Figure 4® 기술을 통한 빠른 부품 교체

 

기술 연구, 개발 및 전환 분야에서 세계적으로 인정을 받고 있는 데이톤 대학 연구소(UDRI)는 중요도가 낮은 부품군에 적합한 신규 프로세스 기술(Emerging Process Technology for Low Criticality Part Families)이라는 주제로 수상 경력을 가진 세 가지 America Makes MAMLS 프로젝트 중에서 한 가지를 진행 중입니다. 

 

특히 3D Systems의 Figure 기술로 구현된 적층 제조 프로세스인 "DLP를 통한 빠른 부품 교체"에 대해 연구하고 있습니다. 

 

이번 연구의 목적에 따라 중요도가 낮은 부품으로는 전기 커넥터, 노브, 탄성 그로밋, 스페이서 등이 있으며 각각 항공기에서 기능적 용도로 사용되고 있습니다.

 

UDRI와 3D Systems는 MAMLS 프로그램 1단계와 2단계에도 참여했습니다. 

 

두 단계가 지속성에 초점을 맞추는 것은 비슷하지만 핵심 주제는 서로 달랐습니다. 

 

각 프로젝트마다 서로 독립된 것은 사실이지만 이전 두 단계가 3단계를 지체없이 시작할 수 있는 기초를 마련하였을 뿐만 아니라 UDRI와 3D Systems가 ALC의 작업 방식과 요건을 실질적으로 이해하는 데 큰 역할을 했습니다. 

 

그 밖에도 1단계와 2단계는 다양한 부품마다 적층 제조 비즈니스 사례를 찾는 데 도움이 되어 어떤 부품을 쉽게 공급하거나 공급할 수 없는지, 그리고 어떤 경우에 적층 제조를 사용하는 것이 좋은지 밝혀내는 데 기여했습니다.

기존 항공기라면 제조 장비의 노후화, 높은 제작 비용, 소량 요구, 정품 툴링의 단종, 부실한 설명서, 그 밖에 가용성 관련 문제 등으로 생산이 중단된 부품에서 적층 제조 비즈니스 사례가 해답이 될 수 있습니다. 

 

Figure 4 같은 새로운 기술에서 구현되는 부품 교체 속도는 미공군 같이 전략적 지속성 이니셔티브를 추진하는 기관에게 기회가 될 수 있습니다.

 

UDRI와 협업 기업들은 앞으로 2년간 이번 연구 프로젝트를 진행하면서 Figure 4가 항공기 지속성이라는 큰 그림에 얼마나 적합한지 밝혀내기 위해 노력할 것입니다.

 

 

 

 

 

속도의 필요성

3D Systems의 Figure 4는 비접촉식 멤브레인을 프로젝터 기반 이미지와 함께 사용하는 모듈식 제조 프로세스입니다. 

 

Figure 4는 툴패스 기반 적층 제조 기술과 달리 정밀한 해상도, 평활한 표면, 생산 소재의 화학 반응, 빠른 프린트 속도를 유지하면서 단일 투사를 통해 전체 부품 단면을 제조합니다. 또한 Figure 4는 모든 Figure 4 소재마다 6시그마 반복성(Cpk > 2)을 구현하여 대부분 제조 과정에서 언제든지 3D 프린팅 기술 사용이 가능합니다.

 

기하형상 정확도와 함께 프린트 속도와 소재 적합성도 중요합니다. 

 

1일 맞춤형 정비 작업에 대한 전망은 항공기 준비 상태와 가용성을 개선하여 당일에 사용할 수 있다는 점에서 매우 밝습니다. 

 

하지만 UDRI는 이러한 역량을 기념하기 앞서 잠재적 문제를 체계적으로 찾아 해결하여 USAF를 비롯한 기타 DoD(국방부) 기관 등에서 Figure 4 기술을 도입할 수 있는 기틀을 마련하는 데 박차를 가하고 있습니다.

 

 

 

 

DLP 전환을 위한 과학적 접근 방식

 

 

프로그램에서 가장 먼저 하는 일은 테스트할 부품을 찾아 각 부품에서 필요한 소재 사양을 간략히 나타내는 작업입니다. 

 

UDRI는 스캐닝 역설계 소프트웨어인 Creaform HandyScan을 사용해 3D 스캔에서 CAD에 이르는 워크플로를 따라 부품을 디지털화하여 프린팅 파일을 준비합니다. 

 

이후 프린트를 마치면 소재 테스트가 시작됩니다. Osborn 박사의 예상에 따르면, 이번 연구는 6개월이 지나면 유용한 데이터를 쏟아내기 시작해 프로젝트를 마치는 대로 미공군에게 최종 보고서와 추천서를 제출하면서 종료됩니다.

 

현재 이러한 응용 분야에서는 Figure 4 기술과 관련하여 알려진 것이 많지 않지만 이 기술의 속도와 기하형상 공차는 엄청난 비전을 제시하고 있습니다. 

 

UDRI와 협업 기업은 이번 프로그램에서 과학의 힘을 활용해 빠른 부품 교체를 실현할 계획입니다.

 

 

 

미공군(USAF)의 지속성 임무는 기존 항공기, 시스템, 장비들이 대부분 계속해서 노후화되면서 점차 어려워지고 있습니다. 이러한 문제를 해결하려면 빠르고, 안정적이고, 지속적인 유지보수 솔루션이 필요합니다. 

 

업계를 앞서가는 선두 기업들과 연구 기관들은 기존 지속성 솔루션을 넘어 새로운 기술에서 기회를 엿보고 있습니다. 

 

이러한 상황에서 3D Systems의 적층 제조를 이용한 빠른 부품 교체는 진지하게 평가했을 때 필요할 경우에 제조하여 재고를 관리한다는 점에서 매력적인 솔루션일 수 밖에 없습니다.

적층 제조(AM)를 비롯한 3D 프린팅 기술 연구, 탐구, 개발 및 혁신 분야에서 미국의 최고 협업 파트너인 America Makes는 전환이 필요한 초기 지속성 옵션을 찾아 심사하는 이니셔티브를 이끌고 있습니다.

 

America Makes는 현재 “저비용 지속성을 위한 첨단 제조 기술의 성숙화(MAMLS)" 프로그램에 따라 공장 효율 개선을 위한 응용 연구 및 개발 프로그램 부문과 USAF의 전략적 준비 태세를 유지하기 위한 공군 군수 단지(ALC) 부문에서 Project Call 3단계를 진행 중입니다.

 

영상으로 확인하기(클릭)

 

Figure 4® 3D 프린터는 스웨덴의 디자인 업체 Splitvision에 정밀성과 생산성을 더해 주었습니다.

Splitvision은 북유럽 산업 디자인 업체로 Figure 4 3D 프린팅 기술을 채택했습니다.

 

 

 

스톡홀름에 본사를 둔 제품 디자인 업체인 Splitvision Design은 3D Systems의 Figure 4® Standalone 3D 프린터에 투자한 최초의 북유럽 회사 중 하나입니다. 

 

이러한 투자를 통해 이 회사는 이제 연속 생산으로 이동하기 전에 놀라운 정확도로 피팅과 어셈블리를 평가할 수 있습니다. 동시에 이 회사는 Figure 4 Standalone으로 원형제작 시 생산성이 높아졌습니다.

약 30년 전 회사가 창립된 후 Splitvision Design(창립 당시 회사명은 Formbolaget)은 판매시점 솔루션에서 맞춤형 트럭 캡까지 다양한 디자인 작업을 수행했습니다. 

 

오늘날 Splitvision은 의료 기술과 자동차 관련 분야의 기술 집약적인 회사를 위한 산업 디자인 작업을 전적으로 수행합니다. Splitvision이 특별한 이유는 제조와 물류에 중점을 둔 서비스를 제공하여 일반적인 디자인 회사를 뛰어 넘는다는 것입니다.

"저희는 전통적인 디자인 업체로 출발했지만 시간이 지나면서 이러한 절차에 중점을 둘 때 제조 공정이 개선되고 제어 가능성도 높아진다는 것을 확인했습니다", Splitvision Design의 R&D 관리자인 Lukass Legzdins 씨의 설명입니다.

"저희는 디자인 작업만 하다가 이제는 엔지니어링과 계획, 구입, 물류 작업까지 합니다." 

 

"중국에도 사무실이 있어 현지에서 제조와 관련해 일상적인 연락을 담당합니다. 또한 이곳에서는 품질 관리를 실행하고 공급 체인을 모니터링합니다. 이를 통해 전반적으로 매우 우수한 결과가 만들어지고 개념 단계에서도 제조에 더 많은 가치를 추가할 수 있습니다."

 

 

Figure 4 3D 프린팅으로 더 나은 원형 제작

 

 

이러한 유형의 턴키를 위한 노력은 원형 제작에도 반영됩니다. PLM Group에서 설치한 3D Systems의 신형 Figure 4 Standalone 3D 프린터로 Splitvision은 서비스 포트폴리오를 확장하고 있으며 제품 개발에 역량을 더합니다. 

 

이제 Splitvision은 사내에서 프린트된 더 나은 실물 원형을 제공할 수 있습니다. 

 

동시에 고품질의 3D 프린팅 부품 덕분에 사출 성형 공구를 주문하기 전에 필요한 데이터를 최적화할 수 있습니다.

3D 프린팅을 사용하기 전에 원형 제작은 지루한 수동 작업이었습니다. 

 

Splitvision은 폼과 플라스틱 소재를 사용하여 기하형상과 인체공학을 탐구하는 데 총력을 기울이기도 했습니다. 

 

성능 테스트나 고객 검토를 위한 원형을 스웨덴이나 중국의 타사 공급업체로부터 구입하였습니다.

"그러나 갑자기 대량의 제품을 개발 중인 시기가 있었습니다. 3D 프린팅 원형을 기다리는 동안 제품들이 쌓여갔습니다", Legzdins 씨의 설명입니다. 

 

"그 시기에 사내 3D 프린터에 투자하기로 했는데 그때 운 좋게도 Figure 4를 알게 된 것입니다."

 

이전에 Splitvision은 광조형 기술인 SLA에서 파생된 Figure 4 기술을 경험한 적이 없습니다. 

 

이전에는 SLA 부품이 회사에서 필요한 기계적 특성을 거의 나타내지 않았기 때문에 주목을 받지 못했습니다. 그러나 Figure 4로 인해 이 기술이 매우 흥미로워 졌습니다.

 

예상을 뛰어 넘는 적층

 

 

Splitvision은 다양한 보청기 브랜드를 비롯하여 혁신적인 여러 의료 기술 회사와 오랫동안 협력해 왔습니다. 

 

생산은 보청기 케이스와 같은 관련 제품으로 구성되는 경우가 많습니다. 기업들이 핵심 제품 생산 라인을 최적화했기 때문입니다. 

 

그러나 보청기 케이스는 디자인과 제조가 까다로울 수 있습니다. 보청기를 보호하고 품질이 뛰어나야 하며 브랜드를 반영하고 내구성도 우수해야 합니다.

Splitvision이 디자인하고 제조하는 케이스에는 TPE 또는 실리콘이 일부 사용되었습니다. 부드러운 라이닝으로 보청기를 제자리에 유지하여 일상적인 마모와 파손을 방지합니다. 

 

그러나 결과가 좋기를 바란다면 3D 프린팅 TPE와 실리콘은 거의 불가능합니다. 유일한 옵션은 금형인데 이것은 디자인을 평가하고 잠재적인 어셈블리 과제를 조사하려고 할 때 상당히 어렵습니다.

"프린트 샘플을 PLM Group에서 여러 개 받고 난 후에 3D Systems의 Figure 4 ELAST-BLK 10 소재의 특성이 고무와 동일하다는 것을 알았습니다. 기대 이상이었습니다", Legzdins의 말입니다. 

 

"이 소재로 윤곽이 분명한 표면이 가능합니다. 세부적인 형상과 면을 볼 수 있죠. 그러나 무엇보다도 어셈블리 공정을 평가하여 잠재적인 과제를 식별할 수 있다는 점이 중요합니다. 

 

전반적으로 이 방법이 훌륭한 것은 저희는 기하형상을 확인할 수 있고 동시에 저희 고객들은 자체 사용자 테스트를 할 수 있다는 것입니다.

리지드 Figure 4 TOUGH-GRY 15 소재 사용과 결합하면 Splitvision은 자사 제품에 정밀도를 더 높일 수 있습니다. 프린터가 고해상도라서 마감 처리의 필요성이 거의 없습니다.

"Figure 4로 저희가 현실에 한 걸음 더 다가갔다고 말할 수도 있습니다", Legzdins 씨의 말입니다. "이전에 저희는 도구를 주문하기 전에 CAD 파일에 여지를 많이 두었습니다. 

 

이제는 개발 단계에서 한두 단계를 건너뛸 수 있습니다. 3D 프린팅 원형 제작에서 훨씬 많은 기하형상 데이터를 얻기 때문입니다. 그 결과 도구를 증분 변경하거나 조정하는 일이 줄었습니다.

Figure 4 프린터는 제품 개발에서 Splitvision의 핵심 가치도 반영합니다.

 

"고객과 협력할 때 저희는 디자인과 제조에 저희의 역량을 더하고 싶습니다. 

 

그게 어느 분야든 저희가 기능을 최적화할 수 있다고 생각한다면 말입니다. 

 

이러한 지식을 활용해 제품의 품질을 새로운 차원으로 끌어올립니다"라고 Legzdins 씨는 말합니다.

 

 

Figure 4 의 속도

정밀도를 활용해 경쟁 우위를 강화하고 있는 Decathlon

 

 

프랑스 회사인 Decathlon은 세계 최대 규모의 스포츠 상품 소매 업체로서 레크리에이션부터 대회 출전에 이르기까지 광범위한 장비를 제공합니다. 회사에서 출시한 브랜드만 100가지가 넘을 뿐만 아니라 매년 연구개발 팀을 통해 등록되는 특허도 매우 많습니다. 

 

Decathlon이 항상 강조하는 혁신은 경쟁 우위의 중심에서 가성비 높은 가격으로 높은 품질의 제품을 구현하는 데 커다란 역할을 하고 있습니다. 

 

그 밖에도 Decathlon은 최첨단 생산 공정과 최적의 공급망, 그리고 소매 유통의  최소화를 통해 운영 비용을 낮게 유지함으로써 프랑스는 물론이고 전 세계에서 시장 점유율을 크게 넓히는 데 성공하였습니다.

Decathlon의 R&D 엔진을 구동하는 주요 동력은 3D Systems의 Figure 4® Modular를 비롯해 꾸준히 성장하고 있는 여러 가지 기능성 소재 포트폴리오에서 찾을 수 있습니다. 

 

Decathlon의 적층 제조 연구실(ADDLAB) 소속 소재 엔지니어인 Gregoire Mercusot에 따르면 Decathlon은 Figure 4 Modular의 도입으로 속도, 정밀도 및 다목적성에서 커다란 경쟁 우위를 확보할 수 있게 되었습니다.

Figure 4는 투영 기반 적층 제조 기술로서 비접촉 박막을 사용해 높은 정확도와 세밀한 충실도를 구현하는 동시에 빠른 프린트 속도를 자랑합니다. 

 

Figure 4 Modular는 확장이 가능한 반자동 3D 생산 솔루션으로 생산량에 따른 증설이 가능하도록 설계되었습니다. 

 

또한 Figure 4 Modular는 단일 프린터 모듈에서 최대 24개까지 프린터 모듈을 중앙 컨트롤러와 구성할 수 있기 때문에 향후 비즈니스 성장에 따라 유연하게 대처할 수 있는 옵션이라고 할 수 있습니다.

2일이면 프린트 가능한 금형 마스터 패턴

 

Decathlon은 처음에 민물 잉어 낚시용 웨이트 싱커를 제작하는 프로젝트에 Figure 4를 사용하여 성공을 거두었습니다. 

 

웨이트 싱커는 낚시줄을 투영하고 낚시 바늘을 안정화하는 데 사용됩니다. 

 

프로젝트는 Decathlon 팀원인 Gautier Destrebecq가 Decathlon의 경쟁력으로는 매장에서 제공할 수 있는 제품 옵션이 한 가지에 불과하다는 사실을 깨달으면서 시작되었습니다. 

 

제품 옵션의 다양화를 원했던 Gautier Destrebecq는 몇 가지 모델을 개발하였습니다. 

 

하지만 Decathlon의 금형 공급업체는 마스터 패턴을 제작할 수 있는 능력이 없었기 때문에 Decathlon은 부품을 제작하기 위해 다른 방법을 찾아야 했습니다.

Figure 4 Modular를 사용하기 전에는 금형 마스터 패턴을 제작하려면 마스터 패턴을 개발할 2차 공급업체가 필요했습니다. 

 

일반적으로 Decathlon이 이러한 프로젝트를 시작해서 완료할 때까지 1개월이 걸리는 이유도 바로 여기에 있습니다. 

 

Gautier는 이러한 방법 대신에 Decathlon의 내부 ADDLAB에게 금형 제작 공정을 견딜 수 있는 경질 부품을 더욱 빠르게 제작할 방법을 찾아달라고 요청했습니다. 

 

이러한 부품들은 180bar 압력에서 최대 160˚C의 온도에 노출되어도 형상과 정교한 피처를 유지할 수 있는 능력이 필요하기 때문입니다. 

 

다양한 옵션을 테스트한 끝에 초고온 환경에서도 견딜 수 있도록 개발된 투명 경질 플라스틱 소재인 3D Systems의 Figure 4® HI TEMP 300-AMB에서 원하는 성능을 찾아냈습니다.

ADDLAB은 언제든지 신뢰할 수 있는 소재를 사용해 웨이트 싱커를 3D 프린팅한 후 금형 공급업체에게 보내 이틀만에 금형을 제작할 수 있었습니다. 

 

Decathlon은 이러한 공정 도입으로 엄청난 시간을 단축하였을 뿐만 아니라 내부에서 금형 마스터 패턴을 제작함으로써 제품 개발에 따른 추가 비용을 절감하고 출시 시간까지 앞당길 수 있었습니다. 

 

Destrebecq는 “마치 내부 3D 프린팅의 마법에 걸린 것 같습니다. 설계 부담이 줄었을 뿐만 아니라 기존 방식으로는 상상도 못하는 목표까지 달성할 수 있었으니까요."라고 자랑스럽게 말했습니다.

 

 

 

전반적인 R&D 발전에 기여하는 다목적 소재

Decathlon은 최대한 많은 제품 영역에서 혁신을 촉진할 목적으로 Figure 4의 다목적 소재를 이용해 광범위한 응용 분야에 따라 가장 적합한 소재 특성을 연결하고 있습니다. 

 

Mercusot는 Figure 4의 속도와 정밀도 외에도 플랫폼의 다양한 소재 선택과 유연성은 ADDLAB에서도 시스템 수요가 높은 이유라고 설명했습니다.

그 밖에 Decathlon에서 사용되는 소재는 다음과 같습니다.                            

Figure 4® PRO-BLK 10: Mercusot에 따르면 최대 62mm/hr에 이르는 고속 프린트를 비롯해 열가소성 플라스틱과 같은 특성을 지닌 Figure 4 PRO-BLK 10은 다양한 ADDLAB 프로젝트에서 실용적이고 효과적인 옵션입니다. 

 

이 소재의 표면 품질 우수성에 Figure 4 프린팅의 정밀도까지 더해지면서 Decathlon은 안정적인 반복 작업을 이어가는 데 커다란 도움을 받고 있습니다. 부품 예로는 교체가 가능한 접이식 부속품이 장착되는 어셈블리가 있습니다.

 

Figure 4® FLEX-BLK 20: 이 검은색 플라스틱 소재는 피로 저항이 우수할 뿐만 아니라 생산 등급 폴리프로필렌과 흡사하여 실제로 폴리프로필렌 소재로 출시되는 제품을 사전에 광고하는 데 사용되고 있습니다. 

 

부품 예는 자전거 구성품 같은 품목을 포함해 매우 광범위합니다.

 

Figure 4® RUBBER-BLK 10: 이 소재는 반동이 느린 경질 고무로 변형 시뮬레이션에 적합하여 Decathlon에서도 그립, 타이어 트레드, 신발 인솔 테스트 등 접촉이 일어나는 응용 분야에서 다양하게 사용됩니다.

 

우수한 설계와 최적의 공정을 통한 높은 품질의 제품 생산

 

 

Decathlon은 가장 합리적인 가격으로 최고의 제품을 설계하는 동시에 혁신을 통해 누구나 즐길 수 있는 품질과 성능을 구현함으로써 모든 사람들에게 스포츠의 매력을 끊임없이 선사한다는 사명을 가지고 있습니다. 

 

3D Systems의 Figure 4 Modular 시스템 및 소재 도입은 이러한 사명에 완벽하게 부합할 뿐만 아니라 Decathlon이 사명을 실천하는 데도 커다란 도움이 되고 있습니다.

 

 

 

 

보청기회사 WS audiology는 Figure 4 3D 프린팅 부품을 사용하여 

경질 소재 및 고무 생산성 도구를 위한 품질, 성능 및 제조 시간 향상

 

 

.

 

 

선도적인 보청기 회사인 WS Audiology는 덴마크 린지 현장에서 생산 등급 집게, 고정 장치 및 원형 제작의 3D 프린팅을 통해 사출 성형 제조 공정의 품질과 기능을 향상 목적으로 3D Systems의 Figure 4 고속 3D 프린팅 솔루션을 채택했습니다. 

 

보청기 쉘 제조에서 3D 프린팅의 선구자인 WS Audiology는 솔루션의 주요 장점으로 Figure 4의 품질, 성능 및 소재 다양성을 인용하며, 다양한 제조 라인 및 제품 개발 과제를 해결하기 위해 3D 프린팅의 사용을 확대했습니다.

 

 

소형 부품 운송의 품질 및 기능 향상

 

WS Audiology의 Widex 브랜드 보청기 내에는 여러 다양한 사출 성형된 부품이 있습니다. 

 

부품은 각 보청기 안에 장착된 인케이싱, 접촉품 및 전자제품용 블록이 포함되며, 이들 중 일부 부품은 8mm x 3mm 정도로 매우 작습니다. 

 

아주 작은 크기 때문에, 이 범주 내에 있는 부품은 직접 손으로 만드는 것 보다는 로봇으로 만들어야 하고 대형 부품일 경우엔 suction 컵, 소형 부품에는 금속 집게가 필요합니다. 

 

그러나 이런 방식에는 단점이 있습니다. suction 컵은 부품을 적절히 방향을 조절하는데 어려움이 생겨, 이로 인해 그립 손실이 초래하고 금속 기반의 집게는 제조 리드 타임이 길어질 뿐만 아니라 부품에 흔적을 남기기 쉽습니다.

 

해결방안

 

01. 고정밀 3D 프린팅

WS Audiology는 상당히 높은 품질의 최종 제품과 8배의 생산성 증가를 포함하는 보청기 쉘을 제조하기 위해 3D 프린팅 사용의 몇 가지 주요 이점을 경험했습니다. 

 

이러한 기술의 성공에 따라, 워크플로 운송 문제를 해결하기 위해 회사의 3D 프린팅 응용 분야를 확장하려는 결정은 쉽게 내렸습니다.

3D Systems의 Figure 4 솔루션은 비접촉식 멤브레인을 사용하여 높은 정확도 및 놀라운 세부 정보 충실도를 초고속 프린트 속도와 결합하는 투영 기반 적층 제조 기술입니다. 

 

WS Audiology는 산업 등급의 내구성, 서비스 및 지원과 함께 속도, 품질 및 정확성은 물론 강화된 응용 분야 다목적성을 위한 빠른 재료 전환을 제공하는 저렴한 다목적 솔루션인 Figure 4® Standalone을 사용합니다.

02. 신속한 설계 반복

이 작업은 WS Audiology의 공구 세공 부서에 할당되었습니다. 

 

공구 세공 설계자인 Henry Federiksen에 따르면, Figure 4로 이 프로젝트를 맡은 덕분에 많은 자신감을 얻었고 솔루션의 속도로 인해 짧은 기간 내에 더 많은 부품을 생산, 테스트, 확인할 수 있게 되었습니다.

03. 생산 속도

Figure 4 솔루션 사용 시의 주요 이점은 공구 세공 없이 부품을 생산할 수 있다는 점입니다. 

 

WS Audiology는 디지털 파일에서 물리적 부품으로 직접 이동할 수 있어 일반적인 공정에서 상당한 시간을 감소할 수 있습니다. Frederiksen에 따르면 3D 프린팅 집게는 일반적으로 하루나 이틀이면 사용할 수 있어, 사출 성형 부서의 많은 고객들이 만족합니다.

 

                                                                                                                             

  

04. 제품 생산용 소재

 

WS Audiology의 생산성 공구 세공 응용 분야의 경우에는 Figure 4 PRO-BLK 10 및 Figure 4 RUBBER-65A BLK를 활용하고 있습니다. 장기간 사용을 위해 설계된 (ASTM 테스트 방법에 따라 실외 부품의 경우 최대 1.5년, 실내 부품의 경우 최대 8년) 소재 화학과 더불어, Figure 4 플랫폼에서 사용할 수 있는 소재의 범위로 인해 소재 특성의 다양성이 더 큰 광범위한 응용 분야를 다룰 수 있습니다. 

 

Figure 4 PRO-BLK 10은 생산 등급의 경질 소재이며 Figure 4 RUBBER-65A는 Shore 65A 경도 및 높은 연신율의 중간 인열 강도의 생산 등급 고무입니다.

 

 

결과

보다 우수한 성능 부품의 신속한 구현으로 성능, 다양성 및 구현 시간 향상 부품에 대한 보다 빠른 접근

1~2일 내에 사용 가능

부드러운 그립 취급

손상을 주는 금속 그립 대체

높은 생산량

매년 프린트되는 수백 개의 고유 부품

응용 분야의 다목적성

 

집게, 지그(jig), 고정장치 및 원형 제작 포함

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                     

 

 

 

Figure 4 부품으로 더 나은 퍼포먼스 핏 시스템에 전념하는 BOA

 

- 세밀한 고내구성 3D 프린트 부품으로 신발에 직접 테스트..퍼포먼스 핏 시스템 향상

 

투르 드 프랑스에 참가하는 사이클리스트들은 알든 모르든 절반 이상이 코스에서 장거리를 달려나갈 때 BOA® Fit System을 이용합니다. 또한 BOA 제품은 작업복, 의료용 보조기, 골프와 스노우보딩, 트레일 러닝 같은 스포츠에서도 공통적으로 활용하는데, BOA의 특허 제품으로서 3개 부품으로 구성된 피팅 시스템을 각자의 고성능 제품에 통합해 작업자와 선수의 집중력 유지를 돕습니다.

 

BOA Fit System은 다양한 업계에서 사용자에게 가장 뛰어난 성능을 선보이기 위해 BOA와 제휴하는 시장의 선도적 브랜드마다 자사의 제품에 통합하고 있습니다. 스포츠의 강도와 제품에 필요한 잠금장치의 힘에 맞게 설계되어 다양한 단계로 힘을 전달 할 수 있는 BOA의 성능 시스템은 빠르고 손쉬우면서도 정확한 피팅을 선보이도록 고안되었습니다.

고기능성 3D 프린팅 소재를 향한 여정

BOA Fit System의 주요 구성품 중 하나는 바로 다이얼입니다. 다이얼은 피팅된 기어로 발생하는 레이스 (lace) 장력에 따라 힘을 3단계로 전달 할 수 있도록 설계되었습니다. 여기에 포함되는 제품으로는 더욱 줄어든 기어로 하이 토크를 실현함으로서 2001년 BOA의 성공 가도를 열어 준 하이 파워 스노우보드 다이얼을 들 수 있습니다. 다니엘 힙우드 씨는 BOA의 수석 설계 엔지니어로서, 이와 같은 제품의 기계 설계 연구에 많은 시간을 쏟고 있습니다.

 

BOA에서는 수년간 3D 프린팅을 원형 제작에 활용해 왔지만, 힙우드 씨는 BOA의 응용 분야와 여기에 필요한 소재 성능을 일치시키는 것은 계속된 과제였다고 말합니다. BOA 제품은 소형인 데다 기계적 속성이 무엇보다 중요하기 때문에 상당수의 3D 프린팅 소재는 개념 검증과 미학적 부분 외에는 BOA에 도움이 되지 못했습니다.

 

힙우드 씨는 기존에 BOA에서 프린트했던 부품은 시간이 지나면 상태를 유지하지 못하고 취약해졌다고 설명하면서 다음과 같이 이야기합니다. "이용 가능한 소재 문제로 어려움이 정말 많았습니다. 개념을 잡고 3일 뒤 회의 때 데스크에서 떨어뜨려 보면 산산조각이 나곤 했죠. 필요한 해상도로 유사 열가소성 성능을 보이는 소재를 찾기가 정말 까다로웠고, 그와 같은 속성을 유지할 수 있으면서도 저희가 원하는 규모의 부품을 실제로 3D 프린트하기도 어려웠습니다."

 

당분간 BOA의 워크플로에 소량의 사전 제작 사출 성형 부품이 여전히 포함되기는 하겠지만, 이 업체는 툴링 공정을 시작하기 전에 설계의 한계와 속도를 한층 끌어올리고 자신감을 더할 수 있도록 3D 프린트 부품의 내구성과 최종 생산되는 사출 성형 부품의 차이를 메우고자 했습니다. 그리고 BOA는 ㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇㅇ연구 끝에 3D Systems의 Figure 4 기술과 소재를 발견했습니다. 

 

Figure 4 로 더욱 신속한 테스트

자동차Figure 4 는 비접촉 박막을 이용해 정확도와 놀라운 수준의 디테일 충실도를 초고속 프린팅과 함께 선보이는 투영 기반 적층 제조 기술입니다. BOA는 3D Systems의 생산 등급 Figure 4 소재와 더불어 Figure 4® Standalone 을 이용해 생산 부품의 성능을 초기에 통찰할 수 있게 되었습니다. 기계로 가공하는 부품은 대개 3주나 기다려야 하지만, 현재 BOA는 Figure 4 를 활용해 당일 오후에 설계를 실제로 제작하고 있습니다.

 

BOA에서는 3D Systems의 Figure 4 소재 몇 가지를 이용하며, 가장 선호하는 소재는 Figure 4® PRO-BLK 10 입니다. BOA가 이전에 시험 삼아 이용해 본 다른 적층 소재와 달리 해당 고정밀 생산 등급 소재는 장기적 환경 안정성과 유사 열가소성 현상이 우수합니다. 이 소재는 유용성이 매우 크다고 입증되었고 자체 속성을 유지할 역량과 함께 해상도와 성능을 선보일 만한 소재를 찾던 BOA에 해답을 제시했습니다. 소재의 기능은 BOA의 목적에 아주 잘 맞았고, 이 업체는 최종 생산 부품과 Figure 4 부품 간의 상관관계 테스트를 계속 진행해 생산 단계로 넘어가기 전에 필요한 임계 성능 요건을 파악하고자합니다. 힙우드 씨는 "말 그대로 1대 1로 상응하는 경우도 있기 때문에, 성능이 당사의 사출 성형 구성품과 일치합니다."라고 이야기합니다.

 

                                                                                                                              

Figure 4 는 BOA에 필요한 해상도로 유사 열가소성 성능을 보장합니다.

BOA는 제품 개발의 일환으로 현실성 있는 원형 제작품을 신발에 일찍 적용해 설계 공정에 투입함으로서 테스트 담당자가 이를 접해 볼 수 있도록 하고자 합니다. 설계물이 최종 생산 단계까지 가지 못하더라도 BOA는 신발에 다이얼을 부착하고 루틴에 따라 과용 (abuse)함으로서 무엇이 제대로 기능하고 또 그렇지 못한지를 설계 및 성능 데이터로 수집할 수 있습니다. 다이얼을 금형된 구멍 없이 섬유에 꿰매기 위해서는 이와 같은 형태의 테스트가 필요합니다. 힙우드 씨에 따르면 기존의 플라스틱 중에서는 균열 없이 기능할 만한 UV 경화 소재를 찾는 일은 고사하고 스티칭이 가능한 소재를 찾기도 어려웠습니다." 플라스틱을 바늘로 뚫으려면 인성 (toughness)이 문제가 됩니다. 복원력이 우수할 뿐 아니라 다른 용도로도 쓰일 수 있을 만큼 충분한 강성을 유지하는 소재가 필요합니다. 이를 위해서는 부품 수를 줄이는 것이 매우 중요합니다. 그래야만 스티칭된 구성품이 고강성 플라스틱 소재를 요하는 다른 중요한 기능을 발휘할 수도 있을 테니까요." 힙우드 씨의 설명입니다. Figure 4 PRO-BLK 10은 이러한 방법으로 원형 제작에 사용할 수 있어 BOA에 큰 도움이 되었는데, 시간과 비용을 절약함으로써 최고의 성능을 위한 신속한 설계 반복이 가능했습니다. 

 

                                                                                                                                                   

BOA에서는 Figure 4 PRO-BLK 10 부품을 신발에 꿰매어 테스를 진행

 

BOA는 자사의 피팅 시스템과 더불어 평생 보증 정책인 The BOA Guarantee로도 잘 알려져 있습니다. 최초의 제품 품질은 그 무엇보다도 중요하고, 힙우드 씨와 BOA의 엔지니어링 팀은 기능적인 프린트 부품을 확보함으로써 설계 주기를 한층 단축하고 툴링 제작 후의 구성품 재설계를 줄이면서 혁신적인 신제품을 제공합니다. "모두가 자사의 제품을 축소하고 최적화하는데 힘을 쏟고 있으며, 따라서 금형이 이미 제작된 다음에야 문제를 찾는 일이 없도록 설계 공정에서 가급적 신속히 약점을 파악하는 것이 매우 중요합니다."

 

BOA에서 추가로 이용 중인 소재에는 고내구성의 회색 원형 제작 소재인 Figure 4® TOUGH-GRY 15 와 탄성 원형 제작 소재인 Figure 4® ELAST-BLK 10 이 포함됩니다. BOA에서는 레이스 다이얼 시스템 내의 소형 기계 부품만 아니라 심미적 개념 증명, 최종 사용 고정 장치, 고무 그립 오버몰드 또한 Figure 4 Standalone으로 프린트합니다.

 

성공적인 사업 성과

힙우드 씨의 설명에 따르면 BOA 가 3D Systems의 기술에 투자하게 된 데는 두 가지 요인이 있습니다. 첫 번쨰 요인은 3D Systems에서 선보인 지원 서비스와 전문성의 수준, 그리고 3D Systems 팀과의 논의가 BOA에 좋은 경험으로 기억되었다는 점입니다. 두 번째 요인은 3D Systems의 사업 성과에 있습니다. 3D 프린팅 업계의 문을 처음연 업체로서 탄탄하게 쌓아 올린 포트폴리오를 보유하고 있기에, BOA는 3D Systems와 손을 잡는다면 투자가 오래 지속될 수 있겠다는 확신을 얻었습니다. 힙우드 씨는 "다른 업체의 설명을 살펴봤더니 테스트를 제대로 거치지 않은 알파 버전이나 베타 버전의 제품 같았습니다." 라고 말합니다. 3D Systems는 혁신과 적층 제조 향상에 명확하게 집중하고 있으며, 그에 따라 업계에서 돋보일 수 있었습니다.

  

BOA에서는 Figure 4를 활용해 생산 부품의 성능을 초기에 활용

 

BOA는 Figure 4 도입 결정에 크게 만족하고 있습니다. 힙우드 씨는 "사내에서 상당수의 인원이 각자의 작업 검증에 프린터가 어떻게 유용하게 쓰이는지 설명할 수 있다."고 전합니다.

 

결과

1. 설계 검증 소요 시간이 3주에서 당일로 단축

2. 고내구성 PRO-BLK 10 소재를 신발에 직접 꿰매어 테스트 가능

3. Figure 4 원형 제작품과 생산 부품의 지속적 비교를 통해 최종 부품 성능 예측 가능