BOA, Figure 4 부품으로 퍼포먼스 핏 시스템 향상

투르 드 프랑스(Tour de France) 참가 선수 절반 이상은 장거리 코스에서 BOA® 핏 시스템(BOA® Fit System)을 사용하고 있습니다.

BOA는 작업복, 의료용 보조기, 골프, 스노보드, 트레일 러닝 등 다양한 스포츠와 산업군을 하나로 잇는 공통된 기술입니다.

이들 모두는 BOA의 특허 받은 3-파트 핏 시스템을 고성능 제품에 통합해 근로자와 선수들이 최고의 착용감을 유지하도록 돕습니다.

BOA 핏 시스템은 스포츠의 강도와 제품에 필요한 클로저(잠금) 강도에 따라 다양한 파워 레벨로 제공되며, 

각 산업을 선도하는 브랜드들이 BOA와 협력하여 최상의 성능을 사용자에게 제공합니다. 이 시스템은 빠르고 간편하며 정밀한 핏을 구현하도록 설계되었습니다.

기능성 3D 프린팅 소재를 찾아서

BOA 핏 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나는 다이얼(dial)입니다. 이 다이얼은 장착되는 장비의 레이스 텐션에 따라 3가지 파워 레벨로 설계됩니다. 

BOA의 성공을 이끈 고토크용 기어 감속 기능이 있는 스노보드용 고파워 다이얼도 여기에 포함됩니다. BOA의 수석 설계 엔지니어 다니엘 힙우드(Daniel Hipwood)는 이러한 제품의 기계적 설계를 담당하고 있습니다.

BOA는 수년간 3D 프린팅을 프로토타이핑에 활용해 왔지만, 힙우드에 따르면 BOA가 요구하는 소재 성능에 부합하는 경우는 드물었습니다. 

BOA의 제품은 소형이면서 기계적 특성이 핵심이기 때문에, 대부분의 3D 프린팅 소재는 개념 검증이나 외관 테스트에만 유용했습니다.

“우리는 이용 가능한 소재들에 발이 묶여 있었죠.”

힙우드는 이렇게 말하며, “프린트한 부품이 시간이 지나면서 부서지기 쉬워지고, 미팅 중 책상에서 떨어뜨리기만 해도 산산조각 나버리는 일이 있었어요. 

해상도를 유지하면서 열가소성 플라스틱처럼 작동하는 소재를 찾는 건 정말 어려운 과제였습니다.”

BOA는 여전히 사전 생산용 소량 사출 부품을 사용하지만, 3D 프린팅 부품의 내구성과 실제 양산품의 간극을 줄이기 위한 노력을 통해 더 빠르고, 더 대담한 디자인을 구현하고자 했습니다.

이 과정에서 BOA는 3D Systems의 Figure 4 기술과 소재를 발견하게 됩니다.

Figure 4 Standalone 자세히 보기

※ Figure 4 Standalone

Figure 4를 통한 테스트 고도화

Figure 4는 비접촉 멤브레인 기반의 프로젝션 방식 적층 제조 기술로, 정밀한 디테일과 빠른 출력 속도를 자랑합니다. 

BOA는 Figure 4 Standalone® 장비와 3D Systems의 생산급 소재를 활용하여 초기 단계에서부터 생산 부품 수준의 성능을 파악할 수 있게 되었습니다.

기존에는 가공 부품을 받기까지 3주가 걸렸다면, 이제는 같은 날 오후에 테스트 결과를 확인할 수 있게 된 것입니다.

BOA는 여러 Figure 4 소재를 활용 중이며, 특히 Figure 4 PRO-BLK 10®을 선호합니다. 이 고정밀 생산용 소재는 뛰어난 해상도는 물론, 장기적인 환경 안정성과 열가소성 플라스틱과 유사한 성능을 제공합니다.

 힙우드는 “간혹 양산용 사출 부품과 1:1로 성능이 동일할 정도”라고 말하며, 이 소재가 BOA의 요구 사항을 완벽히 충족한다고 평가했습니다.

소재 자세히 보기

※ Figure 4 PRO-BLK 10 소재

획기적인 열가소성 기계적 특성과 장기적인 환경 안정성을 갖춘 생산 등급 적층 제조 소재

디자인 초기 단계의 반복을 빠르게

BOA는 가능한 프로토타입을 조기에 신발에 적용해 테스터가 직접 사용해보는 것을 선호합니다. 

설령 양산에 이르지 않더라도, 신발에 다이얼을 부착해 반복 테스트하는 것은 설계 및 성능 데이터를 얻는 데 중요한 역할을 합니다. 

이 과정은 다이얼을 원단에 직접 바느질해야 하며, 금형 구멍 없이 플라스틱에 바늘을 뚫어야 하기 때문에 소재에 대한 요구사항이 까다롭습니다.

힙우드는 이렇게 설명합니다:

“플라스틱에 바늘을 찌르는 건 단순한 강도 문제가 아닙니다. 내구성이 있으면서도 다른 기능을 수행할 수 있는 충분한 강성을 유지해야 합니다. 

파트 수를 줄이는 것이 중요하기 때문에, 이 부품은 다른 중요한 기능도 함께 수행해야 하죠.”

이러한 조건에서 Figure 4 PRO-BLK 10이 프로토타입 제작에 사용할 수 있다는 점은 BOA에 큰 도움이 되었습니다.  

이 소재 덕분에 BOA는 디자인 반복 주기를 줄이고, 시간과 비용을 절약하며 최고의 성능을 구현할 수 있게 되었습니다.

성공적인 선택

힙우드에 따르면 BOA가 3D Systems 기술을 선택한 이유는 두 가지입니다.

첫째, 3D Systems 팀과의 원활한 소통과 기술적 지원 수준,

둘째, 3D Systems가 3D 프린팅 산업의 개척자이자 신뢰할 수 있는 포트폴리오를 보유한 기업이라는 점입니다.

“우리가 검토한 다른 옵션들은 아직 시험 단계의 느낌이었어요. 

3D Systems는 기술 혁신과 적층 제조의 미래에 집중하고 있다는 점에서 차별화되었죠.”

▶과제 (Challenge)

복잡한 기계 부품을 빠르게 제작하면서도 테스트를 견딜 수 있도록 하여, 부품 검증 시점을 앞당기는 것이 목표였습니다.

▶해결책 (Solution)

3D Systems의 Figure 4 Standalone 프린터와 PRO-BLK 10 소재를 활용해, 강도와 디테일을 모두 갖춘 부품을 신속하게 확보했습니다.

▶성과 (Results)

- 디자인 검증 소요 시간: 기존 3주 → 하루 만에 단축

- 내구성 높은 PRO-BLK 10 소재는 신발에 직접 바느질하여 테스트 가능

- Figure 4 시제품과 양산 부품 간의 지속적인 비교를 통해 성능 예측 정확도 향상

Figure 4 독립형

매우 신속하게 저렴한 비용으로 당일 원형 제작 및 소량 생산

저렴한 비용


확장 가능하고 완전히 통합된 3D Systems의 Figure 4® 기술 플랫폼의 일부인 Figure 4 독립형은 소량 생산을 위한 저렴하고 다재다능한 솔루션입니다. 신속한 설계 반복 및 검증을 위한 당일 원형 제작으로 산업 등급 내구성, 서비스와 지원을 통해 속도와 품질, 정확성을 제공합니다. 작고 사용하기 쉬운 설계의 Figure 4 독립형은 저렴한 가격과 낮은 총 운영 비용으로 산업 등급 내구성을 구현합니다. 

저렴한 다목적 프린터인 Figure 4 Standalone은 다양한 생산 등급 소재를 사용해 원형과 생산 부품을 프린트합니다.

다목적

빠르고 손쉽게 소재를 교체할 수 있어 동일 프린터를 다양한 기능적 원형 제작 및 생산 분야에 적용할 수 있습니다. 수동 소재 공급 기능이 탑재되어 있으며 세척, 건조 및 경화를 위한 후처리 장치가 별도로 제공됩니다.

3D 스프린트 소프트웨어

빠른 처리 시간

엄청나게 빠른 속도로 당일에 기능적 원형 제작 및 소량 생산이 가능합니다. Figure 4 Standalone은 산업용 내구성, 서비스 및 지원으로 품질, 정확성 및 6 시그마 반복성(Cpk > 2)을 제공합니다. Figure 4 Standalone은 사용 편의성에 초점을 맞춰 설계되었고 3D Systems의 3D Sprint 소프트웨어를 통한 파일 준비 및 프린트 관리 기능이 포함되어 있습니다.

참고: 국가에 따라 일부 소재가 제공되지 않을 수도 있습니다. 지역 영업 담당자에게 공급 여부를 문의하시기 바랍니다.

소재의 다양성

3D Systems의 소재 디자인 센터는 30년 이상의 검증된 R&D 경력 및 프로세스 개발 전문성을 보유하고 있습니다. Figure 4 Standalone이 사용할 수 있는 넓은 범위의 소재는 다양한 활용 용도, 기능적 프로토타입, 최종 사용 제품의 직접적인 생산, 몰딩 및 주조를 위한 것이며, 여기에는 열가소성 특성과 유사하여 강성과 내구성이 좋은 소재, 고무와 유사한 소재, 주조용 소재, 내열성 소재, 생체에 적합한 소재 등이 포함됩니다. 

참고: 국가에 따라 일부 소재가 제공되지 않을 수도 있습니다. 지역 영업 담당자에게 공급 여부를 문의하시기 바랍니다.

저렴한 가격과 다양한 용도

소량 생산과 신속한 원형 제작에 적합한 경제적인 다목적 솔루션으로서 산업 등급의 내구성, 서비스 및 지원을 통해 높은 품질과 정확도를 제공합니다.

원형 제작에서 생산까지

당일 원형 제작 및 직접 디지털 생산으로 매월 수십 개에서 수백 개까지 부품을 제작합니다.

프린터 정보

활용 분야

• 기존 성형 및 주조 우레탄 공정 대체
• 빠른 기능적 원형 제작 및 고속 컨셉 모델
• 쥬얼리용 주조 패턴
• 최종 사용이 가능한 내구성 플라스틱 부품
• 플라스틱 제품의 신속한 생산
• 지그 및 고정 장치
• 빠른 세공 - 금형과 마스터 패턴
• 탄성 부품 - 그로밋, 실링, 호스, 웨더스트립, 튜브, 개스킷, 스페이서 및 기타 진동 흡수 구성품의 원형 제작
• 생체적합성 및/또는 내열성을 필요로 하는 의료 응용 분야

혜택

• 저렴한 초기 투자
• 높은 처리량과 경쟁력 있는 3D 프린팅 기술
• 산업 등급 내구성
• 당일 프린트하여 사용 가능
• 낮은 총 운영비용
• 응용 분야의 유연성
• 효율적인 설계 반복
• Six Sigma 품질 및 반복성

기술 사양

• 비접촉 박막 Figure 4 기술
• 프린트 가능한 제작 용적(너비 x 깊이 x 높이):
• 124.8 x 70.2 x 196mm(4.9 x 2.8 x 7.7인치)
• 파일 준비 및 제작을 위한 업계 최고의 3D Sprint 소프트웨어
• 3D Connect 기능을 통한 클라우드 연결로 예측 가능하고 신속한 서비스
• 생산등급 소재
• 작은 프린터 설치 공간
• 수동 소재 공급
• 별도의 수동식 사후 경화 장치 필요

생산할 수 있는 엄청난 속도와 유연성 제공"

"Figure 4 에그쉘 성형 솔루션을 사용하면 이전에는 볼 수 없었던 것들을 매일 볼 수 있습니다. 이렇게 많은 실리콘 및 PU 소재로 다양하고 빠른 속도로 만들 수 있게 되었습니다"

풍동 및 자동차 응용 분야를 위한 성형 엘라스토모 부품을 신속히 생산

실리콘 및 폴리우레탄 부품을 성형하기 위한 기존의 툴링 방법은 시간이 많이 걸리고 종종 F1 고려 대상에서 제외되었습니다. 

레이싱 시즌은 불과 몇 달 밖에 걸리지 않기 때문에 생산, 테스트 및 반복 속도가 가장 중요합니다.

해결책

1. 개발 및 제조기한 단축

BWT Alpine F3팀은 에그쉘 성형을 위한 3D 시스템즈의 Figure 4 솔루션을 통해 엄청난 속도로 다양한 고품질 성형 실리콘 및 폴리우레탄 부품을 생산할 수 있었습니다.

기존 성형 재료를 사용하여 일회성 및 반복 부품에 대한 엑세스를 제공하였습니다.

예를 들어, 기존의 금속 툴링 또는 진공 주조를 사용하여 몇 주가 걸리던 주조 그로밋 또는 씰을 Figure 4 를 사용하면사 하루만에 배송할 수 있게 되었습니다.

BWT 알파인  F1 팀은 하루에 여러 빌드를 실행합니다. Figure 4 모듈식 3D프린터는 자동차 부품 및 테스트를 위한 다양한 주조 도구용으로 탁월합니다.

BWT 알파인 F1팀의 고급 디지털 제조 관리자인 펫 워너는 대부분의 3D 프린팅 달걀 껍질 몰드는 단 90분 만에 프린팅되고, 가장 큰 빌드는 3시간이면 충분하다고 하였습니다.

* 에그쉘 성형은 3D프린팅을 사용하여 최종 생산 재료를 주입한 다음 분해하는 얇은 일회용 금형을 생산하는데 획기적인 희생 제조 기술입니다.

2. 여러 분야에 다양하게 응용

팀의 생산성 향상은 당일 제작가능을 넘어  Figure 4 에그쉘 공정을 사용하여 광범위한 응용 분야를 처리할 수 있는 능력으로 확장됩니다. 이 프로세스는 3D 시스템즈의 Figure 4 EGGSHELL-AMB10, 다양한 실리콘, 폴리우레탄 및 금속 및 세라믹과 같은 기타 재료로 최종 부품을 제공할 수 있는 유연성을 갖춘 소재로 희생 툴링을 생산하기 위한 공정 최적화 재료입니다.

Figure 4 EGGSHELL-AMB10 은 고온 고압에서의 사출을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 경질 플라스틱이지만 주조 후 쉽게 분리됩니다.

" 우리는 엄청난 재료를 보유하고 있으며 기본적으로 하루 만에 모든 재료를 사용할 수 있습니다."라고 관계자는 전달합니다.

이를 통해서 팀은 강성, 연신율, 색상 및 기타 특성이 다양하고 광범위한 응용분야를 발견할 수 있습니다. 

현재 3D SYSTEMS의 에그쉘 성형 솔루션을 사용하여 다루는 대부분의 응용 분야는 차량 전체에서 사용되는 그로밋, 씰, 개스킷의 범주에 사용됩니다.

3. 간단한 WORKFLOW

간단한 CAD-Casting Workflow는 인쇄할 파일을 보내는 것으로 시작됩니다. 3D Sprint, Polymer 3D 프린팅을 위한 올인원 소프트웨어 및 소프트웨어의 광범위한 도구 세트에  Support를 추가하고 인쇄 프로세스를 관리하는 옵션이 포합되어 있습니다.

인쇄가 완료되면 BWT Alpine F1팀은 LC-3DPrint Box 후경화 장치에서 부품을 청소하고 후경화하는 주조 쉘을 후처리 합니다. 이과정은 약 90시간이 소요되며 경화작업을 거치게 됩니다.

UV 경화 후 BWT Alpine F1팀은 3D 인쇄 주조 쉘을 화학 이형제로 코팅하고 쉘은 폴리우레탄 또는 실리콘으로 주입준비를 합니다. 경화시간은 사용된 재료에 따라 다르며 10분에서 24시간까지 걸릴 수 있습니다.

4. 혹독한 환경에서의 성능

레이스는 최대 3시간이 소요됩니다. 이 시간동안 차량 전체가 격렬하게 변화합니다.

온도, 강한 진동 및 끔찍한 힘에 노출 됩니다.

관계자는 "어제 못했던 것을 넣는 것은 끔찍한 환경"이라며 항상 완벽을 위해 노력하고 있다"고 하였습니다.

에그쉘 성형 솔루션을 사용하여 생산된 부품은 이러한 높은 기준의 조건을 충족합니다.

표면 품질이 매우 좋고 공기 역학적 부품에 특히 기능을 발휘합니다.

고품질의 고성은 부품을 신속하게 생산할 수 있는 능력 덕분으로 팀은 스포츠의 극한의 시간 제약으로 인해 이전에 우선 순위가 낮았던 부품을 수정할 수 있습니다.