Cubeways 3D Printing Daily Report

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1 Cubeways 3D Printing Daily Report
제1호 전략사업본부 Standards 3D 프린팅산업에서 표준화의 중요성 유럽의 표준화전략 – SASAM 표준화를 위한 요건분석 AM표준화 대상 및 Structure AM SWOT분석 표준화개발 – Technical Topic 표준화개발 – General Topic Roadmap작성을 위한 우선순위 분석 표준화를 위한 중장기 Roadmap 2015/09/01 3D Printing 산업에서의 국제표준 SASAM(EU) Support Action for Standardisation in Additive Manufactruring

2 1. 3D Print산업에서의 표준화의 중요성 3D 프린팅 기술은 미래 제조업을 혁신시킬 수 있는 기술로 현재 전 세계적으로 도입단계에 있습니다,그 만큼 관련 시장선점을 위한 각국의 치열한 3D프린팅 사업전략들이 나오고 있다. 미국 대통령인 오바마는 의회연설에서 “3D프린팅 산업은 모든 생산방식을 바꿀 혁신기술이며 중국을 비롯해서 아시아로 넘어간 제조업을 미국으로 불러들이는 동시에 첨단 산업 위주로 국가체질을 바꾸어 놓겠다”며 3D프린팅산업을 주도하고 있다. 미국뿐만 아니라 유럽, 중국등 각국 정부또한 정부차원의 연구개발투자를 시작하고 있으며 이러한 3D 프린팅 산업은 3D 프린터, 소재, 응용, S/W, 표준화, 특허등 산업 각 부문에서 사회,경제에 미치는 파급력은 크다고 볼수있다. 1.1 표준화의 중요성 표준화가 이루어지지 않은 기술혁신은 기본적으로 기술혁신과 시장규모확대에 한계가 있으며, 표준은 신제품의 성장 유형을 결정하는 중요한 역할을 한다.표준화는 기술혁신의 도구이며 또한 사회를 통합하는 수단으로도 활용된다. 표준에 대한 EU의 입장은 “표준이 혁신을 촉진하고 경쟁력을 높이는 중요한 역할을 수행하고 있어서 표준이 유럽정책의 중심”에 위치할만큼 중요하게 생각하고 있으며 European Commission에서 발주한 프로젝트( ) 중장기 표준화를 통해 3D 프린팅의 AM(Additive Manufacutirng,적층제조) 수요예측을 통한 로드맵을 작성한바 있다.. 이른바 SASAM ( the Support Action for Standardization in Additive Manufacturig ) Project가 바로 그것이다. ASTM은 2009년부터, ISO는 2011년부터 TC261(적층제조)를 구성하면서 3D프린팅표준화를 시작 2011년 ISO와 ASTM간 MOU체결로 ASTM표준을 FAST track으로 ISO표준화하기로 합의한바 있으며 2014년 ISO총회를 참가한 국내전문가들은 3D프린팅 국제표준이 미국이 주도할까봐 유럽이 매우 염려하고 있다고 보도한바 있다. 1.2 전통적 표준의 기능에서 기업/국가 경영전략으로서 표준화가 확장 되고있다. 전통적 표준의 기능(호환성, 품질유지, 단순화, 정보제공)을 통한 기업의 능률/효율의 수단에서 무역규범, 기업경영전략,기술혁신의 도구, 사회적 책임, 경제/사회의 통합수단, 지속가능한 발전의 도구, 호환성확보등 무역,산업,사회정책의 혁신수단으로 표준이 확장,강화되고 있는게 사실이다. 3D 프린팅산업에서도 시장선점과 주도권확보를 위한 ASTM, ISO, SASAM 표준화를 둘러싼 연구가 한창 진행중이다.

3 2. 유럽의 표준화 전략 (SASAM Project)
(Support Action for Standardisation in Additive Manufacutring) 2. 유럽의 표준화 전략 (SASAM Project) 1. SASAM 의 활동 SASAM은 학계와 업계 모두에서 유럽 전역에 걸쳐있는 여러 파트너를 포함, 여러 파트너가 유럽 연합 (EU) 프레임 워크 CSA 프로젝트입니다.. 이 프로젝트는 적층 제조 프로세스 및 시스템에 대한 산업 표준에 관한 것이다. SASAM의 임무는 통합 생성 및 AM의 분야에서 표준 조직을 지원하여 유럽의 표준화 활동을 조정하여 효율적이고 지속 가능한 산업 공정 용 AM의 성장을 주도하는 것입니다. 유럽의 국가표준기관, 미국 ASTM, 유럽의 CEN등과의 협력활동을 통해 그림1과 같이 AM 표준화작업을 위한 프로젝트 구조를 통한 임무를 정해 2012년부터 ~2014년까지 프로젝트를 수행한바 있다. 그림2. SASAM Working Project 역할 그림1.SASAM 프로젝트 구조 및 관계 이해당사자/요구사항분석 AM 로드맵 표준화/규준 / 작업의 정규화 보급

4 3. 표준화를 위한 요건분석 AM표준화와 관련 3D프린팅 이해관계자들의 요구사항 수집,분석하여 표준화를 위한 자료작성
SASAM 프로젝트는 AM 표준화와 관련된 아래 25개의 문서를 평가하고 AM 기술의 표준화를 위해 3D프린팅 이해관계자들의 요구사항을 수집·분석하여 표준화를 위한 구조체계를 제안하는 기초자료로 사용하였다.. 그리고 ISOTC261과 ASTM F42의 공동계획과 업무 협약을 통해 아래의 주요 협약을 도출 • 전세계적으로 사용되는 AM 표준의 한 세트 / 적층제조 표준을 위한 공동 로드맵과 구조적 체계 • 적층제조가 필요할 때를 위해 수정된 기존의 표준에 따른 사용 / 효율성과 효과를 위해, ISO TC261 및 ASTM F42는 함께 동일한 방향으로 작업을 시작 SASAM 프로젝트 참여기관

5 4. AM 표준화 대상 및 Structure 요구분석에 기초한 SASAM이 도출해낸 AM 표준 구조체계
용어,소재, 디자인 및 데이타포맷등은 ASTM( American Society for Testing and Material,미국시험재료학회)과 ISO와 공동 협력작업을 통해 3D프린팅 전분야에 표준화 작업을 주도하고 있다. SASAM, ISO TC261 그리고 ASTM F42는 다음과 같은 표준화작업를 수행한다. 표준화 대상 ○ 자격 및 인증 방법 ○ 디자인 Guideline ○ 원 소재에 대한 특징에 따른 테스트 방법 ○ 재료 재사용 Guideline ○ Round robin testing에 대한 표준 프로토콜 ○ 구입한 AM부품에 대한 요구사항 ○ 존재하는 ISO/ASTM 기술표준과 조화

6 5. 표준화작업을 수행함에 있어 AM에 대한 SWOT분석
SASAM의 적층제조(AM) 관련된 주제의 SWOT분석 관련된 주제에 대한 강점,약점,기회, 위험요소들 분석을 다음과 같이 하였다.일반적인 적층제조 주제외에 관련된 주제의 표준화에 초점을 맞추고 분석을 수행함.이중 (S)로 표시된것은 표준화활동이 계속진행되고 있음을 보여준다

7 Process stability 공정 안정성
6. SWOT분석에 기초한 표준화 개발 – Technical Topic(기술주제) SWOT분석에 기초해 AM표준화 개발을 위한 기술적 주제 (Technical Topic) 기술적 주제 기술적인 주요 도전주제 Productivity 생산성 ·생성속도증대, 스캐닝 또는 에너지원 새로운 방법을 통한 가능한 방법 ·더 큰 부피 생산, 안정된 재료의 공급을 의해 한 번에 출력이 가능하도록 지원 ·각 레이어를 만드는 시간을 줄여서 레이어 사이의 시작시간과 마치는 전체 시간 줄이기 ·적층제조의 측정 방법을 개발 Process stability 공정 안정성 ·재료의 공정능력, 품질, 성능을 증대 ·공정 허용공자의 증대 ·생산된 부품면의 후처리 개선 ·공정 제어와 모니터링 강화 ·더 나아가 효율과 관리를 개선한 레이저 개발 ·금속제품의 잔류응력 감소 ·Right first time’을 위한 방법론 개발 ·공정 중에 더 향상된 온도조절 도구 개발 ·형상 안정성의 개선 ·에너지 소비 분석과 감소를 위한 방법론 개발 ·적층제조기술을 위한 다중재료 가공 개발 ·소프트웨어 활용 증대 Materials 재료 ·다른 적층제조 기법에 적합한 새로운 반결정과 무결정 폴리머의 확인 ·적층제조를 위해 잘 준비된 재료 ·재료의 일관성과 반복성의 개발, 예를 들면 수리 공정 변수 ·적층제조 시 재질의 유효성을 포함하여 다른 재료와 복합재료의 재료 성질 분석 ·적층제조공정을 위한 신재료 분석과 개발, 예를 들면 바이오재료, 초전도와 신자기재료, 고강도금속합금, 비결정질 금속, 초고온 세라믹복합체, 금속유기체계, 신나노소자와 나노섬유재료 ·적층제조법을 위한 재료의 성능, 정적성능, 피로성능 주조와 가공된 재료와 비슷하거나 더 나은 성능을 보일 수 있는 재료의 개발 ·다른 적층제조장비 간의 공정 변수의 상호 호환성

8 Process and product quality 공정과 생산품질
6. SWOT분석에 기초한 표준화 개발 – Technical Topic(기술주제) SWOT분석에 기초해 AM표준화 개발을 위한 기술적 주제 (Technical Topic) - 계속 기술적 주제 기술적인 주요 도전주제 Process and product quality 공정과 생산품질 ·후처리공정을 감소시키기 위한 공정 상의 모니터링과 제어 방법론과 시스템 개발 ·적층제조공정과 형상과 서피스 후처리 요건에 상응하는 하이브리드제조를 위한 공정 간소화 개발 ·표면품질을 개선하기 위한 재료의 성질과 기계적 성능의 개발 ·초기 결함을 발견하기 위한 비파괴검사법을 제공하기 위한 현장 센서 연구 ·적층제조법의 장점을 극대화하기 위한 디자인 도구와 방법론의 개발 ·소형크기부품의 표면마감처리를 위한 파워빔(레이저와 전자빔)의 작동과 재료의 상호작용, 연관된 각각의 변화 이해 증진 Product data 생산 데이타 ·각각의 응용분야와 재질, 공정, 재질 성능 정보의 목록화하여 데이터베이스로 개발 ·비교와 공유를 위한 재질정보의 온라인 포탈 개발 Costs 비용 ·재료 낭비를 줄이고 반복성의 개선 ·재료, 부품, 요소 관리 선택을 위한 소요시간을 단축 ·새 분말 제조 원료에 의한 재료 공정 또는 공급망 집접화가 촉진되는 개선된 방법론 ·신재료 공급 기회의 확인과 잠재적인 생산을 위한 현재 공급망의 확립 ·개선된 재료 활용

9 7. SWOT분석에 기초한 표준화 개발 – General Topic(일반주제)
SWOT분석에 기초해 AM표준화 개발을 위한 일반적 주제 (General Topic) 일반적 주제 일반적인 주요 도전 주제 Training and Education 직업훈련과 교육 ·둘러싸인 형상의 디자인, 모델링, 공정, 재료, 응용을 위한 적층 제조 훈련 모듈 개발 ·경영을 위한 비기술적인 확산 프로그램 또는 다른 비즈니스 인원, 배송, 간소화된 제조업과 새로운 비즈니스 모델 ·대학과 공과대학과정, 교육재료와 대학원과 졸업후 레벨의 커리큘럼 ·특정 산업 사례를 기반으로 한 이벤트, 기술이전지원과 공급망 조력 ·직업적인 주체에 의해 검증된, 산업 현장을 위한 직업훈련프로그램 Environment 환경 ·적층제조와 재료, 응용제품의 지식을 증대하기 위한 교육적 자원 ·적층제조에서 사용되는 열원의 개선, 예를 들면 전기적으로 효율적인 레이저 ·공정 중의 손실을 포함한 자원절감을 위한 공정 생산성 개선 ·특별히 폴리머재료의 재료의 일괄 재생과정의 표준화와 유효성 ·천연재료의 사용 후 발생한 재료를 녹여서 재사용하거나 원자화한 재료의 제어를 통해 적층제조시스템의 재료공급을 위한 재생 재료 전략 개발 Standards and Certification 표준과 검증 ·적층제조의 신뢰성을 높이기 위한 공정 개발, 예를 들면 공정 중의 검사와 품질제어 기술 ·산업적인 협약은 ISO/TC261, CEN와 ASTM F42내에서 표준 개발을 진행하고 있다. ·생산결함을 방지하거나 교정하는 기술방법론의 개발 ·다음 주제들이 ISO와 ASTM에 의한 우선순위로서 확인되었다: 품질검사와 검증방법, 디자인 가이드라인, 가공전 원시재료의 성질을 테스트 방법, 여러 곳에서 시험하기 위한 표준 프로토콜, 표준시험 인공물, 구매된 적층제조로 만든 제품의 필요조건,현존하는 ISO/ASTM 용어 표준과의 조화, 완성된 제품의 시험 Industry Definition 산업적인 정의 ·특별히 표준화와 신뢰성, 지적인 자산을 위한 기술과 연구 필요조건이 적층제조 기술의 다양한 범위에 적합하게 카테고리화 되어야 한다. ·적층제조 공급망과 유럽을 위한 일반 영역에 초첨을 둔 산업 자문 그룹 Liability 책임 ·적층제조의 효과적인 공급으로 분명한 법과 가이드라인을 서술할 수 있는 신비지니스 개발. 그러나 불완전하거나 손상된 부품에 대한 책임이 있다. Other ·적층제조영역에서 유럽과 미국사이의 글로벌 협력이 도움이 될 것이다. ·응용분야인증과 적층제조 사용을 위한 사업사례를 이해하여 최종사용자와 함께 한다. ·TRL 4와 TRL7에서 TRL9로 움직이는 증명된 구상을 취하여 생산할 수 있는 메카니즘 ·후공정에 신뢰할 수 있는 적층제조 시스템으로 재료 공급망 개발 ·적층제조를 위한 가치 제안 사업 고찰

10 ① 제품품질관련 우선순위 ( from the 102 stakeholder interview)
8. Roadmap 작성을 위한 우선순위 분석 SASAM은 유럽의 적층제조 관련 프로젝트를 조사하고 각각의 프로젝트 내의 표준화 항목들을 조사하였고 또한, SASAM 프로젝트 참여기관을 포함하여 3D프린팅 산업의 56%의 산업 점유율을 가진(95% 이상이 유럽 출신) 102명의 응답자에 대한 정보를 수집, 분석하여 표준화 우선순위를 분류하고 정리하여 3D프린팅 표준화 로드맵 작성의 기초자료로 사용하였다. ① 제품품질관련 우선순위 ( from the 102 stakeholder interview) 외관 표면질감 색상 기하학적 편차( 모양 및 위치) 허용편차(크기,길이,강도) 인장강도(금속시편) 피로시험 유연강도 압축특성 강도 충격강도 크리프 전단저항 마찰계수 열화 균일진전

11 ( from the 102 stakeholder interview)
8. Roadmap 작성을 위한 우선순위 분석(계속) 금속소재의 경우 의료,항공,치과,정형외과등에 활용되는 소재를 우선 표준화하고 공구에 활용되는 소재, 스테인레스강, 알루미늅합금등 생활밀접형 소재의 표준화작업이 필요하다고 판단하였으며 세라믹소재 또한 우선순위에 맞춰 재료의 표준화가 필요함을 명시함 ② 금속소재 표준화 우선순위 ( from the 102 stakeholder interview) ③ 세라믹소재 표준화 우선순위 ( from the 102 stakeholder interview)

12 8. Roadmap 작성을 위한 우선순위 분석(계속)
④ 폴리머소재 표준화 우선순위 ( from the 102 stakeholder interview) ⑤ 기타주제 표준화 우선순위 ( from the 102 stakeholder interview)

13 9. 표준화를 위한 중장기 Roadmap