<< 프린팅 방식: DMP >>

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강원도 강릉과학지방산업단지에 위치한 한국생산기술연구원 강원본부.

 

<김건희 한국생산기술연구원 강원본부 기능성소재부품연구그룹장이 인공 흉곽 이식 사례 소개와 함께 적용된 인공 흉곽 모델의 장점을 설명하고 있다>

 

 

기술을 활용해 인공 뼈와 장기를 개발하는 곳이다. 강원본부는 최근 3D 프린팅 기술을 활용한 다섯 번째 인공 흉곽을 제작, 식품의약품안전처로부터 임상 시험계획을 승인받았다.

 

이번 임상시험은 질환으로 흉곽을 제거해야 하는 환자를 대상으로 인공 흉곽을 이식, 재건하는 게 목표다. 중앙대병원을 통해 진행될 예정이다.

 

김건희 기능성소재부품연구그룹장이 공개한 인공 흉곽은 티타늄을 소재로 했다.

 

흥미로운 것은 심장소생술과 같은 외부의 영향에도 견딜 수 있을 만큼 합금에 준하는 단단함을 지녔지만 무게가 100그램 단위로 가볍다는 것이다. 

 

이를 위해 무독성 순수 티타늄 분말을 3D 프린팅 공정을 통해 10나노미터 직경의 금속 간 화합물로 개발, 거미줄처럼 연결했다.

 

3D 프린팅 기술을 활용한 장점은 더 있다.

 

티타늄 막대를 깎거나 주물 틀에 부어서 또는 골 시멘트 등을 쓰는 기존 방식으로는 환자의 흉곽을 재건하는게 불가능했다. 

 

설령 만들어낸다고 해도 무게 탓에 수술 후 흉부의 불편감이 적지 않은데다 남은 갈비뼈와 연결, 고정하기 위해 티티늄 바를 덧대야 했다. 감염 위험도 높아질 수 있다.

 

김건희 그룹장은 “3D 프린팅을 활용한 티타늄 소재 인공 흉곽 제작은 순수 티타늄을 사용, 인체에 해를 미치는 합금 원소 사용 논란을 해소할 뿐 아니라 환자 맞춤형으로 만들 수 있다는 것”이라며 “컴퓨터 단층촬영을 통해 환부를 정확히 측정한 뒤 환자 체형에 맞는 정밀한 디자인으로 설계한다”고 밝혔다.

 

<김건희 한국생산기술연구원 강원본부 기능성소재부품연구그룹장이 직원과 함께 인공 거골 제작을 위한 디자인 결과를 논의하고 있다>

 

 

강원본부는 3D프린팅 기술을 활용해 흉곽과 두개골, 골반 등 총 7개 인공 뼈를 제작, 생명을 구하는 데 기여했다. 

 

보다 다양한 사례에 활용될 수 있도록 연구를 지속할 방침이다. 이를 위해 지난 2월 식약처에 거골(발목 가장 위쪽뼈) 제작과 함께 환자 이식을 위한 임상 시험계획서를 제출했다. 여섯 번째 인공 흉곽 제작을 위해 상반기에 협력 병원과 사전 검토에 착수할 예정이다.

 

김경훈 강원본부장은 “강원본부는 의료분야 금속 적층제조 실용화 기술을 개발하고 인공구조물 임상시험을 통해 고부가가치 사업화를 위한 품목허가 케이스를 지속 확보하고 있다”며 “지역 기업과 기술 이전에 따른 지식재산권 공유를 통해 3D프린팅 의료기기 산업 육성에도 힘쓸 것”이라고 말했다.

 

 강우성 기자 | 전자신문

* 출처: https://www.etnews.com/20210405000122#

 

 

<< 프린팅 방식: DMP >>

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 지난해 반도체산업협회(SIA)는 세계 반도체 부문에서 4,390억달러의 사상 최대 매출을 기록했습니다. 

 

그러나, COVID-19 전염병은 반도체 칩의 공급에 대한 압박으로 보여지는 전세계 공급망들이 얼마나 취약한지 확실히 알게 되었습니다.

 

 

 

3D 프린팅은 현대 기술계의 핵심 구성 요소를 위한 공급망 복원력을 향상시키는 솔루션일까요? 

 

자세한 내용을 알아보기 위해 3D 프린터 OEM 3D 시스템의 주요 솔루션 리더인 Scott Green과 이야기를 나누었습니다.

 

 

 

포드, 도요타, 닛산과 같은 자동차 제조업체들은 실리콘 마이크로프로세서의 가용성이 제조 병목 현상으로 판명됨에 따라 모두 생산을 축소해야 했습니다. 

데이터업체 IHS에 따르면 반도체 부족은 2021년 1분기에만 약 1백만 대의 차량 생산이 지연될 것으로 예상됩니다. 

마이크로소프트나 소니와 같은 게임기 OEM 업체들도 지난 1년 동안 심각한 재고 부족 사태를 겪었기 때문에 자동차 부문만이 아닙니다. 

 

2020년 초의 닌텐도 스위치 품귀현상은 저에게 개인적으로도 골칫거리였습니다.

 

▲ DMP Factory 500 3D 프린팅 시스템. 3D 시스템즈 제공.

 

3D 시스템즈(3D Systems)와 웨이퍼 제작 툴링

 

 

반도체 시장에서 3D 시스템즈의 작업은 2014년 벨기에의 레이어와이즈(LayerWise)를 인수하면서 시작됐습니다. 

 

인수 전, 3D 프린팅 서비스국은 이미 아인트호벤 주변 반도체 업체들과 긴밀히 협력했습니다. 

 

인수와 함께 전달된 지식은 3D 시스템즈가 루벤(Leuven)에 반도체 전문 센터를 설립할 수 있게 해주었으며, 현재는 반도체 툴링 제조업체와 협력하여 최적화된 웨이퍼 제조 툴링을 3D 프린팅하고 있습니다.

 

Green은 "우리가 정말로 흥미롭게 생각하는 것은 반도체 팹(FAB)용 금속 적층 제조(Metal AM) 부품의 활용도를 보고 자동차 및 스마트 기기 제조업체에 영향을 미치는 기술 발전을 목격할 수 있다는 것입니다."라고 말합니다.

 

웨이퍼 팹 툴링은 반도체 업계의 제조 장비로 마이크로프로세서부터 무선 주파수 증폭기, LED까지 모든 것이 가능합니다. 

 

산화 장치, 상피 원자로, 증기 증착 시스템, 에칭 장비 등 다양한 광석학 및 화학 처리 장비가 함께 작동합니다. 

 

다단계 공정에 관련된 대부분의 공구는 웨이퍼의 자재를 축적하거나 제거할 수 있도록 설계되었습니다. 

 

이 과정은 제조된 전자 기기에 따라 전체적으로 최대 13주가 소요될 수 있습니다.

 

ASML, KLA 및 Lam Research와 같은 주요 툴링 OEM은 주로 저량의 고도로 전문화된 부품과 관련되어 있습니다. 

 

가능한 한 많은 구성 요소를 뽑아내기 보다는 생산성을 높이고 수율을 높이기 위해 부품의 품질과 제작 프로세스의 효율성을 개선하는 데 더 많은 관심을 기울입니다. 

 

참고로 대형 웨이퍼 팹 시설에서는 월 10만 대 이상의 웨이퍼를 생산할 수 있어 생산성이 5%만 증가해도 수천 대의 반도체 소자가 추가로 발생할 수 있습니다.

 

Green은 위의 시나리오를 3D 시스템의 DMP(Direct Metal Printing) 파우더 베드 융접 기술이 도움을 줄 수 있는 완벽한 기회라고 설명합니다. 

 

그는 "금속 3D 프린팅의 경우 수백만 개의 부품을 생산할 경우 비용이 너무 많이 듭니다. 기술 요구 사항이 낮은 대량 시장 히트 싱크를 산더미처럼 인쇄하지는 않겠지만, 반도체 팹 장비와 같은 저량, 고복합 부품 및 툴링에 완벽하게 맞습니다. 이것은 핵심적인 DMP 적용 사례입니다."라고 덧붙였습니다.

 

▲ 3D 시스템즈의 DMP 기술을 통해 출력한 복잡한 내부 기하학으로 웨이퍼 공구. 3D 시스템즈 제공.

 

DMP 3D 인쇄의 이점

DMP 적층 제조는 단순한 대체 생산 방법이 아니라 자체적인 이점을 제공합니다. 

 

무엇보다도, 이 기술은 기하학적인 최적화에 상당히 도움이 되며, 이는 전체 어셈블리를 단일 경량 단일 구조로 통합할 수 있다는 것을 의미합니다. 

 

여유 공간이 더해져 전체 시스템의 복잡성을 줄일 수 있고, 기존 제조된 부품보다 인쇄된 부품이 포함된 메커니즘이 더 빨리 이동해 전체 웨이퍼 팹 공정에 속도를 낼 수 있습니다.

Green은 "DMP는 아마도 반도체 툴링 업체에서 매우 활발한 주제로 남을 것입니다. 매우 깨끗한 환경이 필요합니다. DMP 기술이 제공하는 재료와 최종 제품 순도와 기하학적 복잡성을 갖추어야 합니다. 또한 중요한 구성 요소는 열 구배율이 낮고 필요한 경우 열 방출량이 최대가 되도록 열 최적화를 수행해야 합니다.”라고 말합니다.

DMP는 성능 개선뿐만 아니라 공급망을 간소화할 수도 있습니다. 예를 들어, 석판 시스템은 수십만 개의 부품과 복잡한 어셈블리로 매우 복잡합니다.

이와 같이 기하학적 단순화는 통합자와 서브시스템 조립자의 방대한 공급망을 우회하는 데 도움이 될 수 있습니다. 

 

브레이징, 용접, 피팅 및 판금 주조와 같은 공정의 필요 없이 3D 프린팅 웨이퍼 팹 공구는 잠재적으로 제조 비용을 낮출 수 있습니다. 

 

또한 이 기술을 통해 초기 개발 단계에서 설계 반복 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 반도체 시스템 출시 기간도 단축할 수 있습니다.

 

 

3D 시스템즈 프린팅만으로는 반도체 부족 문제를 해결하기에 충분하지 않을 수 있지만, 웨이퍼 팹 툴링의 최적화에 관해서라면 모든 작은 부분들이 도움이 됩니다. 

 

유럽에서 성공을 거둔 데 이어 공정 미세화의 가장 광범위한 기회가 기다리고 있는 베이 에어리어와 일본, 한국 등지로 반도체 제조공사를 확대할 계획입니다.

 

▲ DMP를 통해 3D로 인쇄된 매니폴드 3D 시스템 사진. 3D 시스템즈 제공.

 

 

 

Kubi Sertoglu | 3D Printing Industry

※ 출처: https://3dprintingindustry.com/news/interview-a-solution-to-the-semicon-chip-shortage-how-3d-printing-is-disrupting-the-439-billion-semiconductor-industry-187410/

경남 창원시는 오는 31일까지 첨단제조 산업기술 경쟁력 강화를 위한 3D프린팅 기술활용 제조업혁신 지원사업에 참여할 기업을 모집한다고 9일 밝혔다.

이 사업은 4차 산업혁명을 이끄는 3D프린팅 기술을 활용해 시제품 또는 기술서비스를 지원하는 사업이다. 기업당 최대 1200만원까지 지원이 된다.

▲창원시청사 전경. 경향신문 자료사진.

이번 사업에 참여를 원하는 창원시 소재 기업은 기간 내 경남테크노파크에 신청서를 접수하면 된다. 자세한 사항은 경남테크노파크 공고문을 참고하거나 로봇융합팀으로 문의하면 된다.

창원시는 3D프린팅 기술활용 제조업혁신 지원사업을 2017년부터 시행하고 있다. 그동안 시제품제작 지원, 통합기술 지원, 유망제품응용기술 지원, 핵심애로기술 지원 사업을 통해 관내 35개 기업이 54건의 기술을 지원받았다. 사업에 참여한 기업을 대상으로 실시한 설문조사 결과 생산성 향상, 불량률 줄이기 등의 성과를 얻어 만족도가 높았다.

창원시는 3D프린팅 기술을 활용해 시제품을 제작하면 향후 발생할 수 있는 불량을 없앨 수 있고, 모델별 금형 제작으로 발생하는 원가나 소요 시간을 단축해 제품 양산화를 앞당기는 데 많은 도움이 되는 것으로 나타났다고 설명했다.

- 부품 실증 24억, 건축 3D프린팅 검증 테스트베드 구축

- DfAM 제조기술개발 58억, 범부처 안전대책 수립

▲ 2021년 3D프린팅산업 진흥 시행계획

정부가 3D프린팅 제조산업 적용 확대와 차별화된 기술력 확보 등을 위해 올해 968억원의 예산을 투입한다.

 

과기정통부(장관 최기영), 산업부, 국토부 등 관계부처 합동으로 3D프린팅 시장 수요 창출, 기술 경쟁력, 산업 확산 및 제도적 기반 강화를 위한 ‘2021년 3D프린팅산업 진흥 시행계획’을 마련했다고 지난 4일 밝혔다.

 

이번 시행계획은 삼차원프린팅산업진흥법(제5조)에 의거해 수립된 제2차 3D프린팅산업 진흥 기본계획(’20～‘22)의 2차년도 추진내용으로 올해 총 968억3천만원이 투입된다.

주요 추진과제로는 △3D프린팅 산업 현장 활용 가속화(214.5억원) △ 차별적 기술력 확보(232.8억원) △혁신·성장 중심 산업기반 고도화(521억원) 등으로 구성됐다.

산업 현장 활용 가속화를 위해 산업부는 3D프린팅 산업용 부품의 신뢰성 제고를 위한 ‘실증지원기반’ 구축과 실증 지원에 올해 24억여원을 투입할 계획이다. 국토부는 건축물 대상 3D프린팅 설계·재료·장비 개발기술 검증을 위해 스마트시티 시범도시인 부산에 16억여원을 투입해 테스트베드를 구축할 예정이다. 또한 국방, 의료 등 공공수요 기반 시장형성을 위해 3D프린팅기술을 활용한 부품 제작·수리 기술개발도 지속 추진된다.

 

3D프린팅 사업화 성공모델 확산을 위해 과기부는 60억원을 투입해 제조혁신 실증지원 사업을 지난해에 이어 올해 신규로 3개 과제를 추진한다. 제조혁신을 위해 공정, 제작 과정에 모니터링기술을 도입해 ‘설계·공정 데이터를 함께 제공하는 ’데이터 기반 공정기술’ 지원(산업부, 24억원)도 추진된다.

 

3D프린팅 산업 및 정책 분석, 주요 이슈에 대한 공감대 형성 등 3D프린팅 산업진흥을 위한 3D프린팅 얼라이언스가 구성·운영되며, 컨퍼런스·경진대회 등을 통한 인식개선·저변확대와 산업발전을 위한 실태조사 보고서 발간 등이 추진된다.

 

차별화된 핵심 소재·장비·SW기술 자립화를 위해 3D·4D프린팅용 형상기억 고분자 원천소재 연구개발(과기부, 8억원)과 초경량, 기능성 등 3D프린터 소재 기술 개발(산업부, 22억원)이 추진된다.

 

복잡한 구조·형태의 제품 제작을 위한 3D프린팅 특화설계(DfAM) 기반 제조기술개발에 올해 58억원(기존 5개+신규 3개, 산업부)이 투입되며, 수요기업 주도의 3D프린팅 맞춤형 기술개발 (산업부, 54억원)과 정밀·대형 부품의 고속 출력 장비 고도화를 위한 기술개발도 지속 추진된다. 발전·조선용 3D프린팅 적층해석 SW, 금속 3D프린팅 모니터링 SW 개발 등에 과기부가 16.5억원을 지원한다.

 

시장지향 응용기술 개발을 위해서 의료·바이오 혁신기술과 생활혁신형 고품질·맞춤형 제작기술, 제조혁신을 위한 신산업 응용기술 개발을 지원한다. 맞춤형 제작 서비스 대중화에 응용 가능성이 높을 것으로 전망되는 광중합형 3D프린팅 핵심기술 선점을 위해 UVLED 광원엔진 및 전용SW 기술개발에 6억3천만원이 투입된다.

 

산업기반 고도화를 위해 전문인재 양성, 제조혁신과 기업성장을 위한 인프라 및 기술표준·평가체계 고도화, 법·제도 정비와 안전성 강화 등이 추진된다. 의료, 항공, 자동차 등 산업혁신을 위한 고급인재와 훈련과정 운영 및 재직자 교육을 통한 실무인재 양성을 지원한다.

 

스타트업에 특화된 원스톱 서비스를 제공할 3D프린팅 혁신성장센터(마포) 지원사업에 15억원이 투입되며 제조기업의 3D프린팅 공정 도입 및 혁신 부품·제품 제작환경 조성 지원을 위한 3D프린팅 융합기술센터(울산)가 설립된다.

 

지역특화산업과 연계한 ‘3D프린팅 제작·공정지원센터’가 구축되며 제조창업 지원 인프라인 메이커스페이스가 올해 추가로 62개 조성(중기부 345억원)된다.

조기 시장진출 지원을 위한 규제 혁신을 위해 의료기기 공동제조소 운영·실증이 추진되고, 3D프린팅을 활용한 혁신 의료기술 가이드라인 적용 및 급여여부 평가에 따라 건강보험 수가 지급이 검토된다.

3D프린팅 이용자의 안전 강화를 위해 범부처 3D프린팅 이용 안전대책을 수립하고, 서비스사업자 등의 안전교육 체계화 및 효율화를 위한 제도개선을 추진한다. 이에 따라 가이드라인 보완, 학교 실습실 개선 지원, 안전보건기준 제시, 법제 정비 등이 실시되며 3D프린팅 안전 대응반이 운영된다.

 

과기정통부 이승원 정보통신산업정책관은 “4차산업혁명과 코로나19로 인한 디지털 대전환 시대에서 3D프린팅 기술이 새로운 성장 동력 및 혁신의 시발점 역할을 할 수 있도록 올해는 3D프린팅의 제조혁신 수요발굴을 통한 시장 확대 및 3D프린팅 관련 창업 활성화 등 산업 생태계를 확장하고, 3D프린팅 이용 안전성 강화를 위한 대책 추진에 주력할 계획”이라고 밝혔다.

한편 기타 자세한 사항은 과기정통부 등 관계기관과 전담기관인 정보통신산업진흥원 누리집, 3D상상포털(www.3dbank.or.kr) 등을 통해 확인할 수 있다.

 신소재경제 / 신근순 기자 shin@amnews.kr

* 출처: http://amenews.kr/news/view.php?idx=44546