적층 제조의 사라지는 비용 프리미엄: 지난 10년간의 생산이 밝혀낸 사실

2025년 9월 | 읽기 시간: 5분

2015년, 새로운 3D 프린팅 고관절 임플란트가 모든 환자를 위한 대체품이 아니라 뼈의 질이 손상된 환자를 위한 맞춤형 솔루션으로 의료 시장에 등장했습니다. 실제 뼈 스캔에서 추출한 다공성 티타늄 격자로 설계된 이 임플란트는 기존 디자인에 비해 탁월한 골유착력을 제공했습니다. 당시 적층 제조(AM)는 여전히 신흥 기술로 여겨졌고, 높은 비용과 틈새 애플리케이션이 많았습니다. 그러나 10년이 지난 지금, 이 임플란트는 표준 시술에 사용되고 외과의와 병원 모두의 신뢰를 받는 주류 옵션이 되었습니다.

특수 제품에서 표준 제품으로의 전환은 AM 자체의 광범위한 진화를 반영합니다. 공정과 경제성이 안정화되는 경향이 있는 기존 제조 기술과 달리 적층 제조는 여전히 역동적입니다. 기반 기술인 직접 금속 레이저 고형화(DMLS)는 속도, 품질 및 비용 효율성을 최적화하는 제조업체의 능력과 마찬가지로 지속적으로 개선되고 있습니다. 그 결과 부품당 비용이 지속적으로 감소하여 연속 생산이 가능한 범위를 재정의하고 있습니다.

스페셜티에서 스탠다드로

초기에는 고급 뼈 통합 특성으로 인해 프리미엄 제품으로 자리 잡은 3D 프린팅 임플란트는 상당한 기능적 이점을 제공했습니다. 적층으로 제조된 격자 구조는 뼈의 형상과 일치하여 몇 주 내에 유합이 시작되고 자연 뼈의 강도를 모방할 수 있습니다. 반면, 많은 임플란트에서 여전히 일반적으로 사용되는 기존 기계 가공 부품에 적용된 열 스프레이 코팅은 다공성을 생성하지만 AM 기반 설계의 구조적 연속성 및 생물학적 성능이 부족합니다.

이러한 장점에도 불구하고, 3D 프린팅으로 제작된 임플란트는 비용에 의해 제한되는 경향이 있었습니다. 그러나 3D 프린팅 기술이 1세대 단일 레이저 시스템에서 오늘날의 듀얼 레이저 EOS M 290 같은 고급 플랫폼으로 발전하고 제조업체가 제작 설정, 지원 전략, 파우더 처리 및 후처리 워크플로에 대한 심층적인 경험을 쌓으면서 비용이 크게 떨어지기 시작했습니다. 멀티 레이저 시스템으로 전환하지 않더라도 처리량, 부품 품질, 불량품 감소가 개선되면서 경제성이 의미 있는 방식으로 변화했습니다.

임플란트 그 이상의 제조 이점

3D 프린팅의 주요 강점 중 하나는 한 번의 빌드 작업으로 매우 복잡한 형상을 제작할 수 있어 기존 방식에 필요한 많은 노동 집약적인 단계를 제거할 수 있다는 점입니다. 다공성 외부 셸과 임플란트의 견고한 구조 코어가 함께 프린팅되어 하나의 모놀리식 구성 요소를 형성합니다. 따라서 레이어드 또는 코팅된 임플란트에서 흔히 볼 수 있는 박리의 고장 위험을 없애고 장기적인 내구성을 보장합니다.

반복성과 품질 관리도 크게 개선되었습니다. 열 스프레이는 일관성이 없고 미세 구조 수준에서 모니터링하기 어려운 반면, DMLS는 기공 크기, 분포 및 전체 부품 형상을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 엄격한 공정 제어와 검증된 파라미터 세트를 통해 오늘 프린트된 3D 프린팅 부품은 장비 운영자에 관계없이 몇 년 후 생산된 부품과 동일할 것으로 예상됩니다.

또한 적층 제조의 노동력 수요는 꾸준히 감소하고 있습니다. 완전히 "한번 설정하고 잊어버리는" 방식은 아니지만, DMLS 3D 프린팅의 무인 특성 덕분에 제조업체는 사람의 개입을 비례적으로 늘리지 않고도 규모를 확장할 수 있습니다. 열처리, 파우더 제거, 서포트 분리와 같은 후처리 단계를 신중하게 최적화하면 시간이 지남에 따라 적층 가공의 비용 효율성이 더욱 높아집니다.

경제 변화

한때 특수 임플란트였던 이 임플란트의 채택이 증가함에 따라 생산용 적층 제조를 모색하는 모든 제조업체에게 중요한 교훈을 강조합니다. 비용 프리미엄은 일시적이며 많은 기술의 초기 도입 단계에서 흔히 나타나는 현상이라는 것입니다. 특히 제품이 초기 비용 문제를 능가하는 엔지니어링 및 성능상의 이점을 제공하는 경우에는 일시적인 경우가 많습니다. 3D 프린팅으로 생산된 임플란트가 주목을 받으면서 병원에서는 재고의 복잡성을 줄이기 위해 이를 표준화하기 시작했습니다. 외과의사들 또한 3D 프린팅의 우수한 성능과 경쟁력 있는 가격을 알게 되면서 표준 시술에 3D 프린팅 옵션을 선택하는 데 더욱 익숙해졌습니다.

이러한 모든 누적된 변화는 지속적인 개선으로 이어집니다: 기계 기능, 프로세스 개발, 사용자 경험 등 모든 면에서 지속적으로 개선됩니다. 적층 가공 공정은 여전히 기존 방식에 비해 초기 투자 비용이 높거나 학습 곡선이 길지만, 그 보상은 상당할 수 있습니다. 많은 경우, 비용과 생산 장벽이 낮아지면서 고급 솔루션으로 시작했던 것이 기본 선택이 되는 경우가 많습니다.

앞으로의 전망

적층 제조는 만능 솔루션이 아닙니다. 실제로 많은 적층 제조 어셈블리는 여전히 적절한 경우 기존 방식으로 제조된 구성 요소를 통합합니다. 그러나 적합한 애플리케이션, 특히 복잡한 형상, 생물학적으로 영감을 받은 디자인 또는 성능에 중요한 통합과 관련된 애플리케이션의 경우 적층 가공은 시간이 지날수록 더욱 강력해지는 가치 제안을 제공합니다.

지난 10년간의 AM은 미래 지향적 사고가 성과를 거둔다는 사실을 입증했습니다. 제품 팀이 적층 가공이 시간이 지남에 따라 비용과 효율성을 개선할 수 있는 가능성을 고려하면 틈새 시장에 머물지 않아도 되는 솔루션의 문이 열립니다. 대신 올바른 전략을 세우면 오늘의 특수 부품이 내일의 표준이 될 수 있습니다.

EOS의 오랜 직원인 에버리 드월의 이중 고관절 치환 수술에 사용된 3D 프린팅 임플란트에 대한 자세한 내용은 새로운 사례 연구를 참조하세요.