3D 프린터는 가격이 어느 정도 되나요?

오늘날 가장 많이 사용되는 3가지 플라스틱 3D 프린팅 공정인 용융 적층 모델링 방식(FDM), 광경화성 수지 조형 방식(SLA), 선택적 레이저 소결 방식(SLS)을 자세히 살펴보겠습니다.

각 3D 프린팅 기술에는 장단점이 있습니다. 다음은 간단한 비교를 위한 인포그래픽입니다.

최근 몇 년간 3D 프린터 가격이 큰 폭으로 하락하면서 오늘날에는 세 가지 기술 모두 컴팩트하고 저렴한 시스템으로 이용할 수 있습니다.

일반적으로 FDM 3D 프린터는 비교적 간단한 프로토타입한 한정 수량으로 프린팅하는 경우 적은 비용으로 파트를 제작할 수 있습니다. SLA 레진 3D 프린터는 더 높은 해상도와 우수한 품질을 얻을 수 있고, 3D 프린팅 소재를 다양하게 이용할 수 있다는 점이 약간의 프리미엄입니다. 하지만 번거로운 후처리 작업을 수월하게 진행할 수만 있다면 복잡한 설계나 보다 큰 규모의 일괄 생산의 경우, 다른 기술과 차이가 줄어들어 차별점이 사라집니다. 마지막으로, SLS 3D 프린팅은 고품질의 기능성 파트를 대량으로 생산할 수 있는 공정 중 가장 경제적입니다.

기반 기술이 다른 3D 프린터별로 전체 비용을 제대로 파악하려면 단순히 권장 소비자 가격만 비교해서는 안 됩니다. 3D 프린팅 재료와 인건비는 응용 분야와 제작 필요 요건에 따라 파트당 비용에 상당한 영향을 미치고 프린터 가격만으로는 3D 프린터를 유지하는 데 드는 총 비용 및 파트당 생산 비용을 정확히 알 수 없기 때문입니다.

각 공정별로 기타 모든 요인과 비용을 살펴보겠습니다.

융합 필라멘트 제조(Fused Filament Fabrication, FFF)라고도 하는 FDM 프린팅은 열가소성 필라멘트를 용융 및 압출하여 파트를 제작하는 3D 프린팅 방법으로, 프린터 노즐이 빌드 영역을 레이어별로 증착합니다.

FDM은 취미용 3D 프린터의 등장에 힘입어 소비자 수준에서 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 기술이 되었습니다. 그렇지만 전문 산업용 FDM 프린터를 선호하는 전문가도 많습니다.

가격대가 가장 저렴한 축에 드는 3D 프린터는 거의 대부분 FDM 프린터입니다. 가장 저렴한 보급형 DIY FDM 3D 프린터 키트의 가격은 최저 약 $200부터 시작합니다. 그렇지만 보급형 모델 대부분은 프린터 조립과 조정, 보정에 상당한 시간을 소비해야 하는 일종의 장난감 또는 DIY 프로젝트 자체에 가깝습니다. 프린팅 품질은 각 단계를 얼마나 성공적으로 수행하는가에 크게 좌우되지만, 이러한 장비를 계속 운용하려면 수리와 정기적인 유지관리를 수행해야 하므로, 엔지니어링 학위를 (취득 중이거나) 취득하고 많은 시간과 인내심을 가진 사람에게만 권합니다.

가격대가 약 $500~$1,500인 취미용 FDM 3D 프린터는 키트나 조립된 형태로 구매할 수 있으며, 가장 저렴한 3D 프린터들에 비해 번거로움은 약간 덜하지만 단점은 여전히 다양하게 존재합니다. 이 범위의 최상위급 모델은 PLA와 같은 저온 재료 이상으로 더 큰 빌드 공간과 더 많은 재료 옵션을 제공합니다.

프로페셔널 FDM 3D 프린터는 약 $2,500부터, 대형 프로페셔널 FDM 프린터는 약 $4,000부터 시작하는 반면, 산업용 고급 FDM 프린터는 $10,000를 훌쩍 넘습니다. 이런 프린터는 대부분 조립 및 보정된 상태로 출고되거나 자동 보정 기능을 갖추고 있습니다. 이 범주의 프린터는 우수한 프린팅 품질, 폭 넓은 재료 범위, 대규모 빌드 볼륨과 탁월한 안정성을 모두 갖춰 사용과 유지 관리가 더 쉽습니다. 저가 프린터와 달리 전문가용 3D 프린터 제조업체는 고객 지원 서비스를 제공하므로 문제 해결이 쉽습니다.

FDM 3D 프린터의 소재 비용을 살펴보면, 표준 및 엔지니어링 필라멘트는 대부분 kg당 약 $50~150, 서포트 구조용 소재는 kg당 $100~200입니다. 더 저렴한 대안용 소재를 사용할 수 있지만, 그만큼 품질이 떨어지기 쉽습니다.

마지막으로, FDM 프린팅은 노동 집약적 공정이 될 수 있습니다. 특히 복잡한 모델 설계의 경우, 프린팅에 성공하려면 서포트 구조가 필요한데 이러한 서포트 구조는 수작업으로 분리해야 합니다. 수용성 소재로 서포트 구조를 만드는 경우 용해하여 제거할 수 있습니다. 고품질 마감을 얻고 적층 흔적을 없애려면, 샌딩과 같은 후처리 공정을 수작업으로 진행해야 합니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린터는 레이저로 광중합(photopolymerization)이라는 프로세스를 진행하여 액체 레진을 경화 플라스틱으로 경화합니다. 광경화성 수지 조형 방식(SLA)는 높은 해상도, 정밀도 및 재료의 다양성으로 인해 전문가들 사이에서 가장 인기 있는 프로세스 중 하나입니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 파트는 모든 3D 프린팅 기술 중에서 정확도가 가장 높고, 디테일이 가장 정교하게 표현되며, 표면 마감이 가장 매끄럽지만, 광경화성 수지 조형 방식(SLA)의 주요 이점은 다목적성에 있습니다. SLA 레진을 배합하면 표준용, 엔지니어링용, 산업용 열가소성 플라스틱의 특성과 일치하는 광범위한 광학적, 기계적, 열적 특성을 얻을 수 있습니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 기술은 이전에는 $200,000가 넘는 산업용 대형 복합 3D 프린터에서만 사용할 수 있었지만, 이제 SLA 공정을 훨씬 더 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다. 이제 기업이 단 $2,499에 Formlabs Form 3+ 프린터를 도입하여 산업용 품질을 갖춘 SLA 프린팅 기술을 이용할 수 있습니다. 대형 포맷 레진 3D 프린터 Form 3L은 가격이 $8,999에서 시작합니다.

SLA 레진 3D 프린터는 조립과 보정 작업이 완료된 상태로 제공됩니다. 생산 공정에 사용하기에 안정적이며 유지보수 작업이 거의 필요하지 않은 전문가용 장비입니다. 또한 고객 지원을 통해 예기치 않은 문제가 발생할 경우 문제를 손쉽게 해결할 수 있습니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 레진의 재료 비용을 살펴보면, 대부분의 표준 및 엔지니어링 레진의 경우 L당 약 $149~200입니다.

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 프린터는 사용이 간편하며 세척 및 후 경화 작업과 같은 워크플로의 많은 단계를 대부분 자동화하여 인건비를 절감할 수 있습니다. 제작한 파트는 마감 품질이 뛰어나며, 간단한 후처리 작업만으로 서포트 구조의 흔적을 지울 수 있습니다.

SLS 3D 프린터는 고출력 레이저를 사용하여 폴리머 분말의 작은 입자를 용융하여 융합합니다. 융합되지 않은 분말이 프린팅 공정 중에 파트를 지지하며 별도의 서포트 구조가 필요하지 않으므로 SLS 프린팅 방식은 내부 기능, 언더컷(undercut), 박벽, 네거티브 피처(안으로 함몰된 구조)를 비롯하여 기하학적 구조가 복잡한 파트를 제작하기에 안성맞춤입니다.

SLS 프린팅으로 생산된 파트는 강도가 사출 성형 파트와 유사하며 기계적 특성이 우수합니다. 따라서 SLS는 산업 응용 분야에서 가장 일반적인 플라스틱 3D 프린팅 공정입니다.

SLA 방식과 마찬가지로 SLS 프린팅 방식도 이전에는 최저 약 $200,000부터 시작하는 고가의 대형 복합 3D 프린팅 시스템을 보유해야만 사용할 수 있었습니다. 하지만 Formlabs의 Fuse 1+ 30W SLS 프린터가 출시되면서 기업들은 이제 최저 $24,999, 후처리와 분말 회수 시스템을 포함한 전체 설치 비용을 고려할 경우, $29,743에 산업용 SLS 프린터를 구비할 수 있게 되었습니다.

SLA 프린터와 마찬가지로 SLS 프린터도 조립과 보정 작업이 완료된 상태로 제공됩니다. 24시간 연중무휴 가동할 수 있도록 우수한 안정성을 지니며 고급 교육 및 신속한 고객 지원이 제공됩니다.

SLS 프린팅에 사용되는 나일론 재료는 kg당 약 $100입니다. SLS는 지지대를 필요로 하지 않고 융합되지 않은 분말을 재사용할 수 있으므로 재료 비용을 절감할 수 있습니다.

SLS 방식의 경우, 파트의 품질이 우수하고 간단한 청소만 하면 마무리 되므로 생산 환경에서 노동 집약도가 가장 낮은 플라스틱 3D 프린팅 공정이라 할 수 있습니다.

플라스틱을 넘어서서 금속 3D 프린팅에 사용할 수 있는 3D 프린팅 공정은 다양합니다.

• 금속 FDM

금속 FDM 프린터는 기존 FDM 프린터와 유사하게 작동하지만 폴리머 결합제로 고정된 금속봉을 압출합니다. 완성된 '그린(green)' 파트는 이어서 가마에서 소결하여 결합제를 제거합니다.

• 선택적 레이저 용융 방식(SLM) 및 직접 금속 레이저 소결 방식(DMLS)

SLM과 DMLS 프린터는 SLS 프린터와 비슷하게 작동하지만 폴리머 대신 레이저를 사용하여 금속 분말 입자를 층별로 융합시킵니다. SLM 및 DMLS 3D 프린터는 강력하고 정확하며 복잡한 금속 제품을 만들 수 있으므로 항공 우주, 자동차 및 의료 응용 분야에 이상적입니다.

$100,000~$1,000,000에 육박하던 금속 3D 프린터 가격이 많이 하락하기는 했으나, 금속 3D 프린터 시스템은 여전히 대부분의 기업에서 구비하기에 부담스러운 가격입니다.

대안인 SLA 3D 프린팅은 기존 방법보다 더 짧은 시간에 자유자재로 디자인할 수 있으며 더 저렴한 비용으로 금속 파트를 생산해내는 주조 워크플로에 잘 어울립니다.

다양한 플라스틱과 금속 3D 프린팅 공정에는 나름의 고유한 특성이 있어 다양한 응용 분야에 적합합니다. 간단히 내용을 살펴보세요.

파트당 비용을 계산하려면 기기 소유 비용, 자재 비용 및 인건비를 고려해야 합니다. 이러한 각 비용 구성 요소에 영향을 미치는 요인 및 대체 생산 방법을 평가하고 숨겨진 비용을 파악하기 위한 질문을 이해하면 도움이 됩니다.

3D 프린터 구입 가격, 서비스 계약, 설치 및 유지 보수와 같은 고정 비용이 기기 소유 비용을 구성합니다. 이러한 비용은 3D 프린터를 유휴 상태로 두는지 아니면 일주일에 수십 개씩 파트를 생산하며 사용하는지와 관계없이 발생합니다.

기기 수명 주기 동안 예상되는 고정 비용을 모두 더한 후 기기 소유 비용 총액을 향후 프린터로 제작할 파트 수로 나눕니다. 일반적으로, 3D 프린터의 생산성과 활용도가 높을수록 파트당 기기 소유 비용은 낮아집니다.

최근 몇 년 동안 데스크탑 3D 프린터의 발전으로 인해 기기 소유 비용이 크게 감소했습니다. 기존 산업용 3D 프린터보다 10~100배 낮은 가격과 수명 주기 동안 수천 개의 파트를 생산할 수 있는 능력을 고려할 때 기기 보유 비용은 무시해도 될 만큼 낮아질 수 있습니다.

고려할 질문:

• 기기 비용 외에 설치, 교육 또는 추가 초기 비용이 드나요?

• 서비스 의무 계약이 있나요? 의무 계약에 무엇이 포함되나요?

• 기기 이외에 최종 파트를 제작하는 데 필요한 부속품과 공구에는 어떤 것이 있나요?

• 정상 작동 범위 내에서 기기의 유지 관리 요건은 무엇인가요? 연간 예상 유지비는 얼마인가요? 생산량이 증가하면 어떻게 변하나요?

파트 제작에 필요한 3D 프린팅 재료 및 기타 소모품은 가변 비용입니다. 이러한 비용은 파트 생산 수량에 따라 크게 달라지지만,

3D 프린터로 단일 파트를 만드는 데 필요한 재료 양을 계산한 후 여기에 재료 비용을 곱하여 산정할 수 있습니다. 필요한 폐기물 및 기타 소모품을 계산합니다. 기기 소유 비용은 제작량이 증가함에 따라 감소하며, 3D 프린팅에 사용되는 재료 비용은 빠르게 증가세가 꺾이는 경향이 있습니다.

3D 프린팅의 소모품 비용은 다양하므로 주어진 파트를 만드는 데 어떤 재료가 필요한지 명확히 파악하고 있어야 합니다. 또한 일부 3D 프린터에는 특정 기업의 독점 재료만 사용할 수 있으므로 타사 재료를 사용할 수 있는 옵션이 제한됩니다.

고려할 질문:

• 각 3D 프린팅 재료의 가격은 얼마인가요?

• 특정 파트를 만들려면 얼마나 많은 재료(폐기물 포함)가 필요한가요?

• 재료의 유통기한은 얼마나 되나요?

• 파트를 만드는 데 필요한 다른 소모품이 있나요?

• 타사 재료를 사용하여 기기를 작동할 수 있나요?

3D 프린터로 전통적인 제조 방식의 복잡한 워크플로를 대체하고 상당한 시간 절약 효과를 얻을 수 있지만, 3D 프린팅 기술에 따라 일부 방식은 여전히 상당히 노동 집약적인 공정이 될 수 있습니다.

전문 데스크탑 3D 프린터는 일반적으로 사용 편의성에 최적화되어 있습니다. DIY 3D 프린터와 취미용 프린터는 종종 원하는 설정을 입력하는 데 많은 세부 조정 작업이 수반되곤 합니다. 반면 전통적인 산업용 기기는 정기적인 유지보수 또는 재료 변경 시 숙련된 작업자를 필요로 하며 이 과정에서 시간이 많이 소모될 수 있습니다.

후가공 워크플로는 3D 프린팅 공정에 따라 다르지만, 대부분의 경우 파트 세척과 서포트 구조 분리 또는 잔여 소재 제거 작업이 포함됩니다. 예를 들어 Form Wash와 Form Cure는 Formlabs SLA 3D 프린터의 세척 및 후처리 워크플로를 단순화하고 Fuse Sift는 Fuse 시리즈 SLS 프린터의 턴키 후처리와 분말 회수 시스템으로 사용됩니다.

SLA 및 SLS와 같은 고급 공정에서는 고품질 파트를 얻기 위해 시간이 많이 소요되는 단계가 필요하지 않습니다. 하지만 FDM 파트의 경우, 품질을 개선하고 적층 흔적을 제거하기 위해 시간이 많이 걸리는 후처리를 수작업으로 진행해야 합니다.

고려할 질문:

• 파트 생산을 위한 전체 워크플로는 어떻게 되나요? 프린트 설정, 재료 변경 및 파트 후가공에 필요한 구체적인 단계는 어떻게 되나요?

• 특정 파트를 후가공하는 데 얼마나 시간이 걸리나요?

• 이러한 작업 중 일부를 자동화하는 데 사용할 수 있는 도구나 기기가 있나요?

가끔씩만 3D 프린팅 작업이 필요하며 제작할 파트가 크거나 비표준 재료를 사용해야 하는 경우, 전문업체 또는 연구소에 외주를 맡기는 것이 좋습니다. 이러한 전문업체는 일반적으로 SLA, SLS, FDM, 금속 3D 프린터 등 다양한 3D 프린터를 구비하고 있습니다. 또한 전문업체는 다양한 소재에 대한 조언을 제공하고 디자인 또는 고급 마감 기법 등 부가 가치 서비스를 제공할 수 있습니다.

외주 제작의 주요 단점은 비용과 리드 타임입니다. 3D 프린팅의 가장 큰 장점 가운데 하나는 기존 제조 방식에 비해 속도가 빠르다는 점입니다. 파트를 외주업체에 맡기게 되면, 도착까지 한 주 또는 몇 주가 걸리게 되고 생산 속도는 급속하게 느려집니다. 수요와 생산이 증가함에 따라 외주 제작 비용도 빠르게 증가합니다.

데스크탑 3D 프린터는 신속히 파트가 필요할 때 적합합니다. 파트 수와 출력량에 따라 단 몇 달 안에 전문가용 3D 프린터에 대한 투자금을 모두 회수할 수도 있습니다. 데스크탑 및 벤치톱 기기를 갖추면 내 비즈니스에서 필요로 하는 생산 능력만큼만 비용을 지불할 수 있으며, 3D 프린터를 대규모로 구비하느라 큰 금액을 투자할 필요 없이 수요 증가에 맞춰 적정 유닛을 추가함으로써 생산 능력을 확장할 수 있습니다. 여러 대의 3D 프린터를 사용하면 다른 재료로 파트를 동시에 프린팅할 수 있는 유연성도 생깁니다. 전문업체는 대형 파트가나 비일반적인 재료가 사용되는 파트 제작 시 이 워크플로를 유연하게 보완하여 활용할 수 있습니다.

투자비, 재료비, 인건비 등은 비교적 쉽게 계산할 수 있습니다. 그러나 계량화하기 어렵지만 비즈니스에 영향을 미치는 간접 비용 및 기타 요인은 어떨까요? 데스크탑 3D 프린팅을 외주 제작 또는 기타 제작 방법과 비교할 때 고려해야 할 몇 가지 핵심 사항을 살펴보겠습니다.

시간 절약: 제품을 몇 개월 더 빨리 시장에 출시할 수 있다면 어떨까요? 또는 제품 리드 타임을 며칠 또는 몇 주 단축할 수 있다면 어떨까요? 3D 프린팅 기술은 기존 시제품 제작 공정 및 생산 워크플로를 단순화함으로써 시간을 절약하고 경쟁업체를 선도하는 데 도움이 됩니다.

더 나은 결과: 3D 프린팅 기술을 통해 더 많은 반복 작업을 진행하고, 실패를 더 빠르게 파악하며, 더 나은 최종 제품을 얻을 수 있습니다. 또한 설계 결함을 조기에 발견하여 수정하면, 전체 설계를 수정하거나 생산 도구를 변경하는 등 더 큰 비용이 드는 상황을 방지할 수 있습니다.

소통: 고품질 시제품과 파트를 제시하면 고객, 클라이언트, 공급업체 및 기타 이해 관계자와 더 효율적으로 소통할 수 있습니다. 혼선 및 실수로 인한 비용 낭비 방지

지적 재산 보호: 민감한 정보를 다루시나요? 파트를 사내에서 자체 제작하면 지적재산권(IP)을 제3자에게 넘기지 않아도 되므로 정보가 유출되거나 지적 재산이 도난당할 위험이 줄어듭니다.

파트당 비용, 리드 타임을 계산하고 대안을 비교함으로써 비즈니스에 적합한 솔루션인지 여부를 파악하는 작업은 보통 정교한 스프레드시트를 작성하고 제조업체가 굳이 밝히지 않는 숨겨진 정보까지 모두 수집해야 하므로 상당히 번거롭습니다.

이러한 귀찮은 작업 없이 간단한 대화형 3D 프린팅 비용 계산기를 사용하여 Formlabs 3D 프린터를 사용했을 때 3D 프린팅 비용과 리드 타임을 계산하고 다른 제작 방법과 시간 및 비용 절감 효과를 비교해보세요.