세라믹 3D 프린팅 혁명: 적층 제조로 변화하는 기술 세라믹

세라믹 적층 제조는 대부분 간접 공정으로, 인쇄된 그린 파트를 탈지 및 소결하여 약 15–20%의 선형 수축(부피 기준 최대 15–30%)이 발생합니다.
바인더 제팅은 비교적 큰 세라믹 부품을 빠르게 생산할 수 있지만, 소결 후 부품은 일반적으로 20–30%의 다공성과 거친 표면을 유지하여 미세한 디테일에 한계가 있습니다.
세라믹 스테레오리소그래피(SLA/DLP)는 높은 해상도를 제공하며 소결 후 이론적 밀도의 약 99%에 도달할 수 있지만, 산업용 SLA 프린터는 일반적으로 15만~50만 달러의 비용이 듭니다.
Nanoe의 Zetamix와 같은 세라믹 충진 필라멘트를 사용하는 소재 압출(Material Extrusion)은 소결 후 약 99% 밀도의 완전 치밀한 부품을 만들 수 있으며, 약 100 µm의 층 해상도와 제한된 인쇄 크기를 가집니다.
로보캐스팅(직접 잉크 프린팅)은 저렴한 비용으로 복잡한 세라믹 구조물을 인쇄할 수 있지만, 핵심 과제는 흐르면서도 빠르게 형태를 유지할 수 있도록 굳는 페이스트를 조제하는 것입니다.
잉크젯/나노파티클 제팅(대표적으로 XJet)은 소형 세라믹 부품에서 탁월한 정밀도를 달성하지만, 느리고 비용이 높으며 주로 5G 안테나 부품 및 마이크로파 장치와 같은 용도에 사용됩니다.
일반적으로 인쇄 가능한 세라믹 소재로는 알루미나(Al2O3), 지르코니아(3Y-TZP), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 하이드록시아파타이트(HA), 그리고 지르코니아 강화 알루미나(ZTA) 또는 알루미나 강화 지르코니아(ATZ)와 같은 복합재가 있습니다.
Honeywell Aerospace는 2024년 5월 3D 프린팅 세라믹 몰드를 사용해 터빈 블레이드를 제조함으로써 개발 주기를 1~2년에서 7~8주로 단축하고 수백만 달러를 절감할 수 있음을 시연했습니다.
2024년 SINTX Technologies는 Prodways와 협력하여 SINTX가 알루미나, 지르코니아, 실리카 세라믹을 제공하고, 다년간의 항공우주 공급 계약을 포함한 종합 세라믹 AM 솔루션을 제공하기로 했습니다.
2025년 3DCeram은 인공지능 기반 공정 제어 시스템인 CERIA를 출시하여, 인쇄 매개변수를 자동으로 조정하고 실시간으로 문제를 감지해 수율과 생산 규모를 향상시킵니다.

기술 세라믹(테크니컬 세라믹) – 고성능 세라믹 또는 첨단 세라믹이라고도 불리며 – 전통적인 세라믹(도자기 등)이나 금속, 플라스틱이 따라올 수 없는 탁월한 특성으로 인해 각광받는 엔지니어링 소재입니다 ^[1]. 이들은 극도의 경도, 매우 높은 온도에 견디는 능력, 화학적 불활성, 그리고 우수한 내마모성 등으로 정의됩니다 ^[2]. 이러한 뛰어난 소재 특성 덕분에, 한때 “상상할 수 없었던” 의료용 임플란트부터 로켓 엔진 부품까지 다양한 응용이 가능해졌습니다 ^[3]. 본질적으로, 기술 세라믹은 기존 소재가 실패하는 환경 – 극심한 기계적 스트레스, 고온, 부식성 환경 – 에서도 내구성과 안정성을 제공합니다 ^[4]. 이로 인해 전자, 항공우주, 에너지, 헬스케어 등 극한 조건에서 부품이 성능을 발휘해야 하는 산업에서 필수적입니다.

그 이점에도 불구하고, 첨단 세라믹은 역사적으로 성형 및 제조가 어려웠다. 전통적인 공정은 분말을 프레스하거나 성형한 뒤 도자기처럼 소성하고, 이후 최종 치수를 얻기 위해 광범위한 가공(연삭)을 거치는 방식으로, 시간이 많이 들고 균열이나 결함이 발생하기 쉬운 방법이다 ^[5]. 바로 이 지점에서 3D 프린팅(적층 제조)이 등장한다. 세라믹 소재로 부품을 층층이 쌓아 올리는 3D 프린팅은 세라믹 설계에 새로운 자유를 제공하며, 값비싼 금형이 필요 없고 가공 공정도 줄일 수 있다 ^[6]. 이전에는 비현실적이었던 복잡한 형상—예를 들어 내부 채널, 격자 구조, 맞춤형 형태 등—도 이제 직접 제작할 수 있다. 미국 해군연구소 전문가들에 따르면, 3D 프린팅을 통해 “어떤 종류의 세라믹을 만들 수 있는지에 대한 맞춤화가 훨씬 더 가능해진다”고 하며, 이는 금형이나 다이에 의해 제한받지 않는다는 의미다 ^[7]. 요약하자면, 적층 제조는 기술 세라믹 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대되며, 이 소재들이 중요한 이유인 우수한 기계적, 열적, 화학적 특성을 유지하면서 혁신적인 제품과 응용을 가능하게 한다 ^[8], ^[9].

기술 세라믹에서 3D 프린팅이 작동하는 방식

기술 세라믹을 프린팅하는 것은 일반적인 플라스틱이나 금속을 프린팅하는 것과 근본적으로 다릅니다. 주된 이유는 세라믹이 최종 강도를 얻기 위해 반드시 소결(가열)되어야 하기 때문입니다. 오늘날 거의 모든 세라믹 3D 프린팅은 간접 공정입니다. 프린터가 원하는 형태의 “그린” 파트를 만든 후, 탈바인딩(바인더나 폴리머 제거)과 고온 소결을 거쳐 세라믹을 치밀하게 만듭니다 ^[10]. 이 2단계 접근법은 프린팅된 물체를 완전히 단단하고 견고한 세라믹으로 바꾸는 데 필수적입니다. 또한 설계자는 소결 과정에서의 수축(일반적으로 약 15~20% 선형 수축)을 고려해야 합니다. 바인더가 연소되고 입자가 융합될 때 부품이 수축하고 부피가 줄어들 수 있기 때문입니다 ^[11]. 이러한 수축을 제어하고 변형이나 균열을 방지하는 것이 세라믹 적층 제조의 주요 과제 중 하나입니다 ^[12].

여러 가지 3D 프린팅 방식이 세라믹 부품 제작에 맞게 적용되었으며, 각각 고유의 기술과 고려사항이 있습니다:

바인더 제팅: 이 공정은 세라믹 입자 분말층과 액체 바인더를 사용하여 층별로 입자를 접착해 형태를 만듭니다. 프린팅 후, 약한 “그린” 파트를 꺼내어 소결하여 완전한 치밀도를 얻습니다. 바인더 제팅은 현재 유일하게 비교적 대형 부품을 고속으로 생산할 수 있는 세라믹 AM 방식이며, 프린팅 중 지지 구조물이 필요하지 않습니다 ^[13]. 그러나 단점으로는 해상도가 낮고 다공성이 크다는 점이 있습니다. 소결 후에도 부품은 추가 침투 처리를 하지 않으면 20~30%의 다공성을 유지하는 경우가 많습니다 ^[14]. 표면은 대체로 거칠고, 미세한 디테일이나 내부의 빈 공간 형상은 제한적입니다(결합되지 않은 분말이 빠져나올 수 있어야 함) ^[15]. 고유의 다공성 덕분에 바인더 제팅은 다공성 코어, 필터, 도가니 등 일부 투과성이 허용되는 용도에 적합합니다 ^[16].
스테레오리소그래피(SLA/DLP): 세라믹 SLA에서는 세라믹 분말이 혼합된 감광성 수지를 UV 레이저 또는 프로젝터로 경화시켜 각 층을 형성합니다 ^[17]. 인쇄된 부품(폴리머 매트릭스에 내장됨)은 세척, 후경화, 소결 과정을 거쳐 수지를 태워내고 세라믹을 치밀하게 만듭니다. 이 기술은 때때로 리소그래피 기반 세라믹 제조라고도 하며, 우수한 해상도와 높은 밀도를 제공합니다. 매우 복잡한 디테일과 얇은 벽을 제작할 수 있으며, 다양한 세라믹 소재(알루미나, 지르코니아, 실리콘계 세라믹, 심지어 하이드록시아파타이트와 같은 생체세라믹)도 지원합니다 ^[18]. SLA로 인쇄된 세라믹 부품은 소결 후 이론적 밀도의 약 99%에 도달할 수 있어, 전통적인 방식으로 만든 세라믹과 비슷한 수준입니다 ^[19]. 단점은 비용과 복잡성입니다. 산업용 세라믹 SLA 프린터는 비싸며(대개 $150,000~$500,000) ^[20], 공정상 세심한 취급(예: 잔여 수지 제거, UV 후경화)이 필요합니다. 또한, 수지 방식으로는 속이 빈 구조나 갇힌 공간을 인쇄할 수 없습니다. 내부 공간은 액체 수지로 채워져 배출이 불가능하기 때문입니다 ^[21].
재료 압출(융합 필라멘트/페이스트 적층): 이 방식은 세라믹 분말이 폴리머 또는 바인더와 혼합된 필라멘트나 페이스트를 압출하는 것으로, 플라스틱의 FDM 프린팅과 유사합니다 ^[22]. 한 예로는 특수 필라멘트(예: Nanoe의 Zetamix)를 사용하는 FFF(융합 필라멘트 제조) 방식이 있으며, 약 50%의 세라믹 분말이 함유되어 있습니다. 부품을 한 층씩 프린팅한 후, 바인더 플라스틱을 탈지(주로 열 또는 용매로 제거)하고 남은 세라믹을 소결합니다. 세라믹 압출 방식은 단순함과 경제성으로 매력적입니다 – 실제로 일부 세라믹 필라멘트는 일반 데스크탑 3D 프린터에서도 사용할 수 있습니다^[23]^[24]. 또한 완전히 치밀한 부품(예: Zetamix는 소결 후 약 99%의 밀도를 보고함)을 얻을 수 있어 SLA와 동등한 수준입니다 ^[25]. 이 공정은 후처리가 최소화되며(느슨한 분말이나 레진 욕조가 없음) ^[26]. 그러나 레이어 해상도는 일반적으로 SLA보다 거칠며(약 100μm 차이) 프린트 가능한 크기가 제한됩니다 – 바인더 제팅으로 가능한 매우 큰 부품은 만들 수 없습니다 ^[27]. 이와 관련된 기술로 로보캐스팅 또는 직접 잉크 라이팅이 있는데, 노즐을 통해 페이스트나 슬러리를 압출합니다. 로보캐스팅은 복잡한 세라믹을 성공적으로 프린팅한 바 있으며, “저렴하고 단순하다”는 점과 더 큰 구조물 제작이 가능하다는 점에서 가치가 있습니다 ^[28]. 압출 기반 프린팅의 핵심 과제는 적절한 레올로지를 가진 페이스트를 조제하는 것으로, 노즐을 통해 부드럽게 흐르면서도 건조 시 갈라지지 않고 형태를 유지할 수 있을 만큼 빠르게 굳어야 합니다 ^[29]. 이러한 프린트된 스트랜드의 결함을 방지하려면 바인더와 용매의 최적화가 매우 중요합니다 ^[30].
머티리얼 제팅 / 잉크젯: XJet과 같은 기업에서 사용하는 고급 방식으로, 세라믹 나노입자 현탁액의 미세한 방울을 빌드 플레이트에 분사하며, 종종 수백 개의 노즐이 동시에 소재를 적층합니다 ^[31]. 이 방울들은 층층이 건조 및 고화되고, 이후 소결 과정을 거쳐 나노입자들이 융합됩니다. 잉크젯(나노입자 제팅이라고도 함)은 탁월한 정밀도와 미세한 특징 표현이 가능하여, 소형화된 전자기기나 외과용 기기와 같은 복잡한 소형 부품에 이상적입니다 ^[32]. 단점으로는 느리고, 매우 비용이 많이 들며, 일반적으로 소형 부품에만 제한된다는 점입니다 ^[33]. 또한 섬세한 그린 파트에 대한 광범위한 지지대 및 제거 과정이 필요합니다. 높은 정밀도 덕분에, 잉크젯 방식으로 출력된 세라믹은 복잡한 세라믹 형상이 요구되는 5G 안테나 부품이나 마이크로파 장치와 같은 첨단 응용 분야에서 연구되고 있습니다.

인쇄 방식에 관계없이, 모든 세라믹 AM 부품은 반드시 탈지 및 소결 과정을 거쳐야 합니다. 탈지는 폴리머나 바인더를 (열이나 용매로) 신중하게 제거하여 균열을 방지합니다. 예를 들어, 너무 빠른 가열은 내부 압력을 유발해 부품이 갈라질 수 있습니다. 소결은 이후 세라믹을 약 1200~1600 °C(재료에 따라 다름)의 온도에서 치밀화합니다. 소결 중에는 입자가 융합되면서 상당한 수축이 발생합니다. 한 연구 리뷰에 따르면, 이러한 세라믹 수축에도 불구하고 치수 안정성을 달성하는 것은 종종 “중대한 도전 과제”이며, 최적화된 바인더와 소결 스케줄이 필요하다고 합니다 ^[34]. 수축과 변형을 줄이기 위해 무기 바인더나 소결 보조제 첨가와 같은 첨단 기술도 연구되고 있습니다 ^[35]. 또 다른 과제는 잔류 기공을 방지하는 것입니다. 예를 들어, 바인더 분사 방식의 부품은 추가 치밀화가 없으면 잔류 기공이 남기 쉬워 기계적 강도가 저하될 수 있습니다 ^[36]. 세라믹은 일반 공구로 쉽게 연마하거나 가공할 수 없기 때문에, 정밀 공차가 필요한 경우 소결 후 다이아몬드 연마 등 마감 처리가 필요할 수 있습니다. 이러한 난관에도 불구하고, 성공적으로 3D 프린팅된 세라믹 부품은 전통적인 방식으로 제조된 세라믹과 동등한 재료 특성을 보입니다 ^[37]. 기업들은 프린팅된 알루미나나 지르코니아가 성형이나 프레싱으로 만든 부품과 동일한 밀도, 강도, 성능을 달성할 수 있으며, 훨씬 더 복잡한 형상도 구현할 수 있다고 보고합니다 ^[38].

세라믹 3D 프린팅에 사용되는 소재

다양한 기술 세라믹 소재가 3D 프린팅에 맞게 적용되고 있으며, 각각 고유의 특성과 적용 분야에 따라 선택됩니다. 일반적인 소재는 다음과 같습니다:

알루미나(Al₂O₃): 알루미나는 가장 널리 사용되는 기술 세라믹 중 하나입니다. 높은 경도, 강도, 강성, 그리고 우수한 내마모성으로 잘 알려진 다목적 산화물 세라믹입니다 ^[39]. 알루미나는 고온을 견디며 전기 절연성이 뛰어나 구조용 및 전자용 모두에 유용합니다. 또한 비교적 비용이 저렴해 세라믹 AM 공정 개발의 “주력” 소재로 자주 사용됩니다. 알루미나 부품은 반도체 제조 부품부터 생체 의료용 임플란트까지 다양한 분야에 사용됩니다. (3D 프린팅에서는 Lithoz의 LithaLox와 같은 알루미나 슬러리가 순도와 일관성으로 인해 인기 있는 선택지입니다 ^[40].)
지르코니아(ZrO₂): 지르코늄 산화물은 높은 인성 및 균열 전파에 대한 저항성으로 높이 평가받으며, 이는 세라믹에서는 드문 특성입니다 ^[41]. 알루미나보다 파괴 인성과 강도가 높아 충격이나 반복 하중을 더 잘 견딜 수 있습니다(그래서 “세라믹 강철”이라는 별명이 있습니다). 지르코니아는 그 생체적합성과 강도 덕분에 의료 및 치과 분야에서 자주 사용됩니다. 예를 들어, 3D 프린팅된 지르코니아 치관 및 임플란트 등이 있습니다. 또한 열전도율이 낮아 열 차단 코팅에도 사용됩니다. 일부 3D 프린터는 이트리아 안정화 지르코니아 조성물을 사용하는데, 이는 인성을 위한 바람직한 결정상을 유지합니다. 예를 들어, 3Y-TZP 지르코니아는 고밀도이면서 매끄러운 부품을 프린팅할 수 있어 고관절 임플란트나 내구성 있는 마모 부품에도 적합합니다 ^[42].
실리콘 카바이드(SiC): 비산화물 세라믹인 실리콘 카바이드는 매우 단단하며(경도 척도상 다이아몬드에 근접) 매우 높은 온도에서도 강도를 유지합니다. SiC는 또한 열전도율이 높고 화학적으로 매우 안정적입니다. 이러한 특성 덕분에 극한 환경에서 이상적입니다: 엔진 부품, 절삭 공구, 노 하드웨어, 로켓 노즐, 심지어 방탄복 등입니다. 하지만 SiC는 녹는점이 높고 소성 변형이 없어 소결이 어렵기 때문에, 일반적으로 특수 분위기나 압력(예: 핫프레싱)이 필요합니다. 3D 프린팅에서는 SiC가 간접적인 방법(예: 폴리머 부품을 프린팅한 후 반응 결합을 통해 SiC로 변환 ^[43])으로 구현된 바 있습니다. 일부 바인더 제팅 시스템은 이후 침투/소결되는 SiC 오브젝트를 프린팅할 수 있습니다. 실리콘 카바이드의 열 안정성은 큰 장점으로, 대부분의 금속이 연화되는 환경에서도 견딜 수 있습니다. 예를 들어, “실리콘 카바이드, 알루미나, 지르코니아와 같은 소재는 금속이나 폴리머보다 훨씬 높은 온도에서도 구조적 완전성을 유지합니다” 터빈 엔진 및 열 차폐재에서 ^[44].
실리콘 나이트라이드(Si₃N₄): 또 다른 중요한 비산화물 세라믹인 실리콘 나이트라이드는 고온 강도와 인성, 열충격 저항성을 결합합니다. 급격한 온도 변화에 견딜 수 있고 밀도가 낮아(강철보다 가벼움) 터보차저 로터, 베어링, 용융 금속 취급과 같은 까다로운 기계 부품에 사용됩니다. Si₃N₄는 마모 및 충격 저항성도 우수합니다. 적층 제조에서 실리콘 나이트라이드 분말은 SLA 및 바인더 제팅과 같은 공정용으로 개발되었습니다. 예를 들어, Lithoz는 실리콘 나이트라이드 부품 프린팅용 LithaNit 780 슬러리를 제공합니다 ^[45]. 이렇게 프린팅된 Si₃N₄ 부품은 항공우주(예: 연소 라이닝)나 절삭 공구 등에서 사용될 수 있습니다. 주목할 만한 특성은 실리콘 나이트라이드가 입자 구조 덕분에 많은 세라믹보다 덜 취성이라는 점으로, 프린팅된 부품이 하중 하에서 신뢰할 수 있는 성능을 보입니다.
알루미늄 나이트라이드(AlN): 알루미늄 나이트라이드는 탁월한 열전도성(일부 금속만큼 열을 잘 전달하면서도 전기 절연체로 남아 있음)으로 높이 평가받습니다. 이 독특한 조합 덕분에 AlN은 고출력 전자기기의 방열판 및 기판 소재로 선택됩니다. AlN의 3D 프린팅은 아직 초기 단계이지만, Lithoz와 같은 기업이 AlN 프린팅 공정(자사의 LithaFlux 소재)을 개발했습니다 ^[46]. 잠재적 응용 분야로는 열을 효율적으로 방출하는 맞춤형 전자 패키징 부품이나, 유전 특성을 활용한 RF 부품 등이 있습니다.
하이드록시아파타이트(HA) 및 바이오세라믹: 하이드록시아파타이트는 칼슘 인산염의 일종으로, 뼈의 무기질 성분과 매우 유사하기 때문에 골 이식 및 임플란트에 사용되는 생체활성 세라믹입니다. HA 및 관련 바이오세라믹(트리칼슘 인산염, TCP 등)의 3D 프린팅은 조직 공학의 새로운 지평을 열었습니다. 외과의사는 환자 맞춤형 뼈 지지체를 얻을 수 있으며, 이는 실제 뼈가 자라면서 점차 통합되고 용해됩니다 ^[47]. 의료용으로 특화된 세라믹 3D 프린터는 세포 성장에 이상적인 다공성 구조의 HA 지지체를 생산할 수 있습니다. 예를 들어, Lithoz의 의료 라인은 재생의학 연구를 위해 HA 및 TCP 지지체를 프린팅합니다 ^[48]. 기타 바이오세라믹으로는 지르코니아 강화 알루미나가 있는데, 이는 강도와 생체 비활성성을 모두 갖춘 치과용 임플란트에 사용됩니다.
복합 및 특수 세라믹: 기술 세라믹은 또한 그 특성을 조정하기 위해 혼합되거나 복합체로 형성될 수 있습니다. 일반적인 예로는 지르코니아 강화 알루미나(ZTA)가 있는데, 이는 알루미나의 경도에 일부 지르코니아를 결합하여 인성(균열 저항성)을 향상시킵니다. 반대로 알루미나 강화 지르코니아(ATZ)는 지르코니아를 기본으로 하여 알루미나를 추가해 경도를 높입니다. 이러한 복합체는 절삭 공구 인서트나 정형외과용 임플란트와 같은 용도에 적합한 특성의 균형을 이루기 위해 프린팅될 수 있습니다. 또한 세라믹 섬유(예: 탄소 또는 SiC 섬유)가 포함된 세라믹 매트릭스 복합체(CMC)도 있는데, 이는 제트 엔진 터빈 블레이드와 같은 극한 열 응용 분야에 사용됩니다. 다만, CMC의 프린팅은 아직 초기 단계입니다. 마지막으로, 기능성 세라믹 프린팅에 대한 연구도 진행 중입니다. 예를 들어, 센서용 압전 세라믹(바륨 타이타네이트 또는 납 지르코네이트-타이타네이트 등)이나, 유리-세라믹, 심지어 순수 유리까지도 적응된 3D 프린팅 공정을 통해 제작할 수 있습니다 ^[49]. 프린팅 가능한 세라믹의 범위는 재료 과학의 발전과 함께 빠르게 확장되고 있습니다.

산업 전반에 걸친 응용 분야

고유한 특성 덕분에, 3D 프린팅된 기술 세라믹은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 다음은 주요 응용 분야와 예시입니다:

항공우주 및 방위 산업: 항공우주 산업은 고온 및 고응력 부품에 세라믹을 활용합니다. 3D 프린팅 세라믹은 터빈 엔진 부품, 로켓 노즐, 열 보호 타일, 그리고 복잡한 주조 코어까지 금속 터빈 블레이드 제조에 사용됩니다 ^[50], ^[51]. 세라믹은 금속보다 가벼우면서도 극한의 고온을 견딜 수 있기 때문에, 초음속 비행체의 노즈콘이나 날개 전연부처럼 2000 °C 이상의 온도를 견디는 부품에 이상적입니다. 특히, 3D 프린팅된 세라믹 몰드와 코어는 제트 엔진 개발에서 새로운 설계를 가능하게 했습니다 – 예를 들어, Honeywell은 3D 프린팅 세라믹 몰드를 사용해 터빈 블레이드 시제품을 제작하여 연구개발(R&D) 주기를 획기적으로 단축했습니다 ^[52]. 위성 및 방위 시스템에서는, 세라믹 RF(무선 주파수) 부품을 3D 프린팅하여 극한의 우주 환경에서 신호 품질을 향상시킵니다 ^[53]. 항공우주용 센서 또한 혜택을 볼 수 있습니다: 독일 항공우주센터(DLR)는 두께가 0.3mm에 불과한 3D 프린팅 지르코니아 온도 센서 헤드를 배치했으며, 이는 세라믹의 고온 안정성을 활용한 사례입니다 ^[54].
자동차: 기술 세라믹은 엔진, 배기 시스템, 그리고 열과 마모에 노출되는 기타 자동차 부품에 사용됩니다. 예를 들어, 3D 프린팅 세라믹은 촉매 변환기 기판(세라믹 벌집 구조)과 경량 브레이크 디스크에 사용되며, 고온에서도 최소한의 열팽창으로 견딜 수 있는 특성을 활용합니다 ^[55]. 세라믹 점화 플러그 절연체와 연료 인젝터도 예시로 들 수 있는데, 세라믹의 전기 절연성과 내열성은 점화 시스템의 신뢰성을 높여줍니다. 적층 제조는 금형 제약을 없애주기 때문에, 자동차 제조업체는 복잡한 세라믹 부품을 훨씬 빠르게 시제품 제작할 수 있습니다. 세라믹 부품은 연비 향상에도 기여합니다; 예를 들어, 세라믹 엔진 부품은 더 높은 작동 온도를 가능하게 하여 연소 효율을 높일 수 있습니다. 한 업계 관계자는 “세라믹은 극한 조건에 대한 저항성이 뛰어나 점화 플러그, 브레이크, 센서와 같은 핵심 부품에 완벽하다”고 언급했으며, 3D 프린팅은 기존 방식의 고가 금형 없이도 이를 생산할 수 있습니다 ^[56]. 이는 고성능 엔진의 빠른 설계 반복과 모터스포츠 또는 클래식카 복원용 맞춤 부품 제작을 가능하게 합니다.
에너지 및 발전: 에너지 분야는 발전소에서 배터리에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 세라믹에 의존합니다. 3D 프린팅에서 주목할 만한 사용처는 고체 산화물 연료전지(SOFC)입니다. 이 연료전지는 약 800 °C에서 작동하며 세라믹 전해질과 전극을 사용합니다. 연구자들은 성능을 개선하고 비용을 낮추기 위해 복잡한 세라믹 연료전지 부품을 3D 프린팅했습니다 ^[57]. 원자력 에너지 분야에서는 실리콘 카바이드와 같은 세라믹이 연료 피복재 및 방사선과 열을 견딜 수 있는 프린트 격자 구조로 연구되고 있습니다. 가스터빈은 세라믹 코어(블레이드 주조용)와 더 뜨겁고 효율적인 터빈을 위한 프린트된 CMC 부품에서 이점을 얻습니다. 심지어 재생 에너지 분야에서도 세라믹 AM이 활용됩니다. 예를 들어, 풍력 터빈 엔진 부품 주조용 프린트 세라믹 몰드나 태양열 반응기 내 세라믹 부품 등이 있습니다. Wunder Mold사는 기술 세라믹이 “연료전지, 원자로, 심지어 태양광 패널에도 필수적”이라고 설명하며, 이러한 시스템에서 내구성과 성능을 제공합니다 ^[58]. 3D 프린팅이 가능하다는 것은 새로운 설계의 빠른 시제품 제작이 가능하다는 의미입니다. 예를 들어, 세라믹만이 견딜 수 있는 내부 냉각 채널이 있는 새로운 열교환기나 마이크로 터빈 부품 등이 있습니다.
의료 및 치과: 의료 분야는 생체 적합성과 정밀성이 결합된 세라믹 3D 프린팅을 적극적으로 도입하고 있습니다. 지르코니아와 같은 세라믹은 치과 보철물(크라운, 브릿지)에 사용되며, 이제는 환자 맞춤형 형태로 3D 프린팅이 가능해 밀링보다 빠른 대안을 제공합니다. 정형외과에서는 3D 프린팅된 골 이식용 스캐폴드(하이드록시아파타이트 또는 삼인산칼슘 등 생체세라믹 소재)가 뼈 결손 부위에 사용되어 새로운 뼈 성장을 촉진합니다 ^[59]. 이러한 스캐폴드는 기존 뼈 이식 대체재로는 불가능한 다공성과 복잡성을 구현할 수 있어, 대형 골절 치유에 도움이 될 수 있습니다. 기술 세라믹은 외과용 도구 및 의료기기에도 사용됩니다. 예를 들어, 세라믹 드릴 가이드, 내시경 노즐, MRI 기기용 부품(금속은 간섭을 일으키기 때문) 등이 있습니다. 세라믹은 멸균 가능하고, 단단하며, 비반응성이라는 점에서 가치가 있습니다. 심지어 중이 이식물이나 치과 임플란트에도 생체 비활성성 때문에 사용됩니다. 3D 프린팅을 통해 외과의사는 환자 해부학에 정확히 맞는 세라믹 임플란트를 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 맞춤형 세라믹 척추 케이지나 두개골 임플란트 등으로, 세라믹의 강도와 AM의 맞춤형 제작이 결합됩니다. 요약하면, 세라믹의 “강도와 생체적합성”은 임플란트와 도구에 이상적이며, 적층 제조 기술로 이러한 제품을 빠르게 맞춤형으로 생산할 수 있게 되었습니다 ^[60].
전자 및 반도체: 많은 전자기기는 절연 또는 회로 기판으로 세라믹 소재에 의존하며, 3D 프린팅이 이 분야에서 새로운 가능성을 열고 있습니다. 알루미나와 질화알루미늄과 같은 기술 세라믹은 고전압 부품의 전기 절연체 및 마이크로칩과 LED의 기판으로 사용되며, 이는 열전도성 때문입니다 ^[61]. 3D 프린팅을 통해 엔지니어들은 내장 냉각 구조나 독특한 형태의 세라믹 회로 기판을 제작하고 있습니다. 고주파 통신(5G, 레이더, 위성)에서는 3D 프린팅된 세라믹 유전체 공진기 및 안테나가 우수한 성능을 제공할 수 있습니다. 복잡한 형상을 프린팅하여 기존 제조 방식으로는 불가능한 방식으로 주파수를 조정할 수 있습니다. 최근 사례로는, 복잡한 내부 구조를 활용해 성능을 향상시킨 듀얼 밴드 세라믹 안테나를 프린팅한 것이 있습니다 ^[62]. 또한, 마이크로파 및 진공 전자 분야에서는 웨이브가이드, RF 필터, 진공관 부품과 같은 세라믹 부품이 프린팅되고 있습니다. 이 장치들은 고전압과 고열에서의 세라믹 안정성을 활용합니다. 반도체 산업에서도 맞춤형 웨이퍼 가공 장비 부품(예: 세라믹 리프트 핀, 노즐, 에칭 챔버 부품 등)을 빠르게 제작하기 위해 세라믹 3D 프린팅을 사용합니다. 전반적으로 적층 제조는 전자 세라믹이 전기적 특성을 최적화하는 형상으로 프로토타입 및 생산될 수 있게 하며, 필요한 절연성 또는 내열성을 유지할 수 있습니다.
산업 및 화학 공정: 중공업 분야에서 기술 세라믹은 금속이 부식되거나 마모되는 문제를 해결합니다. 3D 프린팅 세라믹은 펌프 임펠러, 밸브 부품, 노즐, 파이프 등 부식성 화학물질이나 마모성 유체를 다루는 데 사용됩니다. 예를 들어, 맞춤형 화학 반응기용 산 내성 세라믹 밸브를 프린팅하여 값비싼 다중 부품 조립을 없앨 수 있습니다. 실리콘 카바이드와 알루미나 같은 세라믹은 산, 알칼리, 용매에 대한 뛰어난 내성을 보여주므로, 프린팅된 부품은 내구성이 요구되는 화학 공정 장비에 사용됩니다 ^[63]. 또 다른 틈새 시장은 마모 부품입니다. 공장에서는 세라믹 가이드, 커터, 압출 다이 등을 프린팅하여 고마모 환경(예: 섬유 제조에서 세라믹 아이렛과 실 가이드 사용)에서 강철보다 훨씬 오래 사용할 수 있습니다. 주조 및 캐스팅 분야에서도, 3D 프린팅 세라믹 몰드와 코어(항공우주에서 언급한 것처럼)는 복잡한 금속 부품의 산업용 주조에 유용하며, 툴링 시간을 절약하고 최종 제품을 개선하는 형상을 가능하게 합니다. 별도의 툴링이 필요 없으므로, 소량 생산 및 교체 부품을 주문형으로 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 단종된 믹서 블레이드 라이닝이나 맞춤형 세라믹 브래킷을 CAD 모델로부터 프린팅하여, 수개월씩 기계 가공 세라믹을 기다리지 않고 산업 장비를 유지보수할 수 있습니다.

요약하자면, 기술 세라믹은 진정한 범용 소재입니다. 항공우주 연구실에서 수술실까지, 이들의 응용 분야는 극한의 열, 마모 또는 생체 적합성이 요구되는 모든 분야에 걸쳐 있습니다 ^[64]. 세라믹 3D 프린팅의 등장은 복잡하고 맞춤화된 설계에서 세라믹의 장점을 빠르고 유연하게 적용할 수 있게 하여 모든 산업 분야의 발전을 가속화하고 있습니다.

장점과 한계

3D 프린팅 기술 세라믹의 장점: 첨단 세라믹과 적층 제조를 결합함으로써 우리는 소재의 이점과 설계의 자유를 동시에 얻을 수 있습니다. 주요 장점은 다음과 같습니다:

극한 환경에서의 탁월한 성능: 기술 세라믹은 이미 우수한 경도, 온도 안정성, 내식성을 제공합니다. 3D 프린팅은 이러한 특성을 더욱 효율적인 형태로 활용할 수 있게 해줍니다. 세라믹 부품은 금속이나 플라스틱이 실패하는 환경에서도 견딜 수 있습니다 – 예를 들어, 프린팅된 세라믹은 “금속이나 폴리머가 견딜 수 있는 것보다 훨씬 높은” 온도에서도 강도를 유지합니다 ^[65], 이는 엔진의 고온 부위, 고마모 표면, 부식성 화학 환경에서 매우 유용합니다. 또한 녹슬거나 쉽게 열화되지 않아 긴 수명을 보장합니다(생체 이식물부터 유전 시추 도구까지 모든 분야에서 큰 장점입니다).
복잡한 형상 및 맞춤화: 아마도 가장 큰 장점은 설계의 자유로움일 것입니다. 금형이나 절삭 공구 없이도 복잡한 내부 채널, 경량화를 위한 격자 구조, 환자 맞춤형 또는 임무 맞춤형 형상이 모두 가능합니다. 이는 엔지니어가 성능을 극대화하도록 부품을 최적화할 수 있음을 의미합니다 – 예: 격자 구조로 무게를 줄이거나 터빈 블레이드 금형의 맞춤형 내부 냉각 통로 ^[66], ^[67] 등. 환자의 CT 스캔을 기반으로 한 이식물과 같은 맞춤형 단일 부품도 경제적으로 실현 가능합니다. 한 업계 전문가는 3D 프린팅 방식이 “세라믹의 특성을 향상시킬 수 있다”고 언급했는데, 이는 세라믹의 거동을 개선하는 설계를 가능하게 하기 때문입니다(예: 응력을 더 고르게 분산시키거나 이전에는 불가능했던 미세 구조를 구현하는 등) ^[68].
빠른 프로토타이핑과 짧은 개발 주기: 적층 제조는 리드 타임을 크게 단축합니다. 기존의 세라믹 부품 개발은 금형 제작과 여러 번의 가공 과정을 포함해 수개월 또는 수년이 걸릴 수 있습니다 ^[69]. 반면, 디자인을 며칠 또는 몇 주 만에 출력해 즉시 테스트할 수 있습니다. Honeywell의 경험이 이를 잘 보여줍니다. 새로운 주조 터빈 블레이드를 개발하는 데 1~2년이 걸리던 것을, 3D 프린팅 세라믹 금형을 사용해 2개월 이내에 테스트용 블레이드를 얻었습니다 ^[70]. 디자인을 반복하는 것도 CAD 파일만 수정해 다시 출력하면 되므로, 전체 생산 라인을 재설정할 필요가 없습니다. 이러한 민첩성은 개발 일정과 혁신이 중요한 항공우주 및 의료기기 분야에서 특히 유리합니다.
금형 불필요 및 폐기물 감소: 3D 프린팅은 디지털 모델에서 직접 부품을 제작하므로, 값비싼 금형(몰드 또는 다이)이 필요 없습니다 ^[71], ^[72]. 이는 소량~중간 규모 생산에서 비용을 줄일 뿐만 아니라, 기존 금형으로는 불가능했던 형상도 경제적으로 제작할 수 있게 해줍니다. 또한, 많은 세라믹 적층 제조 공정은 비교적 재료 효율이 높습니다. 바인더 제팅에서는 사용하지 않은 분말을 재활용할 수 있고, 압출/페이스트 프린팅은 필요한 만큼만 재료를 사용합니다. 이는 세라믹을 깎아내는 절삭 가공에 비해 재료 낭비를 줄일 수 있습니다. 절삭 가공은 많은 재료를 갈아내고, 종종 금이 간 시도는 폐기하게 됩니다. 지속 가능성 측면에서도 이점이 있습니다. 필요한 만큼만, 필요한 곳에서 생산할 수 있고(디지털 설계를 전 세계 프린터로 전송 가능), 예비 부품의 과잉 생산이나 운송에 따른 탄소 발자국도 줄일 수 있습니다.
기계적, 열적, 화학적 이점: 프린팅된 부품은 첨단 세라믹의 고유한 장점을 그대로 가집니다. 극도의 경도와 내마모성(절삭 공구 및 베어링에 적합), 높은 압축 강도, 그리고 종종 금속보다 낮은 밀도(예: 실리콘 나이트라이드 부품은 강철보다 강하면서도 훨씬 가볍다)를 가집니다. 또한 우수한 전기 절연체가 될 수 있어, 맞춤형 고전압 부품이나 안테나 기판 프린팅에 유용합니다. 알루미늄 나이트라이드와 같은 일부 세라믹은 높은 열전도성을 제공하므로, 프린팅된 AlN 방열판은 전기적으로 절연되면서도 전자기기를 효과적으로 냉각할 수 있습니다 ^[73]. 지르코니아나 하이드록시아파타이트처럼 생체적합성이 뛰어난 경우도 있어, 프린팅된 임플란트는 일부 금속과 달리 부식되거나 체내 반응을 일으키지 않습니다.

이러한 장점에도 불구하고, 세라믹 3D 프린팅에는 여전히 해결해야 할 제한점과 과제가 있습니다:

취성 및 파손 위험: 모든 세라믹은 어느 정도 취성을 가지고 있습니다 – 연성이 부족하고 충격이나 인장 하중에서 파손될 수 있습니다. 이러한 근본적인 재료의 한계로 인해 설계자는 응력 집중을 고려해야 하며, 세라믹 부품이 높은 인장이나 충격을 받는 설계를 피해야 합니다. 지르코니아와 같은 특정 조성은 더 강인하지만, 연성 면에서는 여전히 금속에 비할 바가 아닙니다. 연구자들은 인쇄된 세라믹의 파괴 인성을 개선하고, 미세구조를 조정하여 “개선된 연성”을 목표로 활발히 연구 중입니다 ^[74]. 그러나 이러한 돌파구가 나오기 전까지는, 취성으로 인해 예를 들어 세라믹 부품에 보호 설계 요소(예: 모서리를 줄이기 위한 필렛)가 필요하거나, 매우 동적인 하중 시나리오에는 적합하지 않을 수 있습니다.
수축 및 뒤틀림: 앞서 언급했듯이, 소결 단계에서 상당한 수축(종종 부피 기준 15-30%)이 발생하며, 이로 인해 완전히 균일하지 않으면 뒤틀림이나 치수 부정확성이 생길 수 있습니다. 정밀한 공차를 달성하기 어렵고 – 일반적으로 인쇄된 세라믹 부품은 예측 불가능하게 수축하여, 최종 크기를 맞추기 위해 보정이나 반복적인 스케일 조정이 필요할 수 있습니다. 뒤틀림이나 변형은 특히 큰 부품이나 불균일한 형상에서 문제가 됩니다. 특수 무기 바인더를 사용하면 재가 남거나 안정적인 상을 형성하여 수축을 줄일 수 있지만 ^[75], 이는 복잡성을 더합니다. 균열은 바인더 제거/소결 과정에서 가열 스케줄을 신중하게 제어하지 않으면 바인더가 천천히, 고르게 연소되지 않아 발생할 수 있습니다 ^[76]. 따라서 완벽한 부품의 수율이 문제가 될 수 있으며 – 일부 프린트는 소결로에서 균열이 생겨 전체 공정 효율이 떨어질 수 있습니다.
표면 마감 및 정밀도: SLA나 잉크젯과 같은 공정은 매우 미세한 해상도를 제공하지만, 바인더 분사나 압출 방식은 표면이 더 거칠고 디테일이 떨어집니다. 바인더 분사 방식의 세라믹 부품은 종종 거친 질감을 가지며, 후처리 소결 과정에서 모서리가 둥글게 될 수 있습니다. 매끄럽고 고정밀 표면을 얻으려면 후가공 연삭이나 연마가 필요할 수 있는데, 이는 노동 집약적입니다(세라믹은 일반적으로 다이아몬드 공구로만 가공 가능). 작은 특징은 해상도 한계 이하이거나 바인더 제거를 견딜 만큼 충분히 견고하지 않으면 소결 후 손실되거나 변형될 수 있습니다. SLA 프린팅의 지지대는 제거가 필요한 흠집을 남길 수 있습니다. 따라서 초정밀 또는 거울 마감(예: 특정 광학 부품)이 필요한 용도에는 추가 마감 공정이 필요하며, 이는 시간과 비용을 증가시킵니다.
장비 및 생산 비용: 세라믹 3D 프린팅은 첨단 기술이기 때문에 장비가 비쌀 수 있습니다. 산업용 세라믹 프린터(SLA, 잉크젯)와 고온을 견딜 수 있는 소성로는 상당한 투자가 필요하며, 이로 인해 이 기술은 주로 전문 기업이나 연구소에 국한되는 경우가 많습니다. 앞서 언급했듯이, 세라믹 SLA 기계는 수십만 달러 ^[77]에 달할 수 있습니다. 소재 비용도 만만치 않습니다. 세라믹 분말은 매우 미세하고 고순도여야 하며, 독점 수지나 바인더의 경우 킬로그램당 가격이 높을 수 있습니다. 또한, 대량 생산에서는 아직 일부 전통적인 방식만큼 생산 속도가 빠르지 않습니다. 3D 프린팅은 일반적으로 프로토타입이나 소량 생산에 적합하며, 수백만 개의 단순한 세라믹 부품(예: 점화 플러그 절연체)을 대량 생산할 때는 여전히 전통적인 프레싱 및 소성 방식이 더 저렴할 수 있습니다. 하지만 프린터 속도가 빨라지고 더 많은 기업이 세라믹 적층 제조(AM)를 도입함에 따라 비용이 점차 낮아지고 있어 이러한 경제성도 변화하고 있습니다.
지식 및 설계 제약: 세라믹 AM을 위한 설계에는 전문 지식이 필요합니다. 폴리머나 금속으로 출력할 수 있는 모든 형상이 세라믹에서는 불가능할 수 있는데, 이는 소성 후 수축과 지지 구조의 필요성 때문입니다. 예를 들어, 완전히 밀폐된 속이 빈 구체를 세라믹으로 출력하는 것은 내부의 느슨한 지지 소재를 제거할 수 없고, 소성 시 내부 응력으로 인해 부품이 깨질 가능성이 높기 때문에 문제가 됩니다. 엔지니어는 지지 구조를 어디에 배치할지(SLA에서 특히 중요), 그리고 소결 과정에서 형상이 어떻게 변할지 고려해야 합니다. 또한 매개변수 최적화의 어려움도 있습니다. 각 세라믹 소재마다 층 두께, 경화 깊이(SLA의 경우), 압출 속도, 바인더 포화도 등을 조정해야 좋은 결과를 얻을 수 있습니다 ^[78]. 이 분야는 아직 모범 사례가 개발 중이며, 금속이나 폴리머 AM에 비해 축적된 노하우가 적습니다. 따라서 신규 도입자에게는 학습 곡선이 존재합니다.

요약하자면, 3D 프린팅은 기술 세라믹의 엄청난 이점을 실현하고 있습니다. 복잡한 설계의 고성능 부품을 가능하게 하지만, 동시에 고유의 제한점도 가지고 있습니다. 현재의 제약에는 세라믹의 본질적인 취성, 수축으로 인한 완벽한 정밀도 달성의 어려움, 표면 마감 문제, 그리고 높은 비용과 숙련도 요구 등이 포함됩니다. 이러한 과제의 상당수는 연구와 산업 혁신을 통해 적극적으로 해결되고 있습니다. 기술이 성숙해짐에 따라, 수축을 관리하는 인-시추 모니터링이나 강도를 높이는 새로운 바인더 등 개선된 공정이 등장해 이러한 한계를 완화하고 세라믹 AM의 활용 범위를 더욱 넓힐 것으로 기대됩니다.

최근 혁신 및 뉴스 (2024–2025)

지난 2년간 세라믹 3D 프린팅 분야에서는 기업과 연구자들이 한계를 뛰어넘는 중요한 돌파구를 마련했습니다. 다음은 최근 발전, 발표, 연구(2024–2025)의 주요 내용입니다:

제트 엔진 프로토타이핑 – 하니웰의 3D 프린팅 터빈 블레이드 몰드(2024): 2024년 5월, 하니웰 에어로스페이스는 차세대 터보팬 엔진 블레이드 제조에 3D 프린팅 세라믹 몰드를 사용하고 있다고 공개했습니다 ^[79]. 터빈 블레이드는 일반적으로 복잡한 세라믹 인베스트먼트 캐스팅 코어와 몰드가 필요하며, 전통적으로 개발에 1~2년이 걸립니다. 반면, 하니웰은 배트-포토폴리머라이제이션 세라믹 프린터(프로드웨이즈의 MOVINGLight 기술)를 사용해 이 몰드를 고해상도 세라믹 레진으로 직접 프린팅했습니다 ^[80]. 이로 인해 프로토타입 생산 주기가 단 7~8주로 단축되어 훨씬 더 빠른 테스트와 반복이 가능해졌습니다 ^[81]. 하니웰의 수석 R&D 과학자인 마이크 볼드윈은 적층 제조 덕분에 “설계, 몰드 프린팅, 주조, 테스트”를 몇 주 만에 할 수 있었고, 이후 설계를 빠르게 수정해 또 다른 몰드를 프린팅할 수 있었다고 강조했습니다. 이 과정은 개발 비용을 수백만 달러까지 절감할 수 있습니다 ^[82]. 이는 주요 제트 엔진 제조사가 핵심 엔진 하드웨어에 세라믹 AM을 활용한 최초의 사례 중 하나입니다. 3D 프린팅이 항공우주 R&D를 어떻게 변화시키고 있는지 보여주며, 프린팅된 몰드가 초합금 주조에 필요한 엄격한 품질 기준을 충족했다는 신뢰를 강조합니다 ^[83].
규모 확대를 위한 산업 파트너십 – SINTX와 Prodways (2024): 2024년 또 다른 발전으로, 첨단 세라믹 기업 SINTX Technologies는 3D 프린터 제조업체 Prodways와 파트너십을 맺고, 특히 주조 응용 분야에서 세라믹 3D 프린팅을 위한 “포괄적 솔루션”을 개발한다고 발표했습니다 ^[84]. 이 협업에서 SINTX는 세라믹 소재에 대한 전문성(여러 가지 프린팅 가능한 세라믹 레진과 파우더를 개발함)을 Prodways와 그 고객에게 제공합니다 ^[85]. SINTX 메릴랜드 시설의 총괄 매니저 Ann Kutsch는 그들의 팀이 Prodways 프린터와 함께 6년의 경험을 가지고 있으며, 이미 여러 레진 조성과 디자인을 상용화했다고 밝혔습니다. 그녀는 공식적인 파트너십이 고객을 위한 “획기적인 발전과 새로운 솔루션”으로 이어질 것으로 기대한다고 말했습니다 ^[86]. 특히 SINTX는 프로토타이핑에서 실제 생산 단계로 진입했으며, 2024년 기준으로 알루미나, 지르코니아, 실리카 세라믹의 3D 프린팅 부품을 제공하고, 주요 항공우주 기업과 다년간 공급 계약도 체결했습니다 ^[87]. 이 파트너십은 업계가 어떻게 조직되고 있는지를 보여줍니다: 프린터 제조업체와 소재 전문업체가 협력하여 최종 사용자가 세라믹 적층 제조를 성공적으로 도입할 수 있도록 전체 워크플로우(소재, 공정 파라미터, 지원)를 제공하는 것입니다.
AI 및 자동화 – 3DCeram의 “CERIA” 시스템 (2025): 프랑스 기업 3DCeram은 세라믹 SLA 프린터의 선구자로, 2025년에 CERIA라는 AI 기반 공정 제어 시스템을 도입했습니다. 보도에 따르면 CERIA AI 솔루션은 프린트 파라미터를 자동으로 조정하고 실시간으로 문제를 감지함으로써 세라믹 3D 프린팅의 수율과 규모를 높이고 있습니다 ^[88]. 대규모 산업용 세라믹 생산은 프린트 및 소결 결과의 변동성 때문에 까다로웠으나, AI 모니터링 솔루션은(변형되거나 실패할 수 있는 프린트 등) 오류를 크게 줄이고 전체 생산 라인을 최적화할 수 있습니다. 이러한 자동화 및 스마트 제조로의 전환은 세라믹 적층 제조를 틈새 프로토타이핑 도구에서 신뢰할 수 있는 대량 생산 기술로 전환하는 것을 목표로 합니다. AI를 통합함으로써, 3DCeram의 목표는 부품 크기와 생산량이 증가하더라도 일관되고 고품질의 결과를 달성하는 것이며, 이는 업계 뉴스에서 “새로운 시대”로 묘사된 세라믹 3D 프린팅의 변화입니다 ^[89].
컨퍼런스 및 협업 – AM Ceramics 2025 (비엔나):AM Ceramics 2025 컨퍼런스는 2025년 10월 비엔나에서 개최되어 이 분야의 빠른 발전과 증가하는 관심을 부각시켰습니다 ^[90]. 선도적인 세라믹 프린터 기업인 Lithoz가 주최한 이 행사는 연구 및 산업 분야의 전문가들이 모여 혁신적인 성과를 공유했습니다. 특히, 전통적인 주조와 AM(적층 제조) 간의 연결(사프란 테크는 프린팅된 세라믹이 항공우주 주조 방식을 어떻게 변화시킬 수 있는지 논의), 3D 프린팅된 융합 실리카 유리(Glassomer 발표), 양자 기술용 소형 고정밀 세라믹 부품(Ferdinand-Braun-Institut) 등에 대한 발표가 있었습니다 ^[91]. 심지어 CERN도 입자 검출기 열 관리에 3D 프린팅 세라믹을 활용하는 방안을 발표했습니다 ^[92]. Lithoz의 CEO 요하네스 호마 박사는 업계의 성장을 축하하며 행사의 문을 열었습니다: “세라믹 3D 프린팅 산업이 이렇게 성장하는 모습을 보는 것은 정말 놀랍습니다. 수많은 뛰어난 인재들이 세라믹의 규칙을 새롭게 쓰고 있습니다” ^[93]. 이 발언은 협업 분위기를 잘 보여줍니다 – 학계와 산업계가 함께 모여 대량 생산, 소재 개선(혁신적인 세라믹 복합소재에 대한 논의도 있었습니다), 항공우주 연구소에서 의료 수술실까지 적용 분야 확대 등 다양한 과제를 해결하고 있습니다 ^[94]. TU Wien에서 열린 이번 컨퍼런스 10회 개최는 세라믹 AM이 지난 10년간 얼마나 발전했는지를 보여주며, 호기심의 대상에서 역동적인 독립 분야로 성장했음을 시사합니다.
연구 혁신 – 오리가미 세라믹 및 생의학적 진보: 연구 분야에서는 대학들이 창의적인 진전을 보고했습니다. 예를 들어, 휴스턴 대학교 팀(2024)은 “오리가미에서 영감을 받은” 3D 프린팅 방식을 개발하여 접을 수 있는 세라믹 구조물을 만들었으며, 이는 세라믹의 취약성을 고려할 때 놀라운 발전입니다^[95]^[96]. 프린트 설계에 미우라-오리 오리가미 패턴을 적용함으로써, 세라믹 구조물이 압력을 받아도 휘어질 수 있음을 보여주었고, 이는 향후 내충격성이나 충격 흡수력이 향상된 세라믹 부품 개발을 시사합니다. 생의학 연구에서는 Caltech/유타 대학교 팀이 초음파 유도 생체 내 프린팅(2025)을 시연했으며 – 비록 세라믹 자체를 프린팅한 것은 아니지만, 언젠가 하이드록시아파타이트나 기타 생체세라믹을 신체 내부의 손상 부위에 직접 적층할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다 ^[97]. 그리고 뼈 조직 공학 분야에서는 호주와 중국의 연구진이 디지털 광처리(DLP) 프린터를 사용해 자이로이드 격자 구조의 세라믹 뼈 지지체와 복합 바이오글라스까지 제작하여, 난치성 뼈 결손 치료를 목표로 하고 있습니다 ^[98]. 이러한 발전은 세라믹 적층제조(AM)가 항공우주나 산업 분야에만 국한되지 않고, 의료 분야에서도 삶을 바꿀 혁신을 가져올 수 있음을 보여줍니다.
상업용 제품 출시: 최근 2년간 여러 기업이 새로운 세라믹 3D 프린터나 소재를 출시했습니다. 예를 들어, AON Co. (Korea)는 2023년 말 ZIPRO 프린터를 출시하여 고정밀 치과 및 주얼리 세라믹에 집중하고 있습니다 ^[99]. 폴리머 프린터로 잘 알려진 Formlabs는 Admatec을 인수하고, 업그레이드된 Admaflex 130 프린터를 출시하여 세라믹 DLP 프린팅 접근성을 넓혔습니다. 소재 스타트업들도 개선된 세라믹 레진을 선보였는데, 예를 들어 Tethon 3D는 2024년에 새로운 세라믹 광중합 레진을 출시하여, 일반 SLA 프린터로도 소결 과정을 거쳐 세라믹 부품을 만들 수 있게 했습니다. 한편, XJet은 기능성 세라믹 전자제품 개발에 진전을 보였으며, XJet의 나노입자 분사(NanoParticle Jetting)와의 공동 연구를 통해 전례 없는 5G 주파수에서 작동하는 3D 프린팅 듀얼밴드 안테나를 시연하여, 고주파 기술에서 세라믹의 가능성을 보여주었습니다 ^[100]. 이러한 제품 및 소재 출시는 시장이 성숙해지고 있음을 시사합니다: 더 많은 업체가 솔루션을 제공하고, 기존 적층제조(AM) 기업들도 세라믹을 성장 분야로 투자하고 있습니다.

전반적으로, 2024–2025년은 적층 제조에서 기술 세라믹 분야에 있어 흥미로운 시기였습니다. 우리는 더 빠른 항공우주 분야의 프로토타이핑, 새로운 파트너십과 확장 노력, AI를 활용한 더 스마트한 자동화, 그리고 학계에서 꾸준히 나오는 혁신들을 목격했습니다. 중요한 점은, 업계가 소규모 연구개발(R&D) 팀을 넘어 항공우주(하니웰, 사프란), 의료(SINTX), 산업 분야의 대기업들이 세라믹 3D 프린팅을 공개적으로 도입하고 있다는 것입니다. 이러한 모멘텀은 세라믹 적층 제조가 앞으로 주류 제조업에서 중요한 역할을 하게 될 것이라는 신뢰를 쌓아가고 있습니다.

(추가 읽을거리 및 출처 세부 정보: Honeywell 관련 기사는 TCT Magazine ^[101], SINTX 파트너십 뉴스는 3DPrintingIndustry ^[102], 그리고 AM Ceramics 2025 관련 보도는 ^[103] 등에서 확인할 수 있습니다.)

전문가 논평

기술 세라믹 및 적층 제조 분야의 리더들은 3D 프린팅이 이 전통적인 분야에 가져온 혁신적 영향에 대해 큰 기대감을 표명했습니다. 여기 업계 전문가 및 연구자들의 몇 가지 통찰력 있는 인용문을 소개합니다:

Dr. Johannes Homa, Lithoz CEO(세라믹 3D 프린팅 개척자): AM Ceramics 2025 컨퍼런스에서 Homa 박사는 지난 10년간 업계의 성장을 되돌아보았습니다. “세라믹 3D 프린팅 산업이 이렇게 성장하는 모습을 보는 것은 정말 놀랍습니다. 수많은 뛰어난 인재들이 세라믹의 규칙을 새롭게 쓰고 있습니다.” 그는 전 세계 연구자들과 기업들의 기여로, 한때 새로운 기술이었던 것이 이제는 견고하고 최첨단 분야로 자리 잡았다고 강조했습니다 ^[104]. 그는 이 컨퍼런스가 사고 리더십 플랫폼으로 발전했으며, 세라믹 적층 제조가 이제 강력한 커뮤니티를 갖추고 있음을 시사한다고 언급했습니다. 이 발언은 협력적 혁신이 일어나고 있음을 보여줍니다. 재료 과학자, 엔지니어, 업계 관계자들이 함께 세라믹의 기존 한계(형상, 강도 등)에 도전하고 3D 프린팅을 통해 새로운 응용 분야를 찾고 있습니다.
Honeywell Aerospace의 수석 R&D 과학자인 Mike Baldwin: 터빈 블레이드용 3D 프린팅 세라믹 몰드의 회사 활용에 대해 논의하면서, Baldwin은 개발 속도에 미치는 혁신적인 효과를 강조했습니다. “기존의 인베스트먼트 주조 공정으로는 개발 과정에 필요한 터빈 블레이드를 생산하는 데 1~2년이 걸릴 수 있습니다,”라고 그는 설명했으며, 3D 프린팅을 활용하면 설계, 프린트, 주조, 테스트까지 두 달 안에 완료할 수 있다고 했습니다 ^[105]. 만약 설계 변경이 필요하다면, “전자적으로 변경하고 약 6주 만에 또 다른 블레이드를 얻을 수 있습니다,”라고 Baldwin은 말했습니다 ^[106]. 이 인용문은 적층 제조가 가져다주는 유연성과 민첩성을 보여줍니다. 엔지니어에게 하드웨어를 CAD 모델을 수정하는 속도만큼 빠르게 반복할 수 있다는 것은 혁명적입니다 – 긴 대기 시간을 없애고 최적의 설계에 빠르게 도달할 수 있게 해줍니다. Baldwin은 또한 이 접근법을 통해 개발 비용에서 잠재적으로 “수백만 달러”를 절감할 수 있다고 언급했습니다 ^[107], 기술적 장점 외에도 고부가가치 분야에서 세라믹 AM의 강력한 비즈니스 사례가 있음을 지적했습니다.
SINTX Technologies(생체세라믹 전문가) 총괄 매니저 Ann Kutsch: Prodways와의 파트너십 체결에 대해 Ann Kutsch는 SINTX의 세라믹 프린팅에 대한 깊은 경험과 혁신에 대한 낙관을 강조했습니다. “우리의 뛰어난 엔지니어링 팀은 Prodways 프린터와 6년간 함께 일한 경험이 있습니다… 보다 공식적인 파트너십이 모든 고객을 위한 혁신적 개발과 새로운 솔루션으로 이어질 것이라 기대합니다,”라고 그녀는 보도자료에서 밝혔습니다 ^[108]. Kutsch의 관점은 기업들이 세라믹 AM의 남은 과제(예: 대량 생산, 신규 시장 진입)를 해결하기 위해 전문성을 모으고 있음을 보여줍니다. 의료 및 기술 세라믹 전문가로서 SINTX는 3D 프린팅을 통해 실험실에 머물던 신소재와 설계를 상용화할 수 있는 방법으로 보고 있습니다. 그녀가 사용한 “혁신적 개발”이라는 표현은 이러한 협업에서 중요한 기술적 진보와 응용 분야별 솔루션이 등장할 것임을 시사합니다.
Boris Dyatkin, 미국 해군 연구소 재료 연구 엔지니어: R&D 측면에서 Dyatkin 박사는 3D 프린팅이 세라믹에 왜 그렇게 가치가 있는지에 대해 재료 과학자의 관점을 제시했습니다. 3D 프린터를 사용하면, “어떤 종류의 세라믹을 만들 수 있는지에 대해 기본적으로 더 많은 맞춤화가 가능하다”고 그는 인터뷰에서 설명했습니다 ^[109]. 그는 NRL이 극초음속 비행체용 내화성 카바이드 세라믹을 프린팅하는 작업을 언급하며, 프린팅을 통해 기존의 프레스 방식으로는 만들 수 없었던 형태를 제작할 수 있었다고 했습니다 ^[110]. 이 인용문은 연구 커뮤니티의 핵심 정서를 담고 있습니다: 적층 제조는 단순히 이전에 했던 것을 복제하는 것이 아니라, 완전히 새로운 유형의 세라믹 부품을 가능하게 한다는 점입니다. 과학자들은 이제 미세구조, 조성 구배, 복잡한 기하학적 구조를 설계하고 실제로 제작할 수 있게 되어 세라믹 과학의 새로운 연구 경로가 열렸습니다. Dyatkin의 언급은 또한 조성(예: 다양한 세라믹-금속 혼합물 프린팅)을 기존 공정보다 훨씬 쉽게 신속하게 조정하거나 튜닝할 수 있는 능력을 시사합니다.
Vincent Poirier, Novadditive(세라믹 서비스 업체) CEO: 세라믹 분야에서 3D 프린팅의 혁신적 영향에 대한 인터뷰에서 Vincent Poirier는 적층 공정이 “세라믹의 특성을 향상시킬 수 있다”고 언급했습니다. 이는 이전에는 불가능했던 복잡한 기하 구조와 더 작은 특징 크기의 설계를 가능하게 하기 때문입니다 ^[111]. 그는 적절히 설계된 3D 프린팅 세라믹 부품이 기존 방식으로 만든 부품보다 더 뛰어날 수 있는 예시를 들었습니다. 예를 들어, 내부 격자 구조는 부품을 더 가볍게 하면서도 강도를 유지할 수 있고, 맞춤형 냉각 채널은 사용 중 부품을 더 시원하게 유지해 수명을 연장할 수 있습니다. Poirier의 회사는 치과 및 산업 고객과 협력하고 있으며, 세라믹 3D 프린팅이 아직 저렴하지는 않지만, 성능 면에서의 가치가 종종 비용을 정당화한다고 강조했습니다 ^[112]. 세라믹 AM 서비스를 제공하는 사람의 관점에서 볼 때, 이 기술의 도입은 단순히 비용 때문이 아니라 독특한 솔루션을 제공하기 때문에 추진되고 있음을 보여줍니다. 기술이 성숙해지면 비용은 낮아지겠지만, 지금도 세라믹만이 해결할 수 있는 엔지니어링 문제에 직면했을 때, 3D 프린팅이 필요한 정밀 부품을 얻을 수 있는 유일한 실용적 방법일 수 있습니다.

전문가들의 이러한 목소리를 종합해보면, 이 분야가 성장하고 있다는 그림이 그려집니다. 세라믹 3D 프린팅이 가져오는 새로운 설계 자유도와 문제 해결 능력에 대한 기대감이 있습니다. 업계 리더들은 실제 경제적, 기술적 이점을 목격하고 있으며, 연구자들은 소재의 한계를 넓히는 데 열정을 보이고, 커뮤니티는 남아 있는 과제를 극복하기 위해 지식을 적극적으로 공유하고 있습니다. Dr. Homa가 사용한 “세라믹의 규칙을 다시 쓰다”라는 표현이 매우 적절합니다. 적층 제조는 세라믹 설계에 대한 우리의 사고방식을 변화시키고 있으며, 이 전문가들은 기술 세라믹의 새로운 시대가 이제 막 시작되고 있음을 강조합니다.

미래 전망

기술 세라믹 분야에서 3D 프린팅의 미래는 매우 유망해 보입니다. 지속적인 성장, 기술적 발전, 그리고 산업 전반에 걸친 더 넓은 도입이 기대되고 있습니다. 앞으로 5~10년을 내다볼 때, 이 분야에서 예상되는 발전과 잠재적 혁신은 다음과 같습니다:

확장 및 산업화: 한 가지 주요 트렌드는 세라믹 적층 제조(AM)가 시제품 및 소량 생산에서 진정한 산업 제조로 확장되는 것입니다. 이는 더 빠른 프린터, 더 큰 빌드 볼륨, 자동화된 워크플로우를 의미합니다. 이미 AI 기반 공정 제어(예: 3DCeram의 CERIA)와 파일럿에서 생산으로의 확장을 강조하는 컨퍼런스에서 이러한 움직임이 나타나고 있습니다 ^[113]. 2025년 이후에는 더 큰 세라믹 부품(예: 수 센티미터 크기의 터빈 부품 전체 또는 대형 절연체 형태 등)을 신뢰성 있게 생산할 수 있는 프린터가 등장할 것으로 기대됩니다. Lithoz와 같은 기업은 대형 부품용 대형 포맷 기계(예: CeraMax Vario V900)와 다중 소재 프린터를 선보였습니다 ^[114]. 탈지 및 소결 과정에서 로봇을 도입하면 처리량이 향상될 수도 있습니다. 궁극적으로, 비전은 플라스틱 부품이 오늘날 인쇄되는 것처럼 고성능 세라믹 부품을 대량 생산하는 세라믹 “프린트 팜”이며, 일부 전문가들은 공정의 안정성과 속도가 향상되면 그 목표에 도달할 수 있다고 믿고 있습니다.
소재 혁신 – 고전적인 것을 넘어서: 사용 가능한 소재의 확장이 이루어질 가능성이 높으며, 여기에는 더 많은 복합 소재와 기능성 세라믹이 포함됩니다. 세라믹 매트릭스 복합재(CMCs)에 대한 연구가 진행 중이며, 이는 세라믹과 섬유를 결합하여 극도의 강인성을 제공하는 것으로(항공우주 엔진에 유용함) 3D 프린팅이 가능합니다. 또 다른 분야는 기능성 구배 소재입니다. 예를 들어, 한 부품이 한 종류의 세라믹에서 다른 세라믹 또는 세라믹에서 금속으로 점진적으로 변하는 것입니다. 적층 제조 방식은 제작 중 소재 공급을 변화시켜 이러한 구배를 독특하게 구현할 수 있습니다. 2030년까지는 금속 코어와 세라믹 표면을 가진 부품이나, 알루미나에서 지르코니아로 점진적으로 변화하는 부품을 프린터로 출력하여 각 부분의 특성을 최대한 활용할 수 있을 것입니다. 유리와 세라믹의 융합도 또 다른 개척 분야입니다. Glassomer의 프린트 유리(본질적으로 실리카, 즉 세라믹임)와 같은 기술은 미래의 기계가 고정밀 광학 유리 부품을 출력할 수 있음을 시사합니다 ^[115], 이를 통해 광학 및 포토닉스 분야의 응용이 가능해집니다. 전자 분야에서는 인쇄 가능한 고유전율 세라믹이나 압전 세라믹이 센서 및 회로 부품의 주문형 제조를 가능하게 할 수 있습니다. 이러한 모든 소재 혁신은 세라믹 적층 제조의 가능성을 크게 넓혀줄 것입니다.
기계적 특성의 향상: 중요한 연구 목표는 세라믹의 전통적인 취성을 극복하는 것입니다. 세라믹이 연성 금속처럼 거동하지는 않겠지만, 손상 내성을 높일 수 있는 전략들이 있습니다. 나노 공학적 미세구조, 위스커 또는 섬유 보강, 그리고 새로운 소결 기술(스파크 플라즈마 소결이나 마이크로파 소결 등)이 프린트된 부품에 적용되어 인성을 높일 수 있습니다. 휴스턴 대학교의 오리가미 세라믹 연구에서는 기하학적 접기를 통해 유연성을 부여했습니다 ^[116]. 또 다른 접근법은 나노입자 결합을 사용하는 것입니다. 더 작은 입자는 더 낮은 온도에서 소결될 수 있어 수축과 결함을 줄일 수 있습니다. 실제로 전문가들은 낙관적입니다. 한 보고서에 따르면, 연구자들은 첨단 세라믹의 구조적 활용을 확대하기 위해 “더 높은 결합 에너지와 향상된 연성”을 달성하기 위해 노력하고 있습니다 ^[117]. 미래에는 프린트된 세라믹이 산산조각나지 않고 약간 변형될 수 있다면(설령 그것이 에너지를 흡수하는 미세 균열이나 내부 구조를 통해서라도), 이는 게임 체인저가 될 것입니다. 갑자기 세라믹이 자동차 엔진이나 인프라 부품과 같은 중요한 하중 지지 응용 분야에서도 갑작스러운 파손에 대한 두려움 없이 신뢰받을 수 있게 됩니다.
비용 절감 및 접근성: 도입이 증가함에 따라 세라믹 프린팅의 비용이 감소할 것으로 예상됩니다. 프린터 제조업체(프랑스, 오스트리아, 이스라엘, 중국 등에서 신규 진입)와 소재 공급업체 간의 경쟁이 심화되면서 기계 및 소모품의 가격이 하락할 것입니다. 이로 인해 중견 제조업체와 연구소를 포함한 더 많은 기업들이 이 기술을 이용할 수 있게 됩니다. 일부 데스크톱 수준의 솔루션도 등장할 수 있습니다. 예를 들어, 표준 3D 프린터로 세라믹 부품을 만들 수 있게 해주는 특수 필라멘트나 레진 키트(오늘날 일부 연구실에서 소비자용 프린터를 세라믹용으로 개조하는 것과 유사)가 그 예입니다. 비용이 하락함에 따라 교육 및 훈련도 개선되어, 새로운 세대의 엔지니어들에게 노하우가 확산될 것입니다. 세라믹 적층 제조(AM) 설계 원리에 특화된 대학 강좌가 개설되어, 이 분야의 인재가 더 많이 배출되고, 혁신이 더욱 가속화될 수 있습니다.
전통 제조와의 통합: 3D 프린팅은 기존의 세라믹 성형 방식을 완전히 대체하기보다는, 이들과 통합될 것입니다. 가장 가능성 있는 시나리오는 하이브리드 공정입니다. 예를 들어, 전통적으로 주조된 부품 내부에 3D 프린팅된 세라믹 코어를 사용하는 것, 또는 복잡한 부품 일부만 프린팅하여 더 큰 전통 방식의 본체에 함께 소결하는 방식 등이 있습니다. 또 다른 예는 수리입니다. 전체 부품을 새로 만드는 대신, 손상된 세라믹 부품의 일부를 프린팅하여 결손 부위를 복원하는 방식(세라믹의 직접 적층 수리에 대한 연구가 있습니다)입니다. 주조 분야에서는 Honeywell 사례처럼, 더 많은 주조공장에서 프린팅된 세라믹 몰드를 도입할 것으로 예상되며, 이는 툴링 방식을 변화시키지만 금속 주조는 여전히 전통 방식을 사용합니다. 이러한 하이브리드화는 기존 산업이 모든 것을 전면적으로 바꾸지 않고도 점진적으로 적층 제조(AM)를 도입할 수 있게 해줍니다. 이는 금속 AM이 플라스틱 사출 성형용 금형 제작에 사용되는 방식과 유사합니다. 세라믹 분야에서도 프린팅된 코어와 몰드가 주조공장 및 복잡한 형상을 생산하는 데 일반적으로 사용되고, 이후 단순한 세라믹 부품과 결합될 것입니다.
신규 응용 분야 및 시장 성장: 기술이 성숙해짐에 따라, 기술 세라믹의 완전히 새로운 응용 분야가 등장할 것이며, 일부는 소비자 시장에서도 나타날 수 있습니다. 예를 들어 맞춤형 고급 제품—예: 복잡한 격자 구조의 3D 프린팅 세라믹 시계 케이스나 보석류(세라믹은 매우 아름답고 피부에 친화적임)—을 상상할 수 있습니다. 전자 소형화 트렌드는 웨어러블이나 열 또는 생체 유체를 견뎌야 하는 IoT 기기용 내장 회로가 있는 3D 프린팅 세라믹 기판에 대한 수요를 촉진할 수 있습니다. 의료 분야에서는, 환자 맞춤형 임플란트(두개골 또는 턱 임플란트 등)를 병원 현장에서 바로 프린팅할 수 있게 될 수도 있습니다(규제 프레임워크가 허용된다면)—이 방향의 첫걸음은 이미 금속 임플란트로 시작되었으며, 세라믹도 특정 적응증에 따라 뒤따를 수 있습니다. 국방 및 항공우주 분야는 극초음속용 초고온 소재 개발을 계속 주도할 것입니다. 2030년경에는 일부 극초음속 비행체나 재진입 우주선에 핵심 3D 프린팅 세라믹 부품(예: 선단 타일이나 엔진 라이너 등)이 적용될 수 있습니다. 이러한 부품만이 극한 요구 조건을 충족할 수 있기 때문입니다. 시장 분석가들은 낙관적입니다. 전체 적층 제조 시장은 꾸준히 성장 중이며(2020년대 중반 수십억 달러에 이를 것으로 예상), 세라믹 AM 부문도 그 일부로서 강한 성장이 예측되고 있습니다. 더 많은 최종 사용자가 그 가치를 발견함에 따라 성장세가 이어질 것입니다.
잠재적 혼란 – 속도와 새로운 공정: 미래의 와일드카드는 근본적으로 더 빠르거나 다른 세라믹 프린팅 공정의 개발입니다. 예를 들어, 직접 레이저 소결 방식의 세라믹: 만약 레이저나 전자빔이 세라믹 분말을 균열 없이 빠르게 소결할 수 있는 돌파구가 생긴다면, 이는 금속이 오늘날 레이저 파우더 베드 융합으로 프린팅되는 것처럼 원스텝 세라믹 프린팅을 가능하게 할 수 있습니다. 또한 콜드 소결(압력 + 중간 온도 + 첨가제를 사용해 빠르게 소결하는 방식)에 대한 연구도 있는데, 이것이 프린팅된 부품에 적용된다면 소성로에서의 시간이 몇 시간에서 몇 분으로 단축될 수 있습니다. 또 다른 분야는 인-시추 프린팅입니다 – 예를 들어, 기존 조립체 위에 세라믹을 직접 프린팅하는 것(금속 부품 위에 세라믹 절연층을 프린팅하는 등)이 있습니다. Caltech의 초음파 인-비보 프린팅 개념(^[118])은 아직 먼 이야기지만, 개념적으로 세라믹 구조물을 현장에서 즉시(심지어 인체 내부나 우주에서도) 제작할 수 있다면 이는 패러다임의 전환입니다. 어떤 새로운 공정이든 최초의 도입자는 항공우주나 의료와 같은 고부가가치 분야가 될 가능성이 높습니다.

결론적으로, 3D 프린팅 기술 세라믹의 발전 궤적은 지금까지 우리가 본 것보다 훨씬 더 큰 기술 및 제조 분야의 영향을 시사합니다. 한 소재 전문가가 언급했듯, 첨단 세라믹은 “미래 기술을 형성하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 여러 분야에서 평가받고 있습니다(^[119]). 적층 제조는 이 잠재력을 실현하는 열쇠입니다. 앞으로 몇 년 안에, 기술 세라믹 부품들은 – 작은 전자 부품에서부터 대형 엔진 부품에 이르기까지 – 이전에는 불가능했던 방식으로 설계되고, 필요할 때마다 생산될 것입니다. 세라믹의 우수한 특성과 3D 프린팅의 유연성이 결합되어, 엔지니어링 과제를 해결하고 새로운 제품을 가능하게 하는 혁신이 계속될 것입니다. 우리는 제조 분야에서 세라믹 혁명의 초기 단계를 목격하고 있습니다. 이는 오랜 역사의 세라믹 소재가 21세기 디지털 제작과 만나 강력한 시너지를 일으키며, 항공우주, 에너지, 헬스케어, 전자 등 다양한 분야의 발전을 이끌 것입니다. 업계 리더와 연구자들의 기대감은 분명한 신호입니다 – 세라믹 3D 프린팅의 진정한 전성기는 아직 오지 않았습니다. ^[120], ^[121]

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