 STRATASYS가 비교적 강세를 보이고 있지만, 3D프린팅 시장이 확대되면 다양한 사업 영역을 확보한 3D SYSTEMS가 수직계열화를 앞세워 시장 주도권을 쥘 가능성이 있음

- 2014년 진출 공식 발표(모델: Multi Jet Fusion)

:10배 빠른 속도와 50% 저렴한 가격을 무기로 내세움

- 스트라타시스와 Wohlers(제조산업 컨설팅업체)의 입장

: “3D 프린팅은 여전히 '초기 시장'이며, HP의 참여가 시장 성장을 견인할 것이다.”

- Multi Jet Fusion 의 목표는 단순한 prototype 제작을 넘어선 대량 생산의 구현

- 액상 점성 촉매가 분말형 재료의 특정 부분과 선택적으로 결합하는 바인더 젯 프린팅 방식과 분말형 재료를 층층이 쌓으며 각 층층을 열로 결합하는 선택적 레이저/전자 빔 신터링(selective laser/electron beam sintering) 방식을 혼용

- 2D 프린터 시장에서 이어져 온 연구개발노하우가 강점

(2) HP (1) 3D SYSTEMS

한국기계연구원, [글로벌 3D 프린터산업 기술 동향 분석], 2013.10

- 분말로 된 재료에 레이저를 쏴 응고시키는 방식

- 주로 금속 분야에서 사용

- 프로토타입을 넘어 고품질의 상품 제조 가능

• 장점

- 다양한 재료 사용가능

- 빠른 속도

- FDM에 비해 인쇄물의 품질이 정밀

• 단점

- 재료에 따라 레이저 출력이나 조사 방향 등을 면밀히 설정해야 하기 때문에 구조가 복잡

- 광경화성 액체 수지가 담긴 수조에 레이저를 투사하여 경화시키는 방법

- 중간 정도의 조형속도로, 가장 널리 쓰이는 기술

• 장점

- 출력물의 정밀도가 높고 표면 조도가 우수

• 단점

- 색상 표현의 한계

- 유지비용(광경화성 수지의 단가)가 비쌈

- 출력 과정에서 지지대가 필요한데, 이 지지대 제거에 많은 시간이 소요

(2) SLA (1) SLS

한국기계연구원, [글로벌 3D 프린터산업 기술 동향 분석], 2013.10

평가 4

- T.A. Grimm & Associates

[Hype Cycle(주목도 사이클)]

• 신 기술이 실제 가능성보다 과대평가 받는 것은 보편적 현상

• 옆은 신 기술에 사람의 기대가 얼마나 큰 영향을 미치는지를 보여주는 그래프이며 기술 자체가 보급된 상황을 보여주는 지표는 아니다.

• 높은 기대가 투자를 촉진하는 긍정적인 면도 있음

• 3D 프린팅 시장이 성장하면서 기존 제조업의 강력한 대안으로 자리 매김할것

• 그러나 현존하는 기술을 대체하지는 수준에 이르지 않을 것

http://www.bloter.net/archives/204165

“현재 B2C 3D 프린팅 시장에는 거품이 끼었다.”

5년 후의 B2C 마켓

1. 모든 특허가 곧(3년 내) 만료될 예정

2. 낮은 가격경쟁력

-아직 상품이라고 하기에는 B2B, B2C 모두 가격이 지나치게 비싸다

-3D프린트 관련 서비스 회사 [yeggi]에 따르면, 구매력이 있는 프린터의 가격 상한은 $1400(73%의 응

답자)로 나타났다. 현재 대부분의 기계들은 $2000의 가격대

3. 기존 기술에서 경쟁사 대비 기술 및 재료 특허 경쟁력이 약함

- 설문에 따르면 3D SYSTEMS가 특허를 갖고 있는 재료(PLA)를 사용하는 비율이 높음(74%)

- 자사의 특허 수가 상대적으로 적고 3D시스템즈에 특허 의존도가 높음

4. 미흡한 기술력

-프로토타입을 제작하기에는 충분하지만 완제품을 제작하기에는 기술력이 부족함

5. 현재는 속도가 느려서 DBT에는 효과적이나 제조업에 혁신을 가져오기에는 역부족

1. CAD 프로그램 사용의 복잡함과 어려움과 비싼 가격.

- 캐드 프로그램은 수천만원 대를 호가하는데, 자동 CAM인 NCG가 2,000만원,

시마트론이 1,800만원정도로 매우 비쌈, 저렴한 제품도 Auto CAD 2004의 경우 200-300만원

=>3D 프린터를 기업과 소비자들에게 폭 넓게 보급하는데 있어서 높은 장벽이 됨.

2. 디자인 저작권 문제

- 제품 자체의 디자인 정보가 디지털화되어 저장되기 때문에 회사 밖으로의 복제 및 자사의 디자인

유출의 위험이 높음

=> 3d 프린터 사용에 참여하는 디자이너들을 확보하기 위해서는 이러한 문제를 해결해야 함

디자이너들의 제품의 무단으로 복제되는 문제를 막아야 디자이너가 3D 프린터 프로그래밍을

지속적으로 참여를 할 동기부여가 됨.

전략 제안 5

•제조업에 혁신을 일으킬 수 있는 기술력을 어필

•CAD 보유한 Autodesk사와의 협력관계를 활용해 디자인 특허권을 강하게 보호하여 디자이너 유인

소비자 유인

•기술 혁신을 촉진할 수 있는 소통 중심/Idea Sharing이 원활하게 이루어 질 수 있는 Flat한 조직 구조를 지향 조직 구조

•완제품을 만들 수 있는 세라믹, 금속 재료를 사용 가능한 기술의 혁신을 5년 내에 완성하고자 함 기술 개발

기회

니즈 • 완제품 제작이 가능한 제품에 대한 니즈

• 3D 프린팅 기술을 통한 생산력 증대에 대한

국가적 차원에서의 기대와 그에 따른 적극적 지원

• 적극적인 기술협력 진행 중

• 업계 선도 기업(메이커봇, 오브젯) M&A를 통한 높은 기술력

• 기존의 금형(완제품) 대체를 위한 SLS, DMLS 등 3D시스템즈

의 공정기술이 각각 2006년, 2014년에 원천특허가 만료

• 아직 Dominant Design이 나오기 이전의 산업 초기단계

•CAD프로그램 제작사 - Autodesk- 와 협의하여 일반 소비자들의 접근성이 수월한 프로그램 개발 or 다양한 계층의 사용자를 유인하기 위한 툴킷 제공

•보다 넓은 시장을 상대로 마케팅 – 개인 소비자(개인 디자이너, 건축가, Pro-sumer) 까지 넓은 시장 지배를 위한 노력이 필요 소비자 유인

•효율을 목적으로 한 조직 구성이 필요함 조직 구조

•현재 생산되고 있는 프로토타이핑 위주 3D프린터 제품의 가격을 소비자에게 어필할 수 있을 만큼 낮추는 것이 관건

- B2C의 경우 $1400 이하 기술 개발

기회

니즈 •현재 기계의 효율과 효과성을 극대화하여 빠르게 산업의 표준이 되어야 함

•현재 데스크톱 3D프린터 시장 1위 & 전체 시장 점유율 1위 •현재 여러 기술사, 제조사들, 소프트웨어사들과 협력 관계를 맺고 있어 다양한 놀로지 공유가 용이함 •제조업에서 Iteration 과정에3D 프린터 도입의 효과성이 입증되고 있어 수요 증가가 예상됨

[Plan B] • B2C 시장에 대한 과도한 기대 경계

-> 일반적인 최종 소비자 수준에서의 니즈가 없다 - Iteration을 줄이기 위한 3D 프린터 기술을 요하지 않을 것이다. • FDM 이미 특허 만료(2009) & 폴리젯도 19년에 만료 -> 대부분의 기술 특허가 만료되어(SLA-2004/SLS-2006/3DP-2010/DMLS-EOS) 이미 수 많은 중소기업들이 여기에 힘 입어 경쟁에 뛰어들고 있다. • 강력한 경쟁자들의 시장 진입 -> hp의 보급형 3D프린터 시장 진입 – 영업 및 마케팅 노하우가 많고 브랜드 인지도가 높음 Innovative 한 수 많은 Start up들의 시장 진입

[Plan A ] • 혁신이 필요함에 따른 높은 불확실성은 불가피함

-> 이를 완충하기 위해 가정 – 반박 – 재반박의 소통이 원활하게 일어날 수 있는 조직을 구성할 것 -> 회사가 보유하고 있는 넓은 풀을 활용하여 다방면의 전문 지식을 적용할 것 • 경쟁사 대비 빠른 기술 확보가 필수적임 -> ‘완성치’에 대한 기준 설정이 필요하며 경쟁사를 포함한 관련 산업의 기술 동향을 주시해야 할 것 • 재무적 부담 -> 각 국가별 지원 현황과 동향을 파악하여 적절히 활용할 것 -> 혁신기업의 경우 외부자금 조달의 비중이 높으며 주식발행에 의존하는 경향이 높다 따라서 자본의 움직임이 활발한 지역의 시장에 진입할 필요성이 있다.

혁신기업의 재무적 특성과 자금조달 행태에 관한 연구, 2010, 경기대학교, 유재훈

1조

박정은 윤기범

양수연 이효림