빠르고 유연한 생산을 위한 선택, 금속 3D 프린팅 기술의 핵심 장점 3가지

금속 3D 프린팅은 스테인리스, 알루미늄, 티타늄 등의 금속 재료를 레이어 방식으로 쌓아가며 형상을 만들어내는 기술입니다. 기존에는 주로 플라스틱 기반 3D프린팅이 보편적으로 알려졌지만, 최근 금속 프린팅 기술의 발전과 상용화가 가속화되면서 고정밀, 고강도 부품이 요구되는 산업군에서 금속 3D프린팅에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. 특히 항공우주, 자동차, 의료, 에너지 산업에서는 이 기술이 기존 제조 방식의 한계를 극복할 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다.

크렐로가 최근 참가한 한국정밀공학회 2025 춘계 학술대회에서도 금속 3D 프린팅 기술은 주요 화두였습니다. DED(직접 에너지 적층)과 PBF(분말 베드 융해) 방식 등 다양한 금속 프린팅 기술이 이제는 R&D 단계에서 벗어나 자동차, 우주항공 등 실제 산업 현장에서 실사용 단계로 진입하고 있다고 발표되기도 하였습니다.

오늘은 이러한 변화의 중심에 있는 금속 3D 프린팅 기술의 핵심 장점 3가지를 실제 사례와 함께 살펴보겠습니다.

복잡한 형상 제작에 최적화된 기술

금속 3D 프린팅의 가장 큰 강점 중 하나는 기존 가공 방식으로는 구현이 어렵거나 불가능했던 복잡한 형상을 자유롭게 제작할 수 있다는 점입니다. 내부 채널, 중공 구조, 메쉬 형태 등 고난이도 설계를 디지털 모델만으로 정밀하게 구현할 수 있어, 다양한 산업 분야에서 설계의 자유도를 획기적으로 넓혀주고 있습니다.

세계 최대 자동차 부품업체 독일 보쉬는 금속 3D 프린터로 기존 밀링으로 불가능한 내부 구조와 곡선 경로를 가진 부품을 생산하고 제품 개발 기간 또한 크게 단축했습니다. (출처: 글로벌 오토뉴스)  

의료 분야에서는 골절의 경우 금속 소재 보형물을 3D 프린팅으로 제작하여 치료에 적용하는 경우도 있습니다. (출처: 더메디컬)

다품종 소량생산과 빠른 제조 리드타임

기존 제조 방식에서는 제품 하나를 생산하더라도 금형 제작이 필수적이었고, 금형을 개조하거나 새로 제작하려면 상당한 시간과 비용이 소요되었습니다. 하지만 금속 3D 프린팅은 디지털 설계 파일만 바꾸면 바로 새로운 형상을 출력할 수 있어, 반복적인 설계 변경이나 고객 맞춤형 생산에 매우 유리합니다.

특히 항공우주나 방산, 고급 의료기기 등 소량 정밀 부품이 필요한 산업에서는 이러한 유연성이 큰 장점으로 작용합니다. 일반적인 전통 방식과 금속 3D 프린팅의 제조 리드타임을 비교하면, 금형 제작에만 수 주가 걸리는 기존 방식과 달리 3D 프린팅은 설계 완료 후 수일 내 바로 제작이 가능하므로 전체 납기 또한 획기적으로 단축할 수 있습니다. 이러한 점은 신제품 개발이나 프로토타입 제작 단계에서도 빠른 피드백과 반복 설계가 가능하도록 만들어줍니다.

실제로, 한국생산기술연구원은 해군의 광개토대왕함에 발생한 손상을 금속 3D프린팅 기술을 활용해 단 하루 만에 보수하는 데 성공했습니다. 기존의 용접 수리 방식에 비해 시간과 품질 측면에서 훨씬 뛰어난 결과를 얻을 수 있었으며, 이는 금속 3D 프린팅의 현장 대응성과 실용성을 보여주는 대표적인 사례입니다. (출처: 동아 사이언스)

비용 절감과 친환경적 가치 실현

금속 3D 프린팅은 금형이 필요 없다는 점에서 초기 투자비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 필요한 부분만 적층 방식으로 제작하기 때문에 원자재 사용량도 최소화할 수 있습니다. 절삭 가공 방식에서는 블록 형태의 금속 소재에서 필요 없는 부분을 깎아내는 과정에서 많은 소재가 폐기물로 버려지지만, 3D프린팅은 원하는 형상만 정밀하게 쌓아가므로 자원 낭비가 크게 줄어듭니다.

예를 들어 티타늄과 같은 고가의 소재를 사용할 경우, 절삭 가공으로는 상당량의 재료가 손실되지만 3D 프린팅은 최소한의 재료로 동일한 형상을 제작할 수 있어 원재료 비용 절감 효과가 큽니다. 또한 복잡한 부품을 일체형으로 출력해 조립이 필요 없게 만들 수 있기 때문에, 조립 인건비와 공정 수를 줄이고 제품 불량률도 낮출 수 있습니다.

더불어, 금속 3D 프린팅은 폐기물 최소화, 재고 감소, 온디맨드 생산이 가능하다는 점에서 친환경 제조 방식으로 주목받고 있습니다. 지속 가능한 제조, 탄소 배출 저감, ESG 경영이 중요해지는 지금, 자원 절약형 생산 기술로서의 가치는 더욱 커지고 있습니다.

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