바이오인

의료용 3D 프린팅 기술 동향

이동진(인하대학교)

요약문

1980년대에 개발된 3D 프린팅은 컴퓨터 생성 모델을 기반으로 재료를 적층하여 원하는3차원 모형의 제품을 제조하는 기술이다. 이를 통해 기존의 제조기술(금형, 가공)로 제작하기어려운 복잡한 제품을 제작할 수 있어 다양한 산업(기계, 항공우주, 자동차, 전자, 의료등)에서 영향력을 키워오고 있다. 특히, 다품종/ 소량생산에 적합한 특징을 가지고 있어환자맞춤형 제품이 필요한 의료분야에서의 역할이 점점 더 중요해지고 있다. 일반적으로의료용 3D 프린팅 기술의 주요 응용 분야는 시뮬레이터/ 수술 가이드, 맞춤형 의료보형물,조직 재생용 지지체, 바이오프린팅(조직/ 장기)으로 분류할 수 있다. 본 보고서는 최신 문헌및 기존의 동향 보고서를 기반으로 의료용 3D 프린팅 핵심 기술, 주요 적용 분야 및 사례,국내외 시장 및 업체 현황에 대해 다루고자 한다.

Key Words: Medical 3D printing, Simulator, Implant, Scaffold, Bioprinting

[목  차]

1. 서론

2. 의료용 3D 프린팅 개요 

  2.1. 기술 분류 

  2.2. 의료용 3D 프린팅 프로세스 

  2.3. 기술 발전 동향 

  2.4. 오픈소스 툴

3. 의료용 3D 프린팅 주요 응용 분야 

  3.1. 시뮬레이터/ 수술 가이드 

  3.2. 맞춤형 의료보형물 

  3.3. 조직 재생용 지지체 

  3.4. 바이오프린팅(조직/ 장기)

4. 국내외 시장 동향 

  4.1. 세계 시장 동향

  4.2. 국내 시장 동향 

  4.3. 세계 주요 기업 

  4.4. 국내 주요 기업

5. 결론

6. 참고문헌

1. 서론

4차 산업혁명 핵심기술 중의 하나인 3D 프린팅은 사물인터넷, 빅데이터 등을 통한 제조업디지털화를 견인하고, 신속하고 다양한 수요변화에 대응하는 스마트 팩토리의 핵심 구성 요소로각광받고 있다 [1]. 전통적인 생산방식과 비교해 생산비용 및 제작 기간을 절감할 수 있는 3D프린팅 기술은 기계, 항공우주, 자동차, 전자, 의료 등 다양한 분야에서 존재감을 키워오고 있으며,특히 다품종/ 소량생산에 적합한 특징을 가지고 있어 환자맞춤형 제품이 필요한 의료분야에서수요가 증가할 것으로 기대된다 [2, 3].

기존 의료기기 제조기술은 대량생산 시스템의 특성상 다양성을 추구하기 어려워 임상적으로질병 변이가 다른 질환에 사용되는 의료기기 생산 및 다공성 구조를 포함한 복잡한 형상 제작에적합하지 않다. 이에 비해 3D 프린팅 기술은 금속, 세라믹, 폴리머, 생체재료 등을 적층제조(additivemanufacturing, AM)하여 원하는 3차원 물체를 제조하여 형상에 제한이 없고, 재료 손실을 줄여 생산비용이 절감되며, 제작 기간이 단축되어 생산 효율성이 향상된다. 또한, CT, MRI, 초음파, X-ray 등의의료영상을 기반으로 개별 환자 맞춤형 보형물, 인공관절, 임플란트, 시뮬레이터 등의 개발이가능하여 의료의 질 향상과 정밀 의료 구현을 도모할 수 있다 [2]. 의료용 3D 프린팅에 관한연구개발은 활발히 진행되고 있으며 관련 논문 수는 2002년 8편에서 2018년 2,906편으로 급격하게증가하였다 [17].

본 동향 보고서에서는 의료용 3D 프린팅 핵심 기술, 주요 적용 분야 및 사례, 국내외 시장및 업체 현황에 대해 다루고자 한다.

2. 의료용 3D 프린팅 개요

2.1. 기술 분류

3D 프린팅의 핵심 개념이 개발된 1980년대에 이후, 다양한 재료의 형태(액체, 필라멘트,분말, 시트 등)를 이용한 층별 인쇄를 기반으로 다양한 AM 기술이 개발되었다. 현재 ISO/ASTM52900 표준에 따라 7가지 AM 기술 방식이 존재한다 [4, 5]. 그림 1과 표 1은 각각의 기술 방식에대한 개념도 및 특성 비교표를 나타낸다.

그림 1. 3D 프린팅 기술 방식.

(a) 접착제 분사(Binder jetting). (b) 에너지 직접 조사(Direct energy deposition). (c) 재료 압출(Materialextrusion). (d) 판재 적층(Sheet lamination). (e) 재료 분사(Material jetting). (f) 광 경화조형(Stereolithography). (g) 분말 적층 용융(Powder bed fusion).

...................(계속)

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