마크포지드 FX20 3D프린터 활용사례 : 시뮬레이션과 현실의 격차 해소

안녕하세요! (주)제이엔텍입니다.

해당 게시물에서는 마크포지드 대형 3D 프린터 FX20의 활용사례를 소개합니다.

FX20은 마크포지드 제품 중 '가장 큰 대형 출력물 제작가능한 3D프린터' 입니다.

첨단 연구 개발 분야에서는 "이 정도면 충분하다"는 말로는 부족합니다.

오토데스크 연구팀은 향후 5~10년 후의 제조 산업을 내다보기 위해 야심찬 목표에 걸맞은 하드웨어가 필요합니다.

바로 이러한 이유로 오토데스크 연구팀은 혁신적인 성능 지원 설계(PAD) 워크플로우를 개발하면서

마크포지드(Markforged)와 협력했습니다. 이 협업은 단순히 부품을 3D 프린팅하는 것에 그치지 않고,

 엔지니어가 생각하는 속도로 반복 작업을 수행할 수 있도록 디지털 순환 고리를 구축하는 데 중점을 두었습니다.

아래의 게시물에서 오토데스크가 시뮬레이션과 현실의 격차 해소를 해소한 방법을 확인해보세요!

비전: 시뮬레이션과 현실의 격차 해소

미래에 디자이너와 제조업체가 제품 사용방식에 대한 즉각적인 피드백을 받을 수 있다면 성능 기반 디자인의 접근방식이 디자인 시뮬레이션에서 제작에 이르기까지 개발 속도를 높이는데 도움이 될 것입니다. 이제 디자이너와 제조업체는 훨씬 빠르게 반복 작업을 수행하고 제품을 시장에 더 빨리 출시할 수 있을 것입니다.

오토데스크(Autodesk)는 사람들이 무엇이든 만들 수 있도록 소프트웨어를 설계하는 회사입니다. 이들은 적층, 절삭, 하이브리드 제조 시설을 갖춘 최첨단 공장을 보유하고 있으며, 사람들이 아이디어를 현실로 구현하기 위해 필요한 모든 것을 지원하는 장비를 갖추고 있습니다. 프로토타입을 제작하고 반복 작업을 수행하는 데 필요한 모든 것을 지원합니다.

오토데스크(Autodesk)는 연구를 통해 5년~10년 후의 제품을 내다봅니다. 새로운 기술의 위험을 최소화하면서 사각지대에 빠지지 않도록 노력하고 있습니다. 때문에 이들은 모든 프로젝트에서 마크포지드(Markforged)의 3D 프린터와 부품을 사용합니다. 엔덱터, 그리퍼 핑거, 부품 위치 지정용 지그, 키트 등 거의 모든 곳에서 사용됩니다.

현재 오토데스크는 성능 지원 설계(PAD)라는 제품을 개발하고 있으며 연구를 통해 이들은 운영하는 시스템에서 수집된 데이터를 활용할 수 있는지 여부를 테스트하고 있습니다. 예를 들어 자율주행 차량과 같은 경우입니다. 이러한 차량은 데이터 덕분에 도로에서 주행이 가능합니다. 이에 오토데스크는 실제로 해당 데이터를 활용하여 차량의 물리적 성능을 이해하고, 이를 설계자에게 전달하여 설계자가 해당 데이터를 통해 설계를 개선할 수 있을까를 알아보고자 합니다.

전통적으로 설계자(디자이너)는 제품이 설계되고 제작되어 고객이 사용하고 나서야 제품의 성능이 좋은지 안 좋은지 알 수 있습니다. 제품 제작 후 수년이 지나고 나서야 확인이 가능한 겁니다. 때문에 설계자는 한 개의 디자인 버전을 개선하고 수정하는 데에만 수년이 걸리는 겁니다. 따라서 전통적인 설계와 오늘날의 현대적 설계의 주요 차이점은 센서를 통해 제품 성능 정보를 얻고 디지털 트윈을 통해 시뮬레이션과 현실 사이의 간극을 좁히는 데에 있습니다.

오토데스크는 성능 최적화 설계를 위해 두 가지 다른 UAV(무인 항공기) 플랫폼을 제작하고 있습니다. 하나는 최대 이륙 중량이 55파운드이고 다른 하나는 300파운드입니다. UAV를 선택한 이유는 드론이 비행을 유지하기 위해 수집해야 하는 데이터의 양 때문입니다. UAV는 다양한 동적 하중 조건에 노출되는 경향이 있습니다. 돌풍, 착륙, 이륙, 해수면에서 최대 400피트까지의 온도 변화 등 모든 것이 UAV의 성능에 영향을 미칩니다.

따라서 UAV는 오토데스크의 연구를 적용할 수 있는 훌륭한 플랫폼을 제공합니다. 오토데스크 설계팀은 UAV에 FX20을 적극적으로 활용했습니다. FX20의 큰 제작 공간 덕분에 한 번에 많은 양의 부품을 제작할 수 있기 때문입니다.

오토데스크는 하루 종일 햇볕에 노출되어도 견딜 수 있는 견고한 전자 장치 케이스가 필요했습니다. 그래서 고온 플라스틱이 정말 중요했습니다. UAV의 팔 끝 부분은 FX20에서 3D프린팅되었으며, 연속 섬유 강화재가 많이 사용되었습니다. 설계에 부피 제약이 매우 엄격했기 때문에 높은 강성이 필요했습니다. 기체의 실제 비행 하중을 견딜 수 있도록 말입니다.

300파운드 UAV의 모터 마운트 구조의 일부

여기에는 알루미늄 모터 플레이트가 장착되고, 탄소 섬유 붐(Boom)이 여기에 고정되고, 몇 가지 센서가 장착됩니다. 오토데스크의 디자인 엔지니어인 Orion은 “붐의 이 부분을 3D 프린터로 제작한 이유는 복잡한 모양 때문이기도 하고, 이 부분을 섬유로 채우면 충분히 강할 수 있을 거라고 생각했기 때문입니다.”라고 말합니다.

이 UAV 연구 과정에서 극복한 설계 과제 중 하나는 실제 일상생활에서 매우 실용적인 저희 300파운드 UAV는 여러 번의 반복 작업을 거쳤고, 영국과 캐나다, 보스턴, 샌프란시스코에서 설계 작업을 진행하고 각기 다른 장소에서 모든 부품을 출력하여 빠르게 개선할 수 있었다는 점입니다.

Orion은 “저희 사업장에서 어떤 장비를 구매할지 제안할 때, 저희에게 정말 중요한 것은 제대로 작동하는 기계, 명료한 작업 흐름을 가진 기계, 그리고 서비스 및 유지 관리가 쉬운 기계입니다.”라고 말합니다.

오토데스크 연구팀은 혁신적이고 미래를 내다보는 팀입니다. 이들은 성능 및 디자인 워크플로는 미래에 더욱 중요할 것이며, 때문에 고도의 전문성을 요구하는 접근방식은 더 넓은 산업분야에 적용하며 보편화 하는데 도움을 줄 것이라고 말합니다. 3D프린터는 제품을 제작하는 방식에 있어 가능성을 열어줍니다.

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