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활용사례

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[SLS] 그레이트 파고다, 큐. 3D 시스템즈의 도움으로 18세기의 영광으로 돌아오다.
작성자 : 관리자(sales@ktech21.com)조회수 : 2381

복원은 중요한 사업입니다. 

역사적 구조를 보존하고 안정화하는 데 필수적인 세심한 관리 외에도 복원에는 가능한 한 많은 무결성을 가지고 유물을 알려진 상태로 또는 가정된 상태로 되돌리기 위한 많은 연구와 계획이 포함됩니다.

 

 

 

영국의 역사적인 왕궁 (HRP)이 큐 (Kew)의 그레이트 파고다 (Great Pagoda)를 복원하기위한 사업을 시작했을 때, 그것은 상당히 역사적인 도전이었습니다. 

 

원래 건물의 몇 가지 주요 디자인 요소는 역사 속으로 사라졌으며 비용, 물류 및 디자인 측면에서 신속하게 교체하는 것이 어려웠습니다. 

 

그러나 3D Systems의 기술과 전문 지식을 이 프로젝트에 적용함으로써 이러한 노력은 관리가 용이할 뿐만 아니라 효율적이었습니다.


3D Systems 팀은 선택적 레이저 소결(SLS) 적층 제조와 함께 scan-to-CAD 워크플로를 사용하여 HRP의 복원 작업을 위한 내구성 있고 반복 가능한 고정 장치를 제공했습니다. 

 

 

수동적인 프로세스와는 거리가 먼 이 팀은 고품질의 풀 서비스 설계 및 제조 전문 지식을 제공하기 위해 많은 시간의 프론트엔드 엔지니어링 및 백엔드 마감에 기여했습니다.


SLS 드래곤은 3D Systems에서 손으로 칠했습니다.

 

새로운 드래곤은 3D Systems High Wycombe 마감 부서에서 손으로 칠했습니다.

 

 

 

유네스코 세계 문화 유산


조지 3세에 대한 대중의 의견은 분분할 수 있지만 그의 59년 통치의 영향을 부인할 수는 없습니다. 

 

삶과 통치에 대한 수많은 방대한 연구와 영화 외에도 그의 유산은 그가 통치한 땅, 특히 큐 왕립 식물원의 땅에 깊이 박혀 있습니다. 

 

유네스코 세계 문화 유산으로 지정된 이 정원에는 1761년에 의뢰되어 화려하고 매우 세련된 시누아즈리 스타일로 지어진 인상적인 163피트 구조의 그레이트 파고다(The Great Pagoda)가 있습니다.


탑이 공개된 후 몇 년 동안 이국적이고 눈길을 끄는 세부 사항에 감탄하기 위해 온 많은 관광객을 끌어들였습니다. 모든 대화의 중심에는 각 연속 레벨의 팔각형 모서리를 장식한 80개의 채색된 나무 용이 있었습니다.


20 년 넘게 마을의 이야기 인 큐 드래곤은 1780 년대에 탑의 지붕 수리를 수용하기 위해 제거되었으며 결코 교체되지 않았습니다.

 

소문에 따르면 드래곤은 왕실 도박 빚을 갚는 역할을 했다고 주장하지만 전문가들은 나무가 시간이 지남에 따라 단순히 썩었다고 생각합니다. 

 

 

자연 보호론자들이 자주 재검토하는 주제인 The Great Pagoda는 마침내 200년 만에 처음으로 이전의 화려함, 용 및 모든 것으로 되돌아갑니다. 

 

HRP와 큐 왕립 식물원이 수행 한 복원 프로젝트의 일환으로이 드래곤 배치는 현대 기술에 의한 특수 강화로 시간의 시험을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.


조각된 나무 용은 리버스 엔지니어링 워크플로의 일부로 3D 스캔되었습니다.

 

 

 

왕에게 어울리는 품질


HRP가 용을 교체하기 위한 방법론을 모색하기 시작하면서 딜레마에 직면했습니다.

 

나무 교체는 이전과 동일한 수명 문제를 야기할 뿐만 아니라 탑은 2세기 동안 용의 무게를 지탱하지 못했습니다. 

 

"이 프로젝트의 가장 어려운 측면 중 하나는 이 1등급 건물에 많은 드래곤이 부과하는 영향을 최소화하는 것이었습니다."라고 Historic Royal Palaces의 프로젝트 디렉터인 Craig Hatto는 말했습니다. 

 

HRP는 노후된 구조물이 80개의 전체 중량 대형 장식품의 갑작스러운 재도입에 제대로 반응하지 않을 수 있다는 우려로 성공적이고 사고 없는 설치를 보장하는 데 도움이 되는 더 가벼운 대안을 모색하고자 했습니다. 

 

이러한 실용적인 고려 사항과 함께 전통적인 재료 및 공정과 관련된 시간 및 비용의 똑같이 유효한 문제가있었습니다.


HRP는 프로젝트에 내재된 품질, 무게, 시간 및 비용 문제에 대한 답을 찾을 수 있는 복원 솔루션을 찾고 있었습니다. 

 

HRP는 모든 측면에서 납품할 수 있는 공급업체를 찾기 위해 3D Systems에 경쟁 입찰을 요청했고, 이후 프로젝트를 완수하는 데 필요한 전문 지식, 기술, 품질 및 확장성을 제공할 수 있다는 점에서 3D Systems을 선정하였습니다.


최종 드래곤의 크기는 1.2-2 미터였습니다.

 

 

 

 

드래곤 디자인


큐 드래곤은 두 세트의 전문 디자이너 간의 공동 작업으로 생명을 얻었습니다. 

 

용의 외관은 가능한 가장 정확한 표현을 달성하기 위해 사용 가능한 희소한 역사적 정보를 사용하여 HRP에 의해 재현되었습니다. 

 

설계가 완료되면 나무로 드래곤 프로토타입을 조각하여 디지털 제조 워크플로를 가능하게 했으며, 이후 3D Systems의 두 번째 설계 및 엔지니어링 팀이 수행했습니다. 

 

탑의 첫 번째 레벨을 장식하기 위해 7 개의 추가 나무 용이 조각되었으며 SLS 인쇄를 사용하여 72 개가 남았습니다.


리버스 엔지니어링 워크플로와 FARODesign ScanArm을 사용하여 조각된 나무 용을 3D 설계 환경으로 스캔하여 3D Systems가 무게에 대한 HRP의 우려를 해결할 수 있도록 했습니다. 

 

 

 

 

3D Systems의 설계 전문가들은 GeomagicDesign X™를 비롯한 다양한 소프트웨어를 사용하여 스캔 데이터를 CAD로 리버스 엔지니어링하고 스캔 데이터를 제어된 두께로 중공화하여 프로세스의 외부 세부 사항과 구조적 무결성을 모두 보존했습니다.


핸드 컷 마스터의 복잡한 외관과 결합했을 때, 그 결과 중공 형상은 너무 복잡하여 전통적으로 제조할 수 없었고 생산을 위해 적층 제조가 필요했습니다. 

 

또한 3D Systems는 디지털 제조 워크플로를 사용하여 드래곤의 크기를 매끄럽게 조정하여 탑의 레벨 2에서 10까지 약간 다른 크기를 얻을 수 있었습니다. 

 

총 18 개의 디자인이 준비되었으며, 9 개의 서로 다른 드래곤 크기와 각각의 왼쪽 및 오른쪽 버전으로 구성되었습니다.

 

 

 

 

3D Systems 엔지니어는 내장 장착 기능을 CAD 파일에 직접 추가하여 각 드래곤 설계에 간단하면서도 매력적인 또 다른 기능을 통합했습니다. 

 

이러한 설계는 드래곤의 구조 설계의 일부를 구성했으며, 3D Systems 팀이 프로젝트의 다른 수석 엔지니어링 팀인 Hockley & Dawson과 긴밀히 협력하여 고안하고 구현했습니다. 

 

보강 및 장착에 필요한 메커니즘으로 인해 18개의 드래곤 변형 각각은 개별적인 주의와 디자인 작업이 필요했습니다.


"최종 드래곤은 본질적으로 원본의 완벽한 사본이지만 관찰자에게는 보이지 않는 방식으로 개선되었습니다."라고 3D Systems 영국 총괄 책임자 인 Nick Lewis는 말합니다. 

 

"우리는 안전한 장착 프로세스를 위해 내부 요소를 설계했지만 너트, 볼트 또는 구조 흔적이 보이지 않도록 완전히 은폐되도록 설계했습니다."


드래곤은 내구성이 뛰어난 폴리아미드 12 나일론 소재인 DuraForm® PA로 프린트됩니다.

 


적층 제조의 숨겨진 이점


적층 제조를 위한 설계 능력을 활용하여 3D Systems 팀은 척추를 따라 드래곤의 정확한 형태를 따르는 일련의 나사, 나사산 및 덮개를 통합했습니다. 

 

"우리가 제공한 최종 구조는 적층 공정에서 추출할 수 있는 고유한 가치를 활용합니다"라고 Lewis는 말합니다. "이러한 방식의 엔지니어링은 우리에게 일반적인 관행이지만 고객에게는 여전히 기적입니다. 

 

와우 팩터는 공개하는 것을 재미있게 만들지만, 저에게는 수완이 풍부하고 문제를 보다 효과적이고 효율적으로 해결하는 것이 우리 기술을 사용하는 핵심 이점입니다."


3D Systems의 엔지니어링 전문 지식은 SLS 프린팅된 드래곤의 18가지 버전 각각에 내장되어 있습니다. 

 

3D Systems 지역 영업 관리자인 Simon Hammond가 지적했듯이 정밀도와 다양성을 일치시키는 능력은 생산에 적층 제조를 사용할 때 얻을 수 있는 일관된 이점입니다. 

 

Hammond는 "최종 설계에는 많은 시간의 세심한 엔지니어링 작업이 투입되었지만 3D CAD 및 3D 프린팅과 함께 디지털 워크플로를 사용하여 시간 투자를 미리 처리할 수 있었습니다. 

 

"최종 파일이 준비되면 18세트의 툴링과 금형 없이 18가지 다른 결과로 생산에 착수할 수 있었습니다. 좋은 비용과 합리적인 타이밍으로 동일한 결과를 설계하고 제조하는 것은 다른 어떤 공정에서도 어려울 것입니다."


3D 스캐닝 및 설계에 이어 드래곤의 초기 프로토타입을 인쇄하여 분석 및 테스트를 수행 하 여 최종 설계 가 현대 건축의 엄격한 요구 사항에 따라 제작 되었는지 확인 했습니다.


이 과정에서 3D Systems는 고객의 미적 요구 사항을 충족하는 동시에 제작자의 모든 기술 요구 사항을 충족하기 위해 부지런히 노력했습니다. 

 

이러한 고려 사항은 3D Systems 엔지니어가 프린팅을 위해 SLS 모델을 가장 잘 분할하고 장착을 위한 다양한 캡과 클로저를 배치하고 숨기는 방법을 결정함에 따라 작용했습니다.

 


 

 

역사적 복원을 위한 생산 3D 프린팅


영국과 네덜란드의 3D Systems 팀은 SLS 기술을 사용하여 용을 프린팅했습니다. 

 

드래곤의 규모가 크기 때문에 각각 1.2 – 2 미터 범위의 최종 치수를 가지고 있습니다.3D 시스템 sPro230 SLS 기계®작업을 위해 선택되었습니다. 

 

최대 제작 용적이 550mm x 550mm x 750mm인 sPro 230을 사용하면 3D Systems 팀이 전문적으로 조립한 적은 수의 대형 부품으로 드래곤을 생산할 수 있었습니다.


드래곤은 3D 프린팅되었습니다.듀라폼파®, 내구성이 뛰어난 폴리아미드 12 나일론 소재로 오리지널 드래곤과 비슷한 모양과 느낌을 연출할 수 있습니다. 

 

DuraForm PA의 분해능과 기계적 특성은 벽이 얇거나 스냅핏 요구 사항이 있는 복잡한 부품에 이상적인 제품입니다. 큐 드래곤의 경우 이러한 기능은 설치의 기능 요구 사항과 역사적 복원의 외관 요구 사항 모두에 적합했습니다. 

 

일단 인쇄된 드래곤은 영국에서 3D Systems High Wycombe 마감 부서에서 완성하고 손으로 그렸습니다. 3D Systems 팀은 또한 프로젝트 전반에 걸쳐 시각적 일관성을 보장하기 위해 최종 나무 용을 그렸습니다.


"3D Systems가 이 프로젝트에 선정된 것을 매우 영광으로 생각합니다"라고 Lewis는 말합니다. "문화적, 역사적 랜드마크를 복원하는 데 도움이 되는 드문 기회 외에도 이 프로젝트는 우리가 하는 일의 극단적인 요소를 보여줍니다. 

 

우리의 전문 지식은 3D 프린팅을 훨씬 뛰어 넘으며 엔지니어링 및 확장 가능한 생산에서 마무리에 이르기까지이 복원의 여러 단계에 걸쳐 지침을 제공 할 수있었습니다."

 

 

공개


적절한 장식없이 200 년 동안 서 있던 큐 (Kew)의 위대한 탑은 마침내 다시 한 번 호기심 많은 군중을 끌어 들이기 위해 복원 될 것입니다. 

 

"수십 년 동안 많은 사람들이 큐에서 잃어버린 용을 재현하려고 시도했지만 실패했으며, 이제는 3D 프린팅의 혁신적인 사용을 통해서만 가능해졌습니다."라고 Hatto는 말합니다. 

 

"전문가 팀은 혁신적이고 가볍고 내구성이 뛰어난 솔루션을 개발하여 궁극적으로 잃어버린 아이콘을 이 소중한 왕실 건물에 되돌릴 수 있었습니다. 

 

드래곤은 이 유네스코 세계 문화 유산 내에서 정당한 자리를 차지할 수 있으며 앞으로 몇 년 동안 다시 한 번 런던 스카이라인의 일부가 될 수 있습니다."

 

  

 

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