마크포지드 활용사례 : 일체형 초경량 자전거 안장 개발 및 제조 공정 단순화

안녕하세요! (주)제이엔텍입니다.

해당 게시물에서는 마크포지드 MarkTwo(마크투) 3D 프린터를 통해

시중에 판매되는 대부분의 안장보다 가벼우면서도 필요한 모든 강도 기준을 충족한

Air One 자전거 안장을 개발하고 제조 공정을 단순화한 사례를 소개합니다.

홍콩이공대학교 : Air One 자전거 안장_산업용 3D 프린팅으로 구현한 일체형 초경량 안장

홍콩이공대학교 액티브웨어 디자인팀은 산업용 3D 프린팅을 활용해

개별 라이더의 요구에 맞게 조정할 수 있는 자전거 안장을 개발했습니다.

여러 부품을 조립하는 대신 하나의 구조물로 출력하는 설계로 제조 공정을 단순화했습니다.

---

도전 과제

홍콩이공대학교는 산업용 3D 프린팅으로 자전거 안장을 일체형으로 제작해 생산을 효율화하고, 라이더 개개인의 요구에 맞춘 맞춤 제작 가능성을 확보하고자 했습니다.

시중에도 3D 프린팅 안장이 있었지만, 홍콩이공대학교 액티브웨어 디자인팀이 개발한 Air One은 조립 과정 없이 단일 일체형으로 제작한 세계 최초의 안장입니다. 이 혁신적인 디자인은 국제적으로 권위 있는 레드닷 디자인 어워드를 수상했습니다.

팀장 Ho Chu Po 박사는 섬유 디자인을 배경으로, 3D 루핑 편직 구조를 기반으로 산업 제품을 제작하는 가능성을 연구했습니다. 그가 선택한 프로젝트는 한 번의 출력으로 완성되는 자전거 안장이었으며, 기존 3D 프린팅 안장의 제조 시간을 크게 줄이는 것이 목표였습니다.

핵심 엔지니어링 과제는 안장의 주요 하중 지지 부품인 레일에 필요한 강도를 확보하면서도 가벼운 무게를 유지하는 것이었습니다. 대학의 기존 프린터는 프로젝트에 필요한 고강도 소재를 사용하기에 적합하지 않았습니다.

혁신적인 일체형 디자인은 기존 3D 프린팅 안장의 제조에 필요한 시간을 크게 줄여줍니다.

Ho Chu Po 박사, 홍콩이공대학교 팀장

해결 방법

요구되는 강도를 충족하기 위해 연속 섬유 보강(CFR)이 가능한 Markforged Mark Two 3D 프린터와 Onyx 소재를 도입했습니다. 안장 시제품은 CAD로 설계하고 Markforged Eiger 소프트웨어로 슬라이싱했습니다. 자전거를 즐겨 타는 팀원이 시제품을 도로에서 1,000km 이상 주행 테스트해 내구성과 편안함을 확인했습니다.

Ho 박사는 Markforged의 연속 탄소섬유 레일이 고성능 라이딩에 필요한 초경량 구조를 유지하면서 요구 강도를 제공했다고 밝혔습니다. Air One 안장의 무게는 단 171g으로, 필요한 강도 기준을 충족하면서 시판 안장 대부분보다 가볍습니다.

“안장의 기본 디자인은 개인별 요구에 맞게 쉽게 변경할 수 있습니다. 복합재 3D 프린팅의 유연성 덕분에 안장 형태나 내부 구조의 경도, 쉘 형상, 내부 격자 밀도 등을 조정해 라이더의 인체공학적 특성에 맞출 수 있습니다. 팀은 보호 장비를 비롯한 다른 스포츠 분야에도 연속 섬유 적용을 검토하고 있습니다.”

Markforged와 교육

홍콩이공대학교의 이번 프로젝트가 학술 교육과 실제 제조 현장을 연결하는 훌륭한 사례입니다. 대학과 폴리테크닉은 차세대 엔지니어, 디자이너, 제조 전문가를 양성하는 데 중요한 역할을 합니다.

이와 같은 협업은 학생들이 적층 제조 기술을 이론으로만 배우는 데 그치지 않고, 기능성 부품과 툴링, 최종 사용 제품을 설계·생산·시험하는 과정에서 적층 제조가 어떤 역할을 하는지 이해하도록 돕습니다. 또한 실제 제조 환경에서 접하게 될 산업용 적층 제조 기술, 소재 및 작업 흐름을 직접 경험할 기회를 제공합니다.

Markforged는 고등교육기관을 지원하기 위해 공학 전공 학생들이 참여할 수 있는 다일 과정의 인증 프로그램인 Markforged University를 운영하고 있으며, 해당 프로그램은 전 세계 전문 디자이너와 제조업체의 실무 경험을 바탕으로 검증된 작업 흐름과 첨단 적층 제조 설계 방법을 익히도록 돕습니다.

▼ 마크포지드 University 활용사례

▼ '홍콩이공대학교'가 사용한 3D프린터 자세히 알아보기