유럽우주국(ESA -European Space Agency-)은 3D Systems와 협력하여 주문형 부품제 제조 서비스 팀과 함께 DMP(Direct Metal Printing)를 사용해 이중 추진 통신 위성 엔진에 중요한 인젝터, 연소 챔버, 팽창 노즐을 생산했습니다.

 

이러한 부품을 통해 ESA는 현재 설계의 제조를 추가로 개선할 잠재력을 평가할 수 있습니다. 또한 ESA와 3D Systems 전문가들은 DMP 설계를 활용하여 앞서 언급한 위성 엔진 부품과 기능적으로 구별되는 설계 대안을 제작했습니다. 

 

예를 들어, 지지 외부 구조 스캐폴드가 적용된 얇은 벽 압력 용기를 통합한 모놀리식 연소 챔버 설계가 있습니다. DMP는 중량을 줄이고 어셈블리를 간소화하며 제조 속도를 높이고 후기 단계 설계 조정을 지원합니다. 

 

ESA와의 협력은 3D Systems가 우주 및 항공우주 제조 우수성을 지원하여 자사의 고유한 노하우를 제공하는 전략에 부합합니다.

 

                                                                                                    

혁신적인 DMP 매니폴드를 통해 밸브에서 연소 챔버까지 추진제의 흐름을 최적화할 수 있습니다.

 

 

DMP의 현재 상태

 

 통신 위성은 모바일 인터넷과 은행 간 보안 금융 통신, 직접 TV 방송, 일기 예보를 위한 지구 관측에 필수입니다. ESA의 역할 중 하나는 우주 위성 엔진 기술 개발을 감독하는 것입니다. 

 

내부 자금 지원 프로그램의 일부로 ESA는 금속 적층 제조/DMP(Direct Metal Printing)의 현재 상태를 조사하면서 향후 엔진 개발에 있어 그 잠재력과 성숙도를 평가하고 있습니다.

 

연구 프로그램의 일환으로 ESA는 3D Systems를 선택했습니다. 그 이유는 이 회사가 제공하는 기술 전문성과 고객 서비스 때문입니다. 

 

3D Systems는 세 개의 중요 엔진 부품의 현재 설계와 DMP 지원 기능 설계 변형 대안을 제작했습니다. 

 

위성 엔진의 인젝터 부품은 두 개의 추진제를 제어된 방식으로 모아서 자연 발화시키고 지속적으로 연소시킵니다. 

 

벤튜리 형상의 연소 챔버는 화학적 배기 가스를 가속하여 위성이 올바른 궤도를 돌도록 합니다.

 

팽창 노즐은 다운스트림의 가스 흐름에 영향을 줌으로써 모션 특성에 영향을 미칩니다.

 

"DMP는 혁신적인 매니폴드를 제공하여 추진제 밸브에서 연소 챔버까지 흐름을 최적화합니다."

 

 

                                                                                                                                                    

130마이크론 해상도의 x-레이 이미지로 판단할 때 DMP는 인젝터 제조에 실용적인 방법입니다.

 

 

혁신적인 인젝터 매니폴드

 

 "DMP는 혁신적인 매니폴드를 제공하여 추진제 밸브에서 연소 챔버까지 흐름을 최적화합니다"라고 Simon Hyde 씨는 말합니다. 

 

자유로운 설계 덕분에 ESA는 인젝터 어셈블리 부품 수를 기존 제조의 5개 이상에서 1개로 줄였고 안정적인 유압 분사 작동을 달성하는 데 필요한 위험한 실링 용접 작업을 많이 없애 비용과 위험을 크게 감소시켰습니다. 

 

AM 생산 공정을 완전히 제어함으로써, 3D Systems는 티타늄을 비롯한 점차 증가하는 금속과 합금에서 균일한 미세 구조와 최대 99.98%의 상대 밀도를 달성하고 있습니다.

 

 

DMP는 민감한 추진제 밸브 시트와 우주선 자체에 열이 다시 흡수되는 것을 방지하는 인젝터 열 설계를 확립하는 데도 적합합니다. 

 

공구 세공 액세스 제약이 없으므로 금속 스캐폴드를 대신 사용해 전도율을 제어하여 열 스탠드오프를 재설계할 수 있습니다. 

 

비행 가능한 티타늄 소재((Ti6Al4V)로 제작된 인젝터 부품은 우주 부문의 제품 보증 요건과 로켓 모터 디자이너의 설계 요구에 접근하고 있습니다.

 

 

분리된 챔버 기능

 

소형 우주 위성 엔진의 연소 챔버는 일반적으로 노즐 출구가 지지되지 않는 수렴 발산 노즐로 구성됩니다. 

 

추진제 반응은 배기 가스가 목 수축을 통과해 발산 영역으로 흘러 들어가 초음속으로 팽창하기 전에 수렴 영역에서 완료됩니다. 

 

기존 챔버는 이러한 일시적 부하에 반응하는 두꺼워진 벽으로 발사와 관련된 비작동 부하를 견디도록 설계되었습니다. 

 

일단 안정 궤도에 들어가고 작동이 가능해지면 챔버에는 이와 같은 두꺼운 벽이 필요하지 않습니다.

 

 

                                                                                                                                   

 

 

 

Simon Hyde 씨는 DMP로 챔버 기능을 작동 및 비작동 로드 케이스 간에 분리할 수 있었다고 말합니다. 

 

직관적으로 이것은 팽창 노즐의 부착을 위해 얇은 연소기 벽과 용접 플랜지를 지지하는 스트러트 작업 리브로 변환됩니다. 

 

거친 스트러트 작업 대신 3D Systems는 지지 구조를 저밀도 메시로 제작했습니다. 

 

부피 밀도가 최저 12%까지 낮기 때문에 DMP는 연소 챔버 중량을 크게 줄이거나 구조적 안전 허용 범위를 개선할 수 있습니다.

 

 

Ti6Al4V 소재로 제작된 실제 챔버 소재는 극한의 연소열을 견디기 위해 내화성 소재 합금(예: 니오븀, 몰리브덴, 탄탈룸, 텅스텐 및/또는 레늄에 기반함)일 수 있습니다. 

 

이처럼 혁신적인 연소 챔버 설계에 관한 추가 조사에는 응력 장에서 메시의 등방성과 상세한 열 충격에 대한 연구가 포함됩니다. 

 

이 메시는 유효 표면 방사율을 높이므로 챔버 주위의 열 플럭스에 분명한 영향을 미칠 것입니다.

 

 

                                                                                                                                              

 

유망한 설계 기회를 통해 엔진 연소 챔버의 얇은 벽을 지지하는 방사 표면에 저밀도 메시가 만들어졌습니다.

대규모 DMP

 

또한 ESA 엔지니어는 출구 직경이 50cm에 가까운 팽창 노즐을 제조하기 위해 DMP를 검사했습니다. 

 

DMP 생산량과 관련해서 3D Systems는 275 x 275 x 450mm 상자에 맞는 모든 부품 기하형상을 생산할 수 있습니다. 

 

노즐의 응력이 비교적 낮아서 돌출부 질량을 최소화하는 것이 캔틸레버 엔진 설계의 여지를 늘리는 데 중요합니다. 

 

3D Systems는 티타늄(Ti6Al4V)으로 팽창 노즐을 제작했고 이는 팽창 노즐의 기계적 및 열적 요구 사항을 대부분 충족합니다.

 

Hyde에 따르면 DMP에는 설계의 유연성을 모두 제거하는 기존 회전 성형 판금에 비해 분명한 제작 이점이 있습니다. 

 

엔진 성능을 고객별 추력 프로파일에 맞게 조정할 수 있으므로 후기 공정까지 여러 설계 옵션이 남아 있을 수 있습니다.

 

 

                                                                                                                                                

 

DMP는 기존 회전 성형 판금에 비해 설계 유연성을 높여주므로 엔진 성능을 고객별 추력 프로파일에 맞게 조정할 수 있습니다.

 

                                                                                                                                                     

출구 직경이 50cm에 가까운 팽창 노즐

 

 

 

 

 

                                                                    

 

 

 

이탈리아의 전기 펌프 제조업체인 Pedrollo는 40년 전부터 전 세계 기업 및 단체와 협업하며 중동과 아프리카의 사막 같은 메마른 지역과 라틴 아메리카의 취약 지역에서 물 추출을 지원해왔습니다. 

계속 달라지는 수율 표준 및 에너지 소비에 관한 법적 요구사항에 보조를 맞추고 제품 성능 혁신을 통한 Pedrollo의 미래를 보장하기 위해 Pedrollo 연구개발 팀은 지속적으로 제품을 개선하는 일에 매진합니다. 

매해 진행되는 혁신 투자의 일환으로 Pedrollo는 원형 제작 공정을 다시 검토하고 3D 프린팅에 대해 알아보기로 결정했습니다.

 

Pedrollo가 원형 제작 공정 개선에 초점을 맞추게 된 두 가지 이유는 설계 주기를 가속화하고, 원형 제작을 사내에서 진행하여 지적 재산 보호를 강화하고 싶었기 때문입니다. 

Pedrollo는 3D Systems의 SLA(광조형)와 투명한 3D 프린팅 재료인 VisiJet® SL Clear 및 Accura® ClearVue를 선택했을 때 성능이 얼마나 개선될지 예상하지 못했습니다.

 

 

반복 원형 제작에 적합한 3D 프린터 선택

 

3D 프린터를 구입하기로 결정하기 전에 Pedrollo는 시장을 분석하고 이미 3D 프린팅을 시작한 다른 업체들은 어떤 선택을 했는지 조사했습니다. 

이후 Pedrollo는 3D Systems의 리셀러이자 몰타 지역에 기반을 둔 3D 프린터 및 3D 스캐너 공인 판매업체인 3DZ와 상담했습니다. 3DZ는 고품질 부품과 사용 편의성을 원하는 Pedrollo에게 잘 맞는 3D Systems ProJet® 6000을 선택하도록 안내하며 도움을 주었습니다

 

이탈리아, 산 보니파시오에 있는 Pedrollo 시설에 3D 프린터가 설치된 후 3DZ는 Pedrollo 직원들에게 사용자 교육을 실시하여 작동 방법을 알려주었습니다. 

사장이자 설립자인 Silvano Pedrollo는 3D 프린터를 바로 통합하여 원형을 더 빨리 그리고 더 자주 생산한다는 목적을 달성했다고 말했습니다.

 

ProJet 6000 SLA 프린터는 3D 프린팅 부품과 원형을 정확하게 만들며, 기하 형상, 방향, 제작 모드에 따라 0.002인치, 즉 0.050mm까지 정확하게 피처를 재현할 수 있습니다.

 

최대 제작 플랫폼 크기가 10in x 10in x 10in (250mm x 250mm x 250mm)이며 일반 플라스틱 재료와 특성이 동일하거나 더 우수한 재료를 다양하게 선택할 수 있습니다. 

ProJet 6000은 3D Sprint™도 제공되는데, 이것은 적층 제조 공정을 관리하는 것은 물론 3D Systems의 플라스틱 프린터에서 프린팅할 때 필요한 CAD 데이터를 준비하고 최적화하는 독점 소프트웨어입니다.

 

Pedrollo는 “3D 프린팅을 시작하기 전에는 원형을 만드는 데 시간이 많이 걸렸으며, 설계 단계부터 최종 모델을 받기까지 4-5개월을 기다려야 했습니다”라고 말했습니다. 

3D 프린팅을 도입한 직후에는 원형 제작 시간이 5분의 1로 줄었고 이후 꾸준히 줄면서 24시간 미만까지 줄었습니다.

 

ProJet 6000이 워크플로에 효과적으로 통합되자 Pedrollo는 생산성과 용량을 확대하기로 결정하고3D Systems 프린터 ProX® 800을 추가로 구입했습니다. 

이 프린터는 SLA를 더 큰 규모로 효율적으로 처리할 수 있습니다. ProX 800은 3D Sprint가 함께 제공되며, 제작 플랫폼 크기가 25.6in x 29.5in x 21.65in (650mm x 750mm x 550mm)입니다. 

다른 3D Systems SLA 프린터와 마찬가지로 ProX 800은 정밀한 Q부품을 정확하게 생산하며, 광범위한 고품질 재료와 호환됩니다.

 

                                                                                                                              

                                                                                                                                           사내 3D 프린팅을 통해 Pedrollo는 원형을 더 빨리 그리고 더 자주 제작할 수 있게 되었습니다.

 

 

사내 3D 프린팅을 통해 IP 보호

 

자사 이름으로 150개 이상의 특허를 보유하고 있는 Pedrollo는 그 지적 재산이 매우 중요한 자산입니다. 

자사 디자인의 기밀을 완벽하게 유지하고 제품 개발 및 연구 결과를 지킬 수 있다는 점에서 사내 3D 프린팅에 기꺼이 투자할 수 있었던 것입니다. 

Silvano Pedrollo는 3D 프린팅을 사내로 도입하면서 경쟁 업체나 위조품 제조자들을 확실하게 따돌리면서 회사의 연간 수입이 늘었다고 말합니다.

Pedrollo는 “위조품 때문에 우리 연간 수입이 30% 가까이 줄었습니다. 우리 지적 재산을 보호할 수 있게 되어 프로젝트의 기밀을 완벽하게 지키고 수익을 회복할 수 있게 되었습니다”라고 말했습니다.

 

                                                                                                                                                                 

                                                                                                                                                     Pedrollo는 투명한 원형을 통해 디자인이 실제로 예상대로 작동하는지 비교할 수 있습니다.

 

 

투명 원형 제작을 통해 제품 성능 개선

 

3D 프린팅을 채택하여 속도와 IP 보안에서 예상보다 큰 이점을 얻은 것 외에도 Pedrollo는 3D Systems의 투명 SLA 재료 덕분에 내부 유체가 외부 하우징을 통과하는 모습을 관찰하며 내부 펌프 성능을 개선할 수 있게 되었습니다. 

VisiJet SL Clear와 Accura ClearVue 같은 3D Systems 투명 재료는 폴리카보네이트, 아크릴, 크리스털 폴리스티렌, 유리와 동일한 품질의 3D 프린팅 부품을 만들 수 있습니다. 

실험실에서 실시한 투명 재료 시험에서 3D Systems의 Accura ClearVue가 시장에서 가장 선명하고 투명한 재료인 것으로 확인되었습니다.

 

Pedrollo는 자사 펌프의 기능 원형을 제작할 때 투명 재료를 사용하여 추측이 아니라 관찰을 통해 유체 흐름이 막히거나 원활하지 않는 위치를 정확히 찾아 내부 기하 형상을 변경할 수 있었습니다. 

Pedrollo는 “투명 원형을 신속하게 그리고 적은 비용으로 만들 수 있는 능력은 제품 개발 과정에서 매우 중요합니다. 

왜냐하면 유체 흐름 패턴을 볼 수 있기 때문에 디자인이 실제로 예상대로 작동하는지 비교할 수 있기 때문입니다. 

내부 작동 상태를 보면서 결정할 수 있기 때문에 디자인을 개선하여 더 좋은 최종 제품을 만들 수 있습니다”라고 말했습니다.

                                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                  투명한 SLA 부품으로 유체 흐름을 볼 수 있어 관찰하면서 제품을 개발

 

 

지그와 고정장치 그리고 최종 부품

 

Pedrollo는 3D 프린팅을 설계와 원형 제작 공정에 완벽하게 통합한 후 그 사용을 계속 확대하고 있습니다. 

3D 프린팅은 현재 기술 구성품과 미학 요소에서 예비 부품, 지그, 고정장치, 심지어는 도구용 용기를 생산할 때도 사용됩니다. 

Pedrollo는 “우리는 3D Systems 3D 프린터를 매일 사용합니다. 

활용도가 매우 좋아 그 가치를 극대화할 방법을 계속 모색하고 있습니다”라고 말했습니다.

 

                                                                                                                                                             

                                                                                                                                  Pedrollo가 3D Systems의 SLA를 선택한 기준 : 고품질 부품과 사용 편의성

 

 

 

 

영국 포츠머스의 Airbus Defence and Space 제조 팀은 3D Systems의 AM 자문 및 제조 지원과 함께 전환 어셈블리 네트워크의  적층 제조 (AM)를 위한 혁신적 설계를 개발하였습니다. 

 

무선 주파수(RF) 수신 하드웨어는 주요 위성 통신 서비스 공급업체인 Eutelsat의 궤도에 합류할 Eurostar Neo 우주선 2대용으로 선정되었습니다.

 

 

이 프로그램 발표와 함께 Airbus의 HOTBIRD 페이로드 관리자인 Gareth Penlington은 다음과 같이 말했습니다. 

 

"[DMP]를 활용해 처음으로 대규모의 RF 제품을 공급하면서 Airbus는 RF 부품을 생산하는 기술 분야에서 업계를 선도하는 기업으로 거듭나게 되었습니다."  

 

Airbus와 3D Systems는 여러 해 동안 협력해 왔으며, 3D Systems는 초기부터 이 프로젝트에 참여해 애플리케이션 개발 및 프로토타입 제작을 위한 입력 및 지원을 제공하고 인증 및 산업화로 계속해서 참여하고 있습니다. 

 

 

AM은 설계의 자유, 중량 감소, 부품 성능 최적화로 인해 이 프로젝트에 선정되었습니다. 

 

Airbus는 AM을 선택함으로써 팀이 더 부가 가치 작업에 집중하도록 하고 필요한 개별 부품 수를 크게 줄임으로써 조립 노동력을 상당히 줄였다고 언급했습니다.

 

 

고정밀 요구 사항과 더불어 전환 어셈블리 네트워크는 얇은 벽과 큰 질량 농도를 결합했습니다. 

 

3D Systems 애플리케이션 혁신 그룹 (AIG) 의 전문가들은 수십 년 동안 DMP(Direct Metal Printing) 응용 분야를 위한 적층 제조 및 후처리 디자인에 대한 전문성을 제공해 왔습니다. 

 

AM 산업의 선구자이자 사내 항공우주 분야 전문가를 둔 AIG는 Airbus 의 설계 및 엔지니어링 전반에 걸쳐 분석 을 돕고 위험을 회피합니다. 

 

3D Systems는 Airbus를 도와 최초의 대규모 배포가 가능하도록 효율적이고 신뢰할 수 있는 부품 제조 흐름을 개발했습니다.

 

 

3D Systems 애플리케이션 혁신 그룹의 항공우주 분야 개발 관리자인 Koen Huybrechts는 또 다른 숨겨진 성공 원인을 다음과 같이 설명했습니다.

 

"Airbus는 신규 RF 프로젝트마다 생각의 규모를 키웠고 우리는 정확히 그 점이 좋았습니다. 두 회사의 협력은 자연스럽게 진정한 파트너십으로 발전했습니다. 우리는 우리의 기술이 제공하는 기회와 한계를 안내함으로써 고객에게 투자합니다. Airbus처럼 호기심 많은 고객에게 이런 방식은 지속적인 공동 개발 및 혁신으로 이어집니다."

 

최종 전환 어셈블리 네트워크는 벨기에 루벤의 3D Systems 고객 혁신 센터에 있는 DMP Factory 350 장비를 통해 LaserForm® AlSi10Mg 알루미늄 소재로 인쇄되었습니다. 

 

이 시설은 항공우주 품질 시스템 표준(AS9100D)으로 인증되었으며 이번 프로젝트와 같은 대규모 산업화 프로젝트를 지원할 수 있는 인재 및 리소스를 갖추고 있습니다.

 

 

3D Systems의 AIG 전문가는 전문성을 갖춘 생산에 단계별 접근 방식을 통해 기업이 체계적이고 검증된 절차를 통해 AM 생산 워크플로를 마련하고 제어할 수 있도록 돕습니다. 

 

3D Systems의 DMP 솔루션은 하드웨어, 소프트웨어, 소재를 결합해 최고의 인쇄 품질 및 신뢰성을 제공합니다. 

 

3D Systems의 DMP 장비가 제공하는 불활성 인쇄 대기는 동급 최고 산소 함량(<25 ppm)으로 화학적 순도가 높고 소재 품질 안정성이 오래 지속됩니다.

 

 

복합 메탈 AM 부품 산업화 실현을 위한 협력

 

Airbus와 3D Systems의 협력은 계속됩니다. 이 프로젝트의 핵심 내용은 다음과 같습니다.

 

• DfAM 자문 및 공동 엔지니어링
• 산업화 최적화 RF 부품 협력
• 복합 금속 AM 부품 다량 공급

 

 

 

 

과제

• 개발 기간을 단축하고 공급망을 최적화하여 회사와 고객 모두에게 더욱 빠른 혁신과 합리적인 금액 구현하기.

 

해결 방안

• 3D Systems Figure 4 Modular 및 Figure 4 소재를 사용해 다목적 부품을 빠르게 생산합니다.

 

결과

• 빠른 시간 내에 기능성 부품 제조
• 금형 개발 주기를 1개월에서 2일로 단축
• 개발 간소화를 통한 비용 결과 개선
• 다양한 목적에 적합한 Figure 4 소재 포트폴리오를 통해 광범위한 응용 분야의 문제 해결

 

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.

 

Decathlon의 ADDLAB은 Figure 4 HI TEMP 300-AMB를 사용해 금형 제작용 마스터 패턴을 3D 프린트하여 출시 시간을 앞당기고 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.

 

 

 

 

지난 사례에서 보셨던 강아지 Derby를 기억하시죠?

 

2014년 말, 3D Systems사는 3D프린터를 사용하여 맞춤 인공기관(보철)을 3D프린팅하여 선천성 기형을 가진 강아지 Derby를 달릴 수 있게 하였습니다. 

 

관련 활용사례: [헬스케어] 강아지 Derby를 위한 첫번째 의족

Derby를 위해 3D systems 디자인 팀에서 제작한 첫번째 3D 프린팅 보철물은 높이가 낮게 디자인 됐었습니다.

 

 

첫번째 3d 프린팅 보철물은 보철물 디자인의 타당성을 검증하고 Derby가 새로운 높이에 적응할 수 있도록 연습하기 위한 단계로 편안하게 수직 보행을 할 수 있는 기회가 되었습니다.   

2015년 12월, 3D system에서는 Derby를 위한 새로운 3D 프린팅 보철물을 제작하게 되었습니다.

Derby의 새로운 3D 프린팅 보철물은 3D systems의 SLS 3D 프린터로 제작하여 가벼워지고 내구성면에서도 많은 개선이 있었습니다.

첫번째 3D 프린팅 보철물의 디자인이 낮은 높이의 원형 블레이드의 형태였다면, 

 

 

두번째 3D 프린팅 보철물은 형태는 유지한 채로 높이를 높여 제작하였습니다.

 

최종적으로 추가 보완을 통해 완성된 3D 프린팅 보철물은 구조적인 부분의 보완을 통하여 Derby가 새로운 앞발을 편안하게 사용할 수 있도록 하였습니다. 

 

 

가볍고 내구성 있는 소재를 위해 뉴발란스의 새로운 3D 프린팅 운동화라인에 내장되는 미드솔 제작에 사용하는 동일한 기술(ICYMI 기술)을 활용하였습니다.   

 

 

영상을 통해 SLS 3D프린팅 시스템으로 제작한 새로운 보철물로 환하게 뛰어노는 Derby를 확인하세요!