금속 3D 프린팅 시장 – 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측, 제품별(티타늄, 니켈), 형태별(필라멘트, 파우더), 응용 분야별(항공우주 및 방위, 의료 및 치과, 기타), 지역별, 경쟁별 예측 2018-2028

시장 개요

글로벌 금속 3D 프린팅 시장은 다양한 산업에서 혁신적인 힘으로 부상하여 제조업체가 금속 구성 요소를 개념화, 설계 및 생산하는 방식을 재정의했습니다. 적층 제조의 힘을 활용한 금속 3D 프린팅은 정밀 엔지니어링의 새로운 지평을 열었으며, 탁월한 효율성으로 복잡한 형상과 고성능 부품을 생성할 수 있게 했습니다. 지속적인 혁신과 기술 발전을 특징으로 하는 이 시장은 최근 몇 년 동안 놀라운 성장을 목격했습니다.

기술적 발전금속 3D 프린팅은 기술 및 재료 측면에서 상당히 발전했습니다. 분말 베드 융합 및 지향성 에너지 증착을 포함한 인쇄 기술의 혁신은 인쇄 가능한 금속의 범위를 확장하여 다양한 산업 요구 사항을 충족하는 솔루션을 제공했습니다. 티타늄, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈 기반 합금은 금속 3D 프린팅에 점점 더 많이 사용되는 금속 중 일부입니다.

다양한 산업 응용 분야금속 3D 프린팅의 다재다능함은 항공우주, 자동차, 의료, 방위 등의 응용 분야를 위한 길을 열었습니다. 항공우주 분야에서는 가볍고 복잡한 구성 요소의 생산에 혁명을 일으켰습니다. 자동차 부문에서는 이를 활용하여 신속한 프로토타입을 제작하고 맞춤형 부품을 제조합니다. 의료는 환자 맞춤형 임플란트와 보철물의 이점을 얻습니다.

공급망 최적화금속 3D 프린팅은 기존 공급망을 파괴했습니다. 주문형 생산이 가능하여 재고 비용을 줄이고 대형 창고의 필요성을 없앱니다. 회사는 필요에 따라 구성 요소를 인쇄하여 낭비를 줄이고 공급망 위험을 완화할 수 있습니다.

사용자 정의 및 설계 자유금속 3D 프린팅의 주요 장점 중 하나는 사용자 정의 및 설계 자유를 제공하는 기능입니다. 이는 의료용 임플란트 및 항공우주 부품과 같이 고유하고 특수한 부품이 필수적인 산업에 중대한 영향을 미칩니다.

지속 가능성 및 재료 효율성지속 가능성이 중요해짐에 따라 금속 3D 프린팅은 친환경 제조 관행과 일치합니다. 이 기술은 재료 낭비를 최소화하고 자원 활용을 최적화합니다. 이는 특히 환경적 발자국을 줄이려는 산업에서 중요합니다.

과제와 경쟁높은 초기 비용, 대량 시장을 위한 생산 확장의 한계, 숙련된 작업자의 필요성 등의 과제가 지속됩니다. 또한 이 시장은 경쟁이 치열하여 수많은 회사가 혁신하고 제품 포트폴리오를 확장하기 위해 경쟁하고 있습니다.

미래 전망금속 3D 프린팅 시장은 지속적인 성장을 향해 나아가고 있습니다. 재료의 발전, 산업 전반에 걸친 채택 증가, 서비스 제공업체의 생태계 확대가 유망한 미래에 기여합니다. 시장은 제조 환경을 형성하고, 여러 부문에서 효율성, 지속 가능성, 혁신을 추진하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

주요 시장 동인

복잡하고 가벼운 구성 요소에 대한 수요 증가

글로벌 금속 3D 프린팅 시장은 항공우주, 자동차, 의료를 포함한 다양한 산업에서 복잡하고 가벼운 구성 요소에 대한 수요가 증가함에 따라 주도되고 있습니다. 기존 제조 방법은 여러 조립 단계 없이 복잡한 형상과 구조를 생산하는 데 종종 어려움을 겪습니다. 금속 3D 프린팅은 복잡한 내부 기능이 있는 부품을 생성하여 조립 필요성을 줄이고 전반적인 성능을 개선합니다.

예를 들어 항공우주 분야에서는 가볍고 공기 역학적인 구성 요소를 설계하는 능력이 연료 효율성에 매우 중요합니다. 금속 3D 프린팅을 사용하면 더 가벼울 뿐만 아니라 더 강하고 더 안정적인 항공기 부품을 생산할 수 있습니다. 가볍고 고성능 구성품에 대한 이러한 수요는 금속 3D 프린팅 기술 채택을 위한 중요한 원동력입니다.

금속 분말 개발의 발전

금속 분말의 품질과 가용성은 금속 3D 프린팅에서 중요한 역할을 합니다. 금속 분말 개발의 최근 발전으로 3D 프린팅 공정에 사용할 수 있는 재료 범위가 확대되었습니다. 전통적으로 티타늄, 알루미늄, 스테인리스 스틸과 같은 재료가 시장을 지배했지만 오늘날에는 더 광범위한 합금과 금속이 있습니다.

금속 분말 생산 기술의 혁신으로 분말 일관성과 품질이 개선되어 금속 3D 프린팅이 더욱 안정적이고 예측 가능해졌습니다. 이는 차례로 금속 적층 제조를 위한 새로운 응용 분야와 산업을 열어주었습니다.

산업 4.0과 디지털 혁신

글로벌 제조 환경은 산업 4.0과 디지털화를 통해 상당한 변화를 겪고 있습니다. 금속 3D 프린팅은 스마트 제조, 자동화 및 디지털화의 원칙과 완벽하게 일치하기 때문에 이러한 변화를 가능하게 하는 핵심 요소입니다.

제조업체는 물리적 제품 및 프로세스의 디지털 복제본을 만드는 디지털 트윈 기술을 점점 더 많이 도입하고 있습니다. 금속 3D 프린팅은 이러한 디지털 트윈을 만드는 데 중요한 역할을 하며, 신속한 프로토타입 제작, 제품 사용자 정의 및 효율적인 설계 최적화를 가능하게 합니다. 산업이 디지털 혁신을 수용함에 따라 핵심 기술로서 금속 3D 프린팅에 대한 수요가 계속 증가하고 있습니다.

의료 분야는 글로벌 금속 3D 프린팅 시장의 중요한 원동력입니다. 환자 맞춤형 임플란트와 의료 기기를 생산할 수 있는 능력은 의료 관행을 혁신했습니다. 금속 3D 프린팅은 정형외과 임플란트, 치과 보철물 및 맞춤형 수술 도구 생산에 널리 사용됩니다.

고령화된 세계 인구와 개인화된 의료 솔루션에 대한 수요 증가로 인해 의료 분야에서 금속 3D 프린팅 채택이 촉진되고 있습니다. 환자의 해부학적 구조와 정확히 일치하는 임플란트를 제작할 수 있어 더 나은 결과와 단축된 회복 시간이 가능합니다. 성장하는 이 헬스케어 시장은 금속 3D 프린팅 제조업체에 수익성 있는 기회를 제공합니다.

지속 가능성 및 재료 낭비 감소

지속 가능성은 오늘날 많은 산업의 원동력이며, 금속 3D 프린팅은 이러한 추세와 잘 맞습니다. 기존 제조 공정은 종종 상당한 재료 낭비를 발생시키는 반면, 3D 프린팅은 재료 사용량을 크게 줄일 수 있습니다. 금속 3D 프린팅은 적층 제조 공정으로, 원하는 부분을 만드는 데 필요한 것만 사용하여 재료를 층층이 추가합니다.

재료 낭비 감소는 지속 가능성 노력에 기여할 뿐만 아니라 제조업체의 비용 절감으로 이어집니다. 환경 문제가 계속 커지고 재료 낭비에 대한 규제가 더욱 엄격해짐에 따라 금속 3D 프린팅의 지속 가능성 이점이 더욱 매력적으로 다가옵니다.

주요 시장 과제

높은 재료 및 장비 비용

글로벌 금속 3D 프린팅 시장이 직면한 주요 과제 중 하나는 재료와 장비 모두와 관련된 높은 비용입니다. 3D 프린팅에 사용되는 금속 분말은 종종 비싸며, 비용은 사용되는 금속의 유형에 따라 상당히 다를 수 있습니다. 예를 들어, 티타늄과 니켈 기반 합금은 값비싼 재료입니다. 또한 선택적 레이저 용융(SLM) 또는 전자 빔 용융(EBM) 기계와 같은 금속 3D 프린팅에 필요한 특수 장비는 엄청난 가격표와 함께 제공될 수 있습니다. 이러한 높은 비용은 소규모 제조업체의 진입 장벽이 될 수 있으며 다양한 산업에서 금속 3D 프린팅의 채택을 제한할 수 있습니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 제조업체와 연구자들은 더 저렴한 금속 분말의 개발과 저렴한 3D 프린터의 설계를 포함하여 비용 효율적인 대안을 연구하고 있습니다. 그러나 기존 제조 방식과 비용 동등성을 달성하는 것은 여전히 큰 장애물입니다.

제한된 재료 옵션 및 품질 보증

금속 3D 프린팅은 복잡한 형상을 만드는 이점을 제공하지만 재료 옵션과 품질 보증에는 한계가 있습니다. 모든 금속이 3D 프린팅에 적합한 분말 형태로 쉽게 발견되는 것은 아닙니다. 이는 특정 응용 분야에 사용할 수 있는 합금 및 재료의 범위를 제한합니다. 게다가 인쇄된 금속 부품의 품질과 일관성을 보장하는 것은 어려울 수 있습니다. 재료 특성과 인쇄 매개변수의 변화로 인해 부품에 결함과 불일치가 발생하여 성능과 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

안전과 정밀성이 중요한 항공우주 및 의료와 같은 산업에서는 품질 관리 및 보증이 가장 중요합니다. 이러한 과제를 해결하려면 더 엄격한 품질 기준을 개발하고, 현장 모니터링 및 검사 기술을 개선하고, 원하는 재료 특성을 일관되게 달성하기 위한 후처리 방법을 개선해야 합니다.

후처리 및 표면 마감

후처리는 금속 3D 프린팅에서 여전히 중요한 과제입니다. 3D 프린팅은 복잡한 형상을 만들 수 있지만, 결과적으로 나오는 부품은 종종 원하는 표면 마감, 치수 정확도 및 기계적 특성을 달성하기 위해 광범위한 후처리가 필요합니다. 여기에는 열처리, 가공, 표면 코팅 및 기타 기술이 포함될 수 있으며, 이는 생산 공정에 시간과 비용을 추가합니다.

수동 노동의 필요성을 줄이고 리드 타임을 단축하는 보다 효율적이고 자동화된 후처리 솔루션을 개발하기 위한 노력이 진행 중입니다. 후처리 기술의 혁신은 금속 3D 프린팅이 기존 제조 방법과 경쟁할 수 있도록 하는 데 중요할 것입니다.

규제 및 인증 장애물

항공우주, 의료 및 자동차와 같은 산업에서 제품은 안전성과 신뢰성을 보장하기 위해 엄격한 규제 및 인증 요구 사항을 준수해야 합니다. 금속 3D 프린팅은 이러한 표준을 충족하는 데 있어 어려움에 직면합니다. 특히 인쇄된 부품의 품질과 성능을 검증하는 경우 더욱 그렇습니다. 3D 프린팅 구성 요소에 필요한 인증을 얻는 것은 길고 복잡한 과정이 될 수 있습니다.

이러한 어려움을 극복하기 위해 업계 이해 관계자, 규제 기관 및 인증 기관은 협력하여 금속 3D 프린팅에 대한 명확한 지침과 표준을 수립해야 합니다. 이를 통해 인증을 위한 보다 예측 가능하고 간소화된 경로가 제공되어 안전이 중요한 애플리케이션에서 보다 광범위하게 채택될 수 있습니다.

지적 재산권 및 보안 문제

금속 3D 프린팅의 부상으로 지적 재산권(IP) 및 보안 문제가 점점 더 중요해졌습니다. 3D 프린팅 파일의 디지털 특성으로 인해 무단 복사 및 배포에 취약합니다. 이는 독점적 디자인의 보호와 위조 부품이 시장에 진입할 가능성에 대한 우려를 불러일으킵니다.

이러한 과제를 해결하려면 강력한 디지털 권리 관리(DRM) 솔루션, 안전한 공급망 관행 및 3D 프린팅 맥락에서 IP를 보호하기 위한 법적 프레임워크를 개발해야 합니다. 산업이 성숙해짐에 따라 이해 관계자는 IP 보호를 위한 표준과 모범 사례를 수립하기 위해 협력해야 합니다.

주요 시장 동향

확대되는 응용 분야 및 재료 다양성

글로벌 금속 3D 프린팅 시장은 응용 분야와 재료 다양성이 확대되는 상당한 추세를 경험하고 있습니다. 전통적으로 항공우주 및 의료 분야가 주도해 온 금속 3D 프린팅은 이제 다양한 산업에서 유용성을 찾고 있습니다. 이러한 응용 분야의 다각화에는 자동차, 에너지, 보석, 심지어 소비자 제품까지 포함됩니다. 결과적으로 제조업체는 3D 프린팅에 적합한 새로운 금속 합금을 점점 더 개발하여 복잡하고 고성능의 구성 요소를 만들 수 있게 되었습니다. 티타늄, 니켈 합금, 알루미늄과 같은 금속으로 인쇄할 수 있는 능력은 산업 전반에 걸쳐 혁신을 주도하고, 새로운 디자인과 향상된 제품 성능을 제공합니다.

공정 기술의 발전

또 다른 주목할 만한 추세는 금속 3D 인쇄 공정 기술의 지속적인 발전입니다. 분말 베드 융합(PBF) 및 지향성 에너지 증착(DED)과 같은 기존 기술은 속도, 정밀도 및 경제성에서 개선되었습니다. 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자 빔 용융(EBM)을 포함한 PBF 공정은 더 광범위한 제조업체에서 더 쉽게 사용할 수 있게 되었습니다. 또한 바인더 제팅과 같은 새로운 기술은 정확도를 유지하면서도 고속으로 인쇄할 수 있는 능력으로 인해 주목을 받고 있습니다. 이러한 발전은 금속 3D 인쇄를 더 비용 효율적이고 확장 가능하게 만들어 산업 전반에 걸쳐 채택을 촉진하고 있습니다.

향상된 후처리 및 품질 관리

금속 3D 인쇄가 더욱 주류가 되면서 후처리 및 품질 관리에 대한 관심이 커지고 있습니다. 제조업체는 인쇄된 부품의 표면 마감, 기계적 특성 및 전반적인 품질을 개선하기 위한 솔루션에 투자하고 있습니다. 열처리, 가공 및 표면 코팅과 같은 후처리 기술의 혁신은 필요한 표면 마감 및 부품 무결성을 달성하는 데 필수적입니다. 또한 현장 모니터링 및 검사 기술의 개발은 인쇄된 금속 부품이 엄격한 품질 표준을 충족하도록 보장하는 데 도움이 됩니다. 이러한 발전은 금속 3D 프린팅의 신뢰성과 일관성에 대한 우려를 해결하고 중요한 응용 분야에서 채택을 장려합니다.

지속 가능성 및 순환 경제

지속 가능성은 글로벌 금속 3D 프린팅 시장에서 두드러진 추세입니다. 금속 적층 제조는 최소한의 폐기물로 부품을 생성하여 기존 제조 방법에 비해 재료 소비를 줄일 수 있습니다. 이는 재료가 재사용되고 재활용되어 환경 영향을 최소화하는 순환 경제에 대한 광범위한 추진과 일치합니다. 금속 3D 프린팅의 주문형 생산 및 지역화된 제조 잠재력은 글로벌 공급망과 관련된 운송 배출을 줄임으로써 지속 가능성 노력에도 기여합니다. 지속 가능성이 기업과 소비자에게 더욱 중요한 관심사가 됨에 따라 금속 3D 프린팅의 친환경적 속성이 채택을 더욱 촉진할 가능성이 높습니다.

산업 4.0 통합

산업 4.0 기술과의 통합은 금속 3D 프린팅 시장의 혁신적인 추세입니다. Metal 3D Printing과 IoT(사물 인터넷) 장치, 인공 지능(AI), 데이터 분석을 결합하면 스마트하고 데이터 중심의 제조 프로세스가 가능합니다. 이러한 통합은 3D 프린터의 실시간 모니터링, 예측 유지 관리 및 데이터 분석을 기반으로 인쇄 매개변수를 최적화하는 기능을 용이하게 합니다. 또한 CAD(Computer-Aided Design) 및 PLM(Product Lifecycle Management) 시스템과 같은 다른 디지털 도구와의 원활한 연결을 가능하게 하여 전체 제품 개발 프로세스를 간소화합니다. Industry 4.0 통합은 효율성, 품질 관리 및 사용자 정의 기능을 향상시켜 Metal 3D Printing을 미래의 스마트 팩토리의 핵심 지원자로 자리 매김합니다.

세그먼트별 통찰력

제품 통찰력

Titanium 세그먼트

항공우주 및 방위 부문은 Metal 3D Printing 기술을 일찍 도입했으며 티타늄의 우세는 엄격한 요구 사항과 일치합니다. 이 산업은 항공기와 우주선에 가볍고 내구성 있는 구성 요소를 사용하며, 티타늄의 고유한 특성으로 인해 이상적인 선택입니다. 보잉과 에어버스와 같은 회사는 티타늄 금속 3D 프린팅을 사용하여 복잡한 구조적 구성 요소를 만들어 상당한 무게 감소와 연료 절감으로 이어졌습니다.

의료 분야에서 티타늄의 생체 적합성과 내식성으로 인해 의료용 임플란트와 장치 생산에 광범위하게 사용되었습니다. 환자의 해부학적 구조에 맞게 조정된 맞춤형 임플란트에서 치과 보철물과 수술 도구에 이르기까지 티타늄을 사용한 금속 3D 프린팅은 환자별 솔루션을 만들 수 있도록 하여 의료 분야에 혁명을 일으켰습니다.

Form Insights

파우더 부문

파우더 원료를 사용하는 금속 3D 프린팅은 수많은 산업에서 널리 채택되었습니다. 항공 우주 분야에서는 복잡하고 가벼운 구성 요소를 만드는 데 사용하는 반면, 의료 산업에서는 맞춤형 임플란트와 의료 기기를 생산하는 데 활용합니다. 자동차 부문도 경량화와 차량 성능 개선을 위해 금속 분말을 활용합니다.

분말 베드 퓨전(PBF) 기술은 가장 널리 사용되는 금속 3D 프린팅 방법 중 하나로, 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자 빔 용융(EBM)과 같은 여러 변형이 있습니다. 이러한 공정에서 금속 분말 베드는 레이저 또는 전자 빔으로 선택적으로 용융되어 복잡한 3D 구조를 층층이 쌓습니다. PBF는 높은 수준의 정밀도를 제공하며 우수한 기계적 특성을 가진 부품을 생산하는 것으로 알려져 있습니다.

지역별 통찰력

북미

북미는 세계 최대 규모의 항공우주 및 방위 기업이 있는 곳이며, 이 부문은 금속 3D 프린팅 기술을 일찍 도입했습니다. 항공우주 산업에는 가볍고 내구성 있는 구성 요소가 필요하며, 금속 3D 프린팅이 이를 제공할 수 있습니다. Boeing과 Lockheed Martin과 같은 회사는 프로토타입, 생산 및 수리를 위해 Metal 3D Printing을 채택하여 이 지역에서 이 기술의 성장을 주도했습니다.

북미의 의료 산업은 환자 맞춤형 임플란트, 의료 기기 및 치과 보철물 생산을 포함한 다양한 응용 분야에 Metal 3D Printing을 빠르게 채택했습니다. 개인화된 의료 솔루션에 대한 수요와 이 지역의 강력한 의료 연구 및 개발 생태계는 이 부문에서 Metal 3D Printing의 확장에 기여했습니다.

북미는 안전 및 품질 기준을 보장하면서 혁신을 장려하는 규제 환경의 혜택을 받습니다. 미국의 FDA와 같은 규제 기관은 의료 분야에서 적층 제조에 대한 명확한 지침을 개발하여 회사가 의료 응용 분야에서 Metal 3D Printing에 투자할 수 있는 확신을 제공했습니다.

최근 개발

• 2019년 11월 Renishawplc는 Sandvik Additive Manufacturing과 협력하여 생산 응용 분야에 새로운 적층 제조(AM) 소재를 검증했습니다. 이러한 소재에는 레이저 파우더 베드 퓨전(LPBF) 공정과 뛰어난 소재 특성에 최적화할 수 있는 다양한 금속 파우더와 새로운 합금 구성이 포함됩니다. 이 협업을 통해 Renishaw plc는 3D 프린팅을 위한 새로운 금속 소재를 개발했습니다.
• 2019년 10월, GEAdditive는 미국 에너지부 오크리지 국립연구소(ORNL)와 5년간의 협력 연구 개발 계약(CRADA)을 체결했습니다. 이 계약은 기존 제조 방식에서 적층 제조 방식으로의 고객 적응성을 높이기 위한 프로세스, 소재 및 소프트웨어에 초점을 맞췄습니다.

주요 시장 참여자

• 3D Systems, Inc.
• Arcam AB
• GE 적층 제조
• Hewlett-Packard
• Markforged, Inc.
• Renishaw plc
• SLM Solutions Group AG
• Stratasys Ltd.
• TRUMPF GmbH + Co.KG
• Velo3D, Inc.