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

 

 

 

 

 

금속 프린터 활용한 유체 흐름 어플리케이션 사례 지원 확대

 

적층 제조 기술(AM)을 최대로 활용한다는 것은 단순히 프린터를 잘 작동하는 것만을 의미하지는 않습니다.

 

다른 기술과 마찬가지로, 공정에 대한 지식이 깊을수록 프로세스 과정에서 더 많은 것을 얻을 수 있고 관련된 응용 프로그램을 더 많이 개발할 수 있습니다.

 

자동차와 모터스포츠, 항공우주, 에너지 및 그 외 적층 제조(AM) 기술 채택을 주도하고 있는 다양한 산업에서, 유체 흐름 애플리케이션보다 역동성을 더 잘 보여주는 분야는 없을 것입니다.

 

적층 제조(AM) 기술로 성능, 효율성, 신뢰성 면에서 우수한 유체 흐름 시스템을 만들 수 있다. 최근 3D시스템즈는 무료로 다운 가능한 eBook에서 유체 흐름 시스템용 적층 기술 어플리케이션을 소개하고 성능 개선에서 경량화에 이르는 다양한 분야에서의 광범위한 이점을 소개하였습니다.

 

      

                                     
                                               DMP 금속 프린터로 제작한 연료 노즐

 

 

디자인 자유도

 

유체 흐름 에플리케이션을 위한 적층 제조의 다양한 이점은 설계 와도 밀접한 관련이 있습니다. 

 

적층 제조(AM)는 기존 절삭 방식 제조에 비해 설계 자유도가 뛰어나 복잡한 내부 및 기하학적 구조와 특징을 가진 부품을 제작할 수 있습니다. 

 

요약하자면, 이는 우리가 이제 유체 흐름 적용을 위하여 혁신적이고 더 뛰어난 디자인을 구상할 수 있다는 것을 의미합니다.

 

세계 최대 입자 충돌 가속기(세계 최고 대형 기계)인 거대 하드론 충돌기(LHC)를 운영하는 스위스에 본사를 둔 유럽 조직 CERN은 3D시스템즈 애플리케이션 혁신 그룹(AIG)과 제휴해 LHC 실험을 위한 티타늄 쿨 바를 재설계하고 제조했습니다. 

 

적층 제조 기술(AM)은 연구용 목적으로 검출 영역을 -40˚C로 냉각시켜 입자 반응을 보존하는 데 사용되는 금속 부품 제작과 관련된 여러 난제를 극복할 수 있도록 지원했습니다.

 

3D시스템즈(3D SYSTEMS), 금속 프린터 활용한  유체 흐름 어플리케이션 사례 지원 확대

 

 

                        LHCb 어셈블리용 3D 프린팅 쿨 바를 설계한 CERN 및 3D 시스템즈

 

 

가장 큰 도전은 제한된 공간이었습니다. 

 

충분한 열을 발산하면서도 제한된 공간에 맞춘 쿨 바를 제작해야 했고 검출기 효율성 및 해상도를 위해 평탄도 사양을 맞추는 동안 길이 140m, 폭 2㎜ 이하의 광 검출 스트립의 길이에 걸쳐 온도 균일성을 달성해야 했습니다.

 

이러한 요건을 바탕으로 완벽한 부품 설계를 구상했다. CERN의 LHCB SciFi Tracker 프로젝트의 리더인 안토니오 펠레그리노는 해당 문건에서 ‘이 디자인은 매우 아름다웠지만, 일반적인 기존 제작 방식으로 제작할 수 없었다’고 설명했습니다.

 

3D 시스템즈의 애플리케이션 혁신 그룹(AIG)과 CERN은 DMP(Direct Metal Printing) 프린터를 사용하여 티타늄 쿨바를 300개 이상 제조할 수 있었는데, 각각 0.25mm 벽 두께(열 방출을 개선하기 위한 것), 누설 조임성 및 평탄성 50미크론 등 필요한 사양을 충족했습니다.

                                  라멜라 열교환기 설계

 

 

유체 흐름 시스템에서 적층 제조(AM)의 이점은 CERN을 훨씬 넘어 열 교환기에서 통합 냉각, 추진 시스템 및 연료 인젝터, 유체 다지관 및 마이크로 유체 공학에 이르기까지 광범위합니다. 

 

AM은 이러한 모든 유체 흐름 애플리케이션에 대해 한 가지 이상의 방법으로 효율성 향상을 실현하고 있습니다.

 

한편 적층 제조는 기하학적 구조 최적화 덕분에 더 경량화된 구조물을 생산할 수 있다. 이는 중량의 요인으로 운영비가 증가될 가능성이 있는 추진 시스템과 연료 인젝터와 같은 응용 분야에서 특히 중요합니다.

 

예를 들어 액체 로켓 엔진 인젝터를 설계할 때, 독일 우주 센터(DLR)는 3D 시스템즈 고객 혁신 센터와 협력하여 30개의 부품을 단일 부품으로 통합할 수 있었고, 최종 중량을 최대 10%까지 줄일 수 있었습니다.

 

여기에 통합 설계는 기존 시스템에 존재하는 고장 지점을 제거해 전반적인 시스템 성능을 개선했습니다. 

 

3D 프린터로 제작한 연료 인젝터에는 압력 및 온도 센서 채널과 같은 특정 기능도 통합되어 있어 냉각 및 연소 성능이 우수했다. 이러한 성능 향상 기능은 3D Systems의 DMP(Direct Metal Printing) 기술을 통해 실현 가능했습니다.

 

3D시스템즈(3D SYSTEMS), 금속 프린터 활용한  유체 흐름 어플리케이션 사례 지원 확대

 

 

                                                         DLR의 발화 테스트

 

 

DLR에서 인젝터 헤드 프로젝트를 관리하고 있는 마르쿠스 쿤은 같은 자료에서 ‘DMP 기술을 활용한 우주 연구 성공을 바탕으로 센서 통합과 연료 및 냉각수 분배에 대한 새로운 가능성을 염두 했을 때 3D 시스템즈 기술은 인젝터 헤드의 제조 설계 측면에 완벽하게 적합하다고 생각했다’고 설명했습니다.

 

단순하고 더 뛰어난 흐름성

 

적층 제조(AM)는 또한 유체 역학을 직접적으로 개선함으로써 유체 흐름 애플리케이션의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 

 

대부분의 기존 제조 공정은 내부 채널을 통해 이동하는 유체가 정체된 구역에 갇힐 수 있기 때문에 모서리 부분이 뾰족한 설계를 선호하는데, 이는 문제가 될 수 있습니다.

 

이는 결국 압력 손실로 이어지고 효율을 떨어뜨린다. 적층 제조(AM)를 위한 설계는 이러한 골치 아픈 설계 특징을 없애고 유체 역학에 최적화된 내부 채널을 만들 수 있습니다. 

 

이러한 이점은 반도체 기계의 유체 다 지관과 연구소에 사용되는 마이크로 유체 소자에서 가장 명확하게 볼 수 있습니다.

 

마찬가지로, 최대 냉각을 달성하기 위해 의도적인 난류를 가진 유체 흐름 시스템을 설계할 수 있습니다. 

 

예를 들어 열 교환기의 경우 내부 난류는 열 전달을 증가시킬 수 있으며, 이는 냉동 기기, 에너지 생성 및 기타 많은 용도에 유용하게 사용됩니다. 

 

전체적으로 적층 제조(AM)는 엔지니어와 유체 흐름 전문가가 제조상의 제약이 아닌 유체 역학으로부터 설계의 기반이 됩니다.

 

3D시스템즈(3D SYSTEMS), 금속 프린터 활용한  유체 흐름 어플리케이션 사례 지원 확대

 

 

                                                 3D 프린터로 제작한 유압 매니폴드

 

 

적층 제조는 유체 흐름 애플리케이션의 상태를 보다 개선하여 부품 통합을 통한 제조 가능성 향상, 중량 감소 및 혼합 효율을 통한 뛰어난 효율성 및 공간 활용도를 제공하고 있습니다. 

 

이는 LHC용 3D 프린팅 금속 쿨바, 연료 인젝터 또는 작은 채널이 있는 플라스틱 마이크로 유체 소자 등 사실상 모든 유체 역학 영역에 해당됩니다.

 

그럼에도 연구 곡선은 새로운 제조공정뿐만 아니라 완전히 새로운 설계 방식까지 포괄하기 때문에 상당히 가파르다고 할 수 있다. 다행히 적층 제조(AM) 기술 도입 장벽 화를 위해 전문가들이 손을 잡고 있습니다.

 

* 출처: http://www.kidd.co.kr/news/219947

    

 

 

 

 

 

 

                                             

 

 

 

3D Systems의 발전된 소재에 대한 접근 가속화 - 새로운 응용 분야 개척

 

- Direct Metal Printing 플랫폼에서 인증된 scalmalloy (A) 및 인증된 M789 (A)의 고강도 내식성 부품의 적층 제조 용이하게 함

- Application Innovation Group 은 고객이 소재를 인증할 수 있도록 지원하는 서비스를 제공하여 혁신 가속화와 출시 기간 단축 실현

 

록힐, 사우스캐롤라이나, 2021년 9월 2일 - 3D Systems (NYSE : DDD) 오늘 업계를 선도할 재료 포트폴리오에 Certified Scalmalloy (A) 및 Certified M789 (A) 를 추가하였습니다. 이 두 가지는 항공 우주, 모터스포츠 및 자동차, 반도체, 에너지 및 금형 제작과 같은 시장에서 추가 응용 분야를 위한 까다로운 산업용 고강도 내식성 부품의 제작을 용이하게 합니다. 이번 새로운 재료의 출시를 통해 고객은 DMP (Direct Metal Printing) 플랫폼에서 금속 적층 제조에 최적화된 고성능 재료를 사용할 수 있습니다. 또한, 3D Systems 는 소재 제조업체인 APWORKS 및 voestalpine BOHLER Edelstahl 과 협력하여 금속 3D 프린팅 기술과 함께 사용할 수 있도록 이러한 소재를 인증했습니다. 이제 고객은 회사의 AIG (Application Innovation Group) 와 협력하여 DMP Flex 350 및 DMP Factory 350 프린터와 함께 사용하기 위해 이러한 소재를 효율적으로 인증할 수 있으며, 그로인해 출시 기간이 단축되어 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

Scalmalloy^®

 

Scalmalloy 는 520MPa 의 인장 강도와 480MPa 의 항복 강도를 가진 고강도 알루미늄 합금으로 기준 소재인 AlSi 10Mg 보다 훨씬 더 강력합니다. Scalmalloy 의 고강도는 중량 효율적인 하중 지지 부품을 적층 제조하는 데 이상적입니다. 제조업체는 이 소재를 사용하여 회사의 DMP Flex 350 및 DMP Factory 350 금속 3D 프린터용 3DXpert  소프트웨어에서 사욜할 수 있는 완전히 개발된 빌드 스타일을 통해, 고강도 부식 방지 알루미늄 부품을 생산할 수 있습니다. 또한, Scalmalloy를 사용하여 생산된 부품은 최적의 표면 품질을 가지는 최종 부품을 만들기 위해, 후처리공정 중에 표면 잔여물을 제거하여 화학적으로 세척될 수 있습니다.

이 재료의 이상적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 항공우주 : 수동 RF 부품 (예 : 필터, 도파관 등), 경량 구조 부품
• 모터스포츠 및 자동차 : 금속 구조 부품 (예 : 서스펜션 브래킷, 변속기 케이스), 에너지 및 유페 관리
• 반도체 : 유체 흐름 (예 : 매니폴드), 열 관리 (예 : 냉각 노즐, 웨이퍼 테이블) 

                                                                                                                                           

3D Systems DMP Flex 350 금속 프린터의 Certified Scalmalloy (A) 로 제작된 서스펜션 로커.

 

강도가 높은 이 알루미늄 소재 (금속 적층 제조용으로 특별히 개발됨) 는 고객이 금속 구조 부품의 질량을 더욱 줄일 수 있도록 합니다. 

 

"Scalmalloy의 부품을 적층 제조하는 기능을 당사 포트폴리오에 추가하는 것은 중요한 발전이며, 특히 항공우주 분야에 매우 적합한 것입니다."라고 3D Systems 의 항공우주 및 방위 부문 부사장인 Dr. Michael Shepard 가 말했습니다.  

"Scalmalloy 는 매우 매력적인 강도 대 중량 비율을 가지며 기존의 많은 고강도 알루미늄 합금보다 3D 프린팅에 더 적합합니다. 

이러한 성능 특성은 항공우주 응용 분야에 이상적이며 고객이 3D 프린팅된 Scalmalloy 구성 요소를 사용하여 한계를 혁신으로 계속해서 확장하는 방법을 보게 되어 기쁩니다."

M789 (BÖHLER M789 AMPO)

M789를 사용하면 최대 52HRC 까지 경화될 수 있을 뿐만 아니라, 코발트가 포함되지 않은 고강도 금형 및 툴링을 생산할 수 있습니다. 

3D Systems 는 파트너인 GF Maching Solutions 와의 협력을 통해 DMP 플랫폼에 대한 M789 인증을 획득하여 확장된 적용 분야를 조성하기 위해 단단하고 내부식성인 공구 강철에 대한 고객의 요구를 받아들였습니다. 

출력된 부품은 반복적인 제조 공정의 혹독함과 습도가 높은 지역에서의 사용 모두를 견딜 수 있는 장기적인 사용에 최적입니다.

이 소재의 이상적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 금형 제작 : 등각 냉각 기능이 있는 금형 인서트
• 에너지 : 드릴 비트, 절삭 공구
• 자동차 : 타이어 금형, 구동 트레인 부품, 차축 부품

                                                                                                                                                          

M789(A) 무코발트 공구강에서 금속 적층 제조로 생산된 통풍구용 고강도 몰드 인서트

 

통합된 등각 냉각 채널은 열 방출을 관리하고 균일한 냉각을 달성하며 뒤틀림 및 변형을 줄이면서 전반적인 사출 성형 경제성을 향상시킴

3D Systems 의 운송 및 모터 스포츠 부문 리더인 Kevin Baughey 는 "자동차 업계의 고객들은 혁신을 앞당기고 가속화하기 위해 적층 제조에 점점 더 의존하고 있습니다. 

M789 를 금속 3D 프린팅의 솔루션의 일부로 포함시키면 자동차 고객에게 더 높은 정확도를 제공할 수 있습니다. 

이를 통해 등형 냉각 및 타이어 접지면 금형이 장착된 금형 인서트와 같이 더 높은 정확도와 더 얅은 벽체가 필요한 응용 분야에 기술을 사용할 수 있으며, 경쟁 우위를 제공할 수 있습니다." 라고 말했습니다.

 

9월 13일부터 15일까지 시카고의 McCormick Place 에서 개최되는 RAPID+TCT 2021 에서 참석자들은 부스 E7601 의 3D Systems 를 방문하여 이러한 소재의 장점을 더 자세히 알아볼 수 있습니다. 

방문객들은 이러한 새로운 소재를 사용하여 생산된 부품을 볼 수 있을 뿐만 아니라, 3D Systems 의 응용 분야 전문가와 이야기하여 Scalmalloy 및 M789 를 사용한 고유의 응용 분야 문제들을 해결할 수 있는 방법을 알아볼 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                     

 

 

 

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