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."

 

  

 

Idaho Steel은 기계 조립업체입니다. 전 세계 다른 업체들과 크게 다르지는 않지만 이 업체는 고유한 산업에 종사한다는 점과 자사 기계의 특별한 부품을 매우 빠르게 제조하는 방법으로 3D 프린팅을 채택했다는 점이 다릅니다.

Idaho Steel은 자사 조립 기계의 핵심 생산 부품을 제조하기 위해 3D Systems ProX 500 SLS 3D 프린터를 구입했습니다. 

 

3D Systems의 SLS는 다양한 항공우주, 자동차, 의료, 소비재 및 산업 기기 응용 분야에서 바로 사용 가능한 기능성 파트와 완제품 어셈블리를 제작합니다. 

 

아이다호 철강은 내구성이 뛰어난 나일론 재료인 DuraForm ProX PA를 사용해 사출 금형 품질과 같거나 이를 능가하는 구성품을 생산합니다.

Idaho Steel의 마케팅 및 영업 책임자인 Jon Christensen은 "SLS 3D 프린팅을 사용해 당사는 탁월한 강도와 내구성의 파트를 설계할 수 있게 되었습니다. 

 

이 기술에 익숙치 않은 사람들에게는 파트 '프린팅'이라는 개념이 완료 시 단단한 플라스틱 파트가 만들어진다는 사실이 인식되지 않을 수 있습니다. 

 

또한 기존의 기계 작업에서는 불가능했던 방식으로 파트 강도를 높이도록 설계할 수도 있습니다"라고 말합니다.

 

 

품질에 집중

1918년에 아이다호 폴스(Idaho Falls)에 설립된 Idaho Steel은 감자를 무한대에 가까운 크기와 모양으로 만드는 기계를 제조하고, 정비하고, 주문 제작하는 회사입니다. 

 

프렌치 프라이, 감자 샐러드, 메시드 포테이토, 테이터 토트를 먹어본 적이 있다면 모두 Idaho Steel 기계로 만들었을 가능성이 높습니다. 

 

이 회사에 따르면 1960년대에 제조된 Idaho Steel 장비가 전 세계에서 가동되는 모습을 어렵지 않게 볼 수 있다고 합니다.

Idaho Steel은 주문 제작을 통해 다양한 고객의 요구를 충족해야 한다는 점에서 생산 품질의 3D프린팅이 적합합니다.

 

 

Idaho Steel의 CEO인 Alan Bradshaw는 “우리는 고객이 원하는 모양을 빠르게 제작할 방법을 생각해내야 했기 때문에 대안을 조사한 끝에 3D Systems 기계를 구입하기로 결정했습니다. 

 

이후 그 기계로 우리 기계에 사용할 부품 수백 개를 인쇄했습니다"라고 말합니다.

처음부터 Idaho Steel은 속도를 내기 위해 품질을 양보할 생각은 없었습니다.

Christensen은 “우리 이름을 걸고 내보내는 장비의 품질을 중요하게 생각합니다. 우리는 완전 조립 공장입니다. 

 

경쟁사들은 하청업체에 더 많이 의존하지만 우리는 개별 부품의 제조와 조립 방식을 제어합니다. 

 

3D 프린팅을 사용하면 개별 부품을 보다 정밀하게 제어할 수 있어 양질의 장비를 훨씬 더 빠른 시간에 제공할 수 있게 됩니다”라고 말합니다.

 

 

양질의 제품을 훨씬 더 빨리 제작

Idaho Steel은 감자 제품을 다양한 모양으로 만드는 자사 Nex-Gem Former 기계의 성형 인서트와 피스톤을 제작할 때 3D 프린팅을 사용합니다. 

 

전에는 성형 인서트와 피스톤을 플라스틱으로 가공하여 25개 이상의 패스너로 고정시킨 다섯 개 부품으로 만들었습니다. 여러 CNC 작업과 수작업 조립을 거치기 때문에 16개의 성형 피스톤 세트를 완성하는 데 최대 250시간(25일)이 걸렸습니다.

 

 

 

지금은 ProX 500 기계에서 거의 자동으로 90시간을 연속 가동하여 같은 수의 부품을 만듭니다.

Christensen은 “이 기계는 밤새 또는 주말에도 일할 수 있으며 성형 피스톤은 서너 시간의 인력만 필요합니다. 

 

3D 프린팅으로 시간이 절약될 뿐만 아니라 25일 동안 이 일에만 묶여 있던 CNC 기계를 자유롭게 사용할 수 있습니다”라고 말합니다.

3D Systems의 식품 안전 등급인 DuraForm ProX 소재를 사용해 성형 인서트와 피스톤을 3D 프린터로 완성된 단일 조립품으로 제작합니다. 

Christensen은 “우리 SLS 3D 프린팅 부품의 뛰어난 강도와 내구성은 3D 프린팅으로 CNC 밀의 제조 한계가 없어진 결과입니다. 

 

일반적으로 취약점 또는 잠재적 문제 영역은 이러한 한계 때문에 각 부품을 볼트로 고정해야 하는 부분입니다.

"아마도 ‘1 부품’ 방식의 더 큰 장점은 위생적 이점일 것입니다. 우리는 식품 제조 장비를 생산합니다. 은신 영역을 제거하고 패스너 같은 잠재적 오염 위험을 없앨 수 있다는 것도 큰 장점입니다. 

 

그리고 사람이 작업하면 패스너가 과도하게 조여져 부품이 손상될 수 있는 인적 요인이 늘 존재합니다."

 

적극적인 3D 프린팅 채택

Idaho Steel이 3D 프린팅으로 바꾼 또 다른 부품은 호퍼나 빈의 자재 레벨을 감지하여 제어 시스템으로 전달하는 레이저용 하우징입니다. 전에는 이 부품 제조를 다른 회사에 외주로 맡겼는데 품질이 Idaho Steel의 기준을 맞추지 못했습니다.

 

Idaho Steel은 ProX 500으로 부품을 프린트하면서 상당한 개선을 이루기 시작했습니다. 

 

센서에 접근하기 쉽게 상단 개구부를 더 넓게 만들었고, 모서리를 둥글게 처리했으며, 하우징은 플라스틱 체인으로 나선 탑 캡을 하우징에 연결하는 단일 부품으로 만들어 센서에 접근할 때 위치가 바뀌는 일이 없도록 했습니다.

 

 

Christensen은 “3D 프린팅으로 더 좋은 부품을 만들 수 있는 새로운 방식이 계속 나와 공정 유연성도 훨씬 향상되었습니다. 

 

우리는 늘 새로운 스크레이퍼, 캡, 플러그를 만듭니다. 이러한 부품 때문에 가공하는 데 시간이 소요되는 단순한 부품에 CNC 밀이 매이게 됩니다.

Christensen은 새로운 부품을 만들 때 3D 프린팅과 CNC가 상호 보완하는 역할을 한다고 봅니다. 

 

3D 프린팅은 새로운 디자인의 원형을 제작하고, 부피가 적으면서 품질이 더 좋은 부품과 조립품을 만들고, 기존 기계에 맞춰 새 부품을 만드는 일에 적합합니다. 

 

CNC는 더 큰 부피로 생산되는 더 큰 부품이나 더 단순한 디자인에 적합한 옵션입니다.

“우리 회사의 기계 운전자들은 3D 프린팅을 가장 적극적으로 채택하고 있으며 3D 프린터로 할 수 있는 것과 이를 유리하게 활용할 수 있는 방법을 알아내는 데 관심이 많습니다. 

 

이들은 3D로 프린트하면 더 좋아질 수 있다고 생각하는 부품을 우리에게 갖고 옵니다."

 

 

 

상상한 만큼의 무한한 가능성

Christensen은 Idaho Steel이 특화된 기계를 생산하지만 기계 가공 공장은 어디든 3D 프린팅으로 이익을 누릴 수 있다고, 특히 기한이 빡빡할 때 양질의 부품을 적시에 납품할 수 있다고 말합니다.

Christensen은 “기계 가공 산업에서 큰 장애 요소 중 하나는 리드 타임입니다. 한 고객이 특정 장비의 부품 공급업체를 선호할 수 있지만 해당 공급업체에서 프로젝트에 맞춰 제때 납품하지 못하면 이 고객은 다른 방법을 찾아야 할 것입니다.

우리 회사에서 리드 타임의 부담을 잘 보여주는 예가 성형 피스톤입니다. 

 

고객들이 프로젝트 승인을 받으면 당장 이러한 부품이 필요한데 그 모양은 상상할 수 있는 어떤 것이든 가능할 것입니다. 

 

일부 모양은 상당히 복잡해 CNC로 가공하는 데 한 달이 걸릴 수 있지만 ProX 500를 사용하면 이 시간을 일주일로 단축할 수 있습니다”라고 말합니다.

더 빠른 납품, 더 좋은 품질, 더 우수한 맞춤 제작 능력, 더 큰 신뢰성, 이 모두는 기계로 어떤 특화 제품을 생산하든 기계 제작 회사를 판단할 수 있는 기준입니다.

 

Idaho Steel의 CEO인 Bradshaw는 “우리는 더 이상 우리 기준과 기존 기계 가공 도구의 제한을 받지 않습니다. 우리 디자인 그룹의 상상력과 창의력의 제한만 있을 뿐입니다.

 

 

바다 속 리그 면적이 아무리 넓어도 해저에 어떤 문제가 있든 Seatools는 바닷속 문제를 해결할 주문 제작 장비를 설계하고, 제작하고, 테스트할 수 있습니다. 

 

네덜란드에 기반을 둔 Seatools는 해양 석유가스 기업부터 해양 재생 가능 에너지 및 수산 양식 개발 기업까지 맞춤 해저 솔루션을 제공하는 세계적인 전문업체입니다. 

 

광범위하고 다양한 범위를 취급하는 Seatools는 텍사스 휴스턴에서 열리는 해양 기술 컨퍼런스(OTC)에서 다양한 맞춤 상품과 서비스를 신속하고 효과적으로 소개해야 하는 특유의 어려움이 있었습니다.

세계 최대의 석유가스 산업 행사인 OTC에는 매해 2,300 이상이 참가합니다. 

 

따라서 Seatools는 관심을 끌어 새로운 사업에 참여하기 위해 그 역량을 최대한 발휘하고 투자 수익을 보장하기 위해서는 창의적인 박람회 전시물로 시선을 끌어야 한다고 생각했습니다.

 

 

3D Systems 제조 서비스를 이용해 Seatools는 자사의 다양한 맞춤형 수중 기술을 3D로 프린트한 외관 모델 일곱 개를 전시할 독특한 해저 환경을 고안했습니다. 

 

광범위한 원형 제작 및 제조 서비스를 제공하며 전체 제품 개발 수명 주기를 지원하는 3D Systems 제조 서비스 전문가들이 빠른 전환 및 고급 원형에서 외관 모델과 소량 생산에 이르기까지 고품질 부품을 신속하게 제공합니다.

 

 

 

 

고품질 외관 모델

Seatools는 장비의 스케일 모델 제작에 사용할 수 있는 다양한 옵션을 찾는 과정에서 생각했던 결과부터 먼저 정의했습니다. 결국 Seatools는 회사 표준을 반영하고 대서양을 횡단하는 운송을 견딜 수 있는 고도로 정밀한 고품질 모델이 필요했습니다.

Seatools의 감독위원회 구성원이자 마케팅 및 사업 개발을 담당하고 있는 Johan Sol은 “모델이 휴스턴까지 온전하게 도착하는 것이 매우 중요했습니다. 우리 회사는 고품질의 고급 장비를 판매하기 때문에 박람회에서 파손된 모델을 전시할 경우 이는 우리가 고객에게 제시하는 품질에 부합되지 않을 것이다”고 말했습니다. 전시할 모델 일곱 개가 정해지고 박람회 기한이 다가옴에 따라 생산 속도도 고려해야 했습니다.

스케일 모델을 수작업으로 만들 때 드는 엄청난 시간과 비용 때문에 기존 방식을 배제하고 3D 프린팅을 선택했습니다. 이후부터는 기술 선택이 중요했으며 Seatools는 면밀하게 조사한 후 선택 레이저 소결법(SLS)을 지정했습니다.

 

Sol은 “3D 모델을 보통 화물 운송으로 운반해야 했는데, 과거 다른 장비 스케일 모델을 통해 많은 충격 하중을 견뎌야 한다는 사실을 알게 되었다”고 말했습니다. 

 

네덜란드에 있는 3D Systems  제조 전문가들과 상담한 후 Seatools는 3D Systems의 sPro™ 230 SLS 기계에서 DuraForm® PA로 고강도 나일론 3D 프린트물을 제작하기로 결정했습니다. 

 

3D로 프린트한 스케일 모델을 3D Systems 제조 전문가들이 마감 처리하고, 도색하고, 조립한 후 정확한 사양에 맞게 제공했습니다.

 

 

 

견고한 주문형 스케일 모델

 

Seatools가 선택한 SLS 기술은 내구성과 시각적 매력의 측면에서 모두 유리한 것으로 입증되었습니다. 

 

업계 전체에서 소재의 특성을 선호하고 있어 SLS는 스냅핏과 리빙 힌지 같이 이 프로젝트에 도움이 된 기능성 용도로 널리 사용됩니다. 

 

Seatools에서 자사 품질 기준을 충족하는 3D 외관 모델을 만들 수 있도록 3D Systems 팀에서 각 장비 모델별로 도색한 후 최종 조립품으로 정확하게 조립할 수 있도록 구성품을 설계했습니다. 

Sol에 따르면 그 결과가 매우 놀고 효과적이었다고 합니다. 다각화된 장비 스케일 모델이 네덜란드에서 휴스턴까지 손상 없이 운송되었으며 실물 크기 기계가 외관 및 혁신 기술로 정확히 재현되었습니다. 

 

SLS 프린팅의 소재 특성과 얇은 벽을 우수한 강도로 구현하는 능력 때문에 Seatools는 다른 3D 프린팅 기술로 제공할 수 있는 것보다 더 많은 고품질 디테일을 담아낼 수 있었습니다. 

 

이러한 모델을 통해 박람회 방문객들에게 Seatools 제품의 다양성은 물론 고객들이 Seatools와 작업할 때 기대할 수 있는 관리, 집중, 품질 수준까지 보여주었습니다.

 

3D 모델은 원래의 역할을 충실히 해내는 것은 물론 혼잡한 박람회에서 Seatools가 주목을 받는 데 기여하며 박람회 전시에서 주도적인 역할을 해냈습니다. 

 

Sol은 박람회 환경에서 단 몇 초 만에 사람들의 관심을 끌었다고 자신의 경험을 이야기해주었습니다. 

 

이 모델은 Seatools가 군중들을 그 부스로 끌어오는 데 도움이 되었을 뿐만 아니라 Seatools 영업 팀은 모델을 사용해 보다 효과적으로 홍보할 수 있었습니다. 

 

그는 “우리 팀에서 해저 세계를 사용해 다양한 모델을 제시하고, 회사에 관한 이야기를 전하면서 Seatools의 다양한 역량을 보여줄 수 있었다”고 말합니다.

 

 

전문가의 세공 솜씨와 효과적인 고객 서비스

 

 

처음부터 끝까지 3D System 제조 서비스 전문가들의 고객 중심 정신과 제작 기술은 제공될 최종 제품의 품질과 적시성에 맞추어져 있었습니다. 

 

Seatools처럼 3D Systems도 고객의 요구를 파악하고 이에 부응하는 것을 최우선으로 생각합니다. 

 

CAD 파일 최적화, 3D 프린팅, 도색, 조립 전과정에서 Seatools는 3D Systems의 완벽한 기술, 다양한 분야를 아우르는 인재, 정직한 비교, 협력적인 지원에 의존할 수 있었습니다. 

 

3D Systems가 제공하는 우수한 서비스 수준으로 Seatools는 스케일 모델 제작과 관련된 모든 부담에서 벗어나 자사의 핵심적인 준비 활동에 집중할 수 있었습니다.

 

 

 

새로운 차원의 혁신

 

Seatools는 해당 분야 선도업체로서 특유의 문제 해결을 위해 지속적으로 혁신을 도모합니다. 

 

이 회사 역시 박람회를 통해 통찰력 있는 접근 방식으로 다양한 글로벌 고객에게 자사에서 하는 일의 복잡성을 공유했습니다. 

 

Seatools는 할 수 있는 일을 명확하고 창의적으로 전달하는 데 성공했을 뿐만 아니라 3D로 프린트한 해저 세계를 통해 Seatools가 하는 일을 기업들에게 보여주고 이해시킬 수 있는 길도 열었습니다.

Sol은 “해저 환경이 정말 시선을 사로잡았습니다. 군중들을 끌어오는 바람에 새로운 업제들에게 우리 회사를 소개하며 새로운 관계를 맺는 데 도움이 되었다”고 말합니다.

다음 박람회 전시에 도움을 받고 싶거나 3D Systems의 전체 제품 수명 주기 지원에 관해 알고 싶으시면 당사 제조 전문가에게 문의하시기 바랍니다.

 

고속 3D 프린팅 부품이 필요하든, 조립 및 마감 서비스까지 포함된 고급 원형 제작이 필요하든, 혹은 CNC, 우레탄 주조, 사출 등의 소량 제조가 필요하든 상관없이 3D Systems의 제조 서비스 팀에 프로젝트와 기한과 목표를 달성할 수 있도록 도와드릴 것입니다.

 

 

 

알핀 F1 팀의 기술 이사 Nick Chester는 “경주 때마다 복잡한 복합물로 만든 새로운 구성 요소와 항공우주 합금이 R&D 및 시뮬레이션 실험실의 혹독한 선정 과정에서 살아 남아 빛을 보게 됩니다”라고 설명합니다. 

경주 시즌이 끝날 무렵 우리는 경주 차량이 시작 때보다 랩당 1초 이상 빨라지길 기대하며, 우리의 기술 파트너 역시 동일한 가차없는 선정 과정에서 살아남아야 합니다. 

우리는 성능 추구 가치를 제공하지 않는 관계에는 관심을 두지 않습니다”라고 설명합니다.

 

 

 

 

 

지속적인 혁신과 활발한 협업에 대한 이러한 요구 때문에 알핀 F1 팀이 3D Systems와 그 3D 프린팅 기술 및 전문성을 선택하게 된 것입니다.

R&D 파트너십

 

영국 엔스톤에 있는 알핀 F1 팀은 1998년부터 3D Systems의 기술을 그 핵심 작업에 사용하고 있습니다. 원형 제작용 3D 프린팅을 일찍 채택한 이 레이싱 팀은 3D 프린팅 기술 궤적을 따라 3D 프린팅을 사용해왔습니다. 

 

초기에는 기능 및 설계 정합도 확인과 정확한 조립을 위한 지그와 고정장치용도에 사용했습니다. 3D Systems의 응용 엔지니어들은 알핀 F1 팀이 활용할 수 있는 기회, 재료 및 방법을 이해하고 포착할 수 있도록 도왔습니다. 

 

이 팀이 풍동 설비에 필요한 것을 얼마나 충족할 수 있는지에 따라 3D Systems와의 파트너십은 물론 매몰 주조용 3D 프린팅과 DMP(direct metal printing) 연구를 통한 신이 결정되는 상황이었습니다.

Chester는 “그 과정에서 포물러 원 팀이 3D Systems로부터 받은 지원은 계속 진화했습니다. 되돌아보면 재료 특성이 개선될 때마다 팀은 해결이 필요한 엔지니어링 문제에까지 재료를 사용해보고 싶어 했습니다. 

 

적층 제조로 생산되는 차량 구성품 수가 매해 증가하며 설계 활용성과 생산 시간 및 비용 절감의 측면에서 팀은 상당한 이점을 얻었습니다”라고 말합니다.

 

 

현재 알핀 F1 팀에서 사용하는 3D Systems 프린터에는 광조형(SLA) 프린터 여섯 대와 선택적 레이저 소결(SLS) 프린터 세 대가 있습니다. 

 

사용되는 소재에는 지그와 고정장치, 유체 흐름 지그, 매몰 주조 패턴 및 풍동 부품을 제작하는 Accura® 범위와 전기함과 냉각 덕트 같이 차량에서 사용되는 부품용 DuraForm® PA 및 DuraForm GF이 있습니다. 

 

맞는 재료를 찾아 설계 전체 과정의 작업 효율을 높이기까지, 알핀 F1 팀과 3D Systems는 파트너십을 통해 트랙 안팎에서 성능을 개선하고 있습니다.

매일 진화하는 경주 차

 

알핀 F1 팀은 규정 변화와 차량 성능 개선에 목표를 둔 R&D 주기에 따라 매해 신차를 설계하고 제작합니다. 

 

포뮬러 원 규정 변화에 따라 수반될 수 있는 문제의 예를 들자면, 2017년 시즌 업데이트로 더 크고 무거운 타이어, 더 넓은 프론트 윙, 더 낮고 넓은 리어 윙, 더 높은 디퓨저가 포함되면서 2017년 부품을 2016년에 사용하지 못하게 되었습니다. 

 

경주 시즌이 시작되면 그 부담이 계속 가중됩니다. 다음 경주까지 단 일주일 만에 엔지니어링 변경을 완료해야 하는 경우도 있습니다. 

 

특정 용도의 서킷에서 울퉁불퉁하고 구불구불한 도로 트랙까지 각 경주마다 엔지니어들은 구조, 온도, 아스팔트 유형과 관련된 문제를 해결해야 합니다.

이 팀은 각 서킷별 문제에 끊임없이 대비하며 경주 사이에도 거의 쉬지 않고 연구 결과물을 차량과 장비에 배치합니다. 

 

3D 프린팅의 속도와 정확성이 이 개발 경주에 가치를 더해줄 수 있다는 사실은 말할 것도 없습니다. 알핀 F1 팀의 고급 디지털 제조 책임자인 Patrick Warner는 "경주 시즌 중에도 차량은 매일 진화합니다. 

 

트랙마다 새 부품이 필요하기 때문에 적층 제조가 주는 이점은 더욱 중요해지고 있습니다"라고 말합니다.

 

 

 

 

신속한 설계 검증

 

고속 원형 제작용 3D 프린팅은 처음부터 경주차의 내부 부품을 조밀하게 채워 넣고 공기역학 서피싱 패널링의 제한을 받는 스포츠에서 유용하다는 것이 입증되었습니다. 

 

알핀 F1 팀의 공기역학 전문가들은 정합도와 기능 테스트에서 3D 프린팅 기술의 가능성을 바로 알았습니다. 3D Systems 프린터로 복잡한 구성품을 생산할 수 있는 것을 확인했기 때문이었습니다. 

 

그 결과 3D 기술 사용이 증가하면서 고속 원형 제작에서 풍동 모델 제조까지 점차 확대되었습니다.

Warner는 “풍동 시험에서 공기역학은 경험 과학입니다. 우리는 새로운 아이디어를 설계하고 비교하며, 따라야 할 지침을 선택합니다. 

 

더 많은 아이디어를 비교하고 평가할수록 경주에서 성공할 가능성이 커집니다”라고 말합니다. 

 

부품 품질, 프린터 가동 시간 및 처리량의 측면에서 3D Systems의 SLA는 경주 팀의 생산성을 높여줍니다.

 

 

 

 

풍동 확장에 따른 공기역학 개선

 

알핀 F1 팀의 공기역학 부서는 최근에 크게 성장하며 현재는 공기역학 전문가, 풍동 기술자, 모형 제작자를 포함해 직원 수가 120 명입니다. 

 

Warner는 이러한 성장이 3D Systems 적층 제조 기술 사용이 늘면서 가속화되었다고 말합니다. Warner는 3D Systems 기술을 사용한 주된 이유로 복잡한 내부 채널을 풍동 시험 모형 설계에 통합할 수 있다는 점과 더 많은 압력 값을 판독할 수 있다는 점을 듭니다.

Warner는 "풍동 내 차량 모형에는 복잡한 압력 센서망이 있습니다. SLA 기술을 사용하기 전에는 드릴로 금속과 탄소 섬유 구성품에 압력 탭을 만들어 배치했습니다. 

 

이제는 내부 채널이 복잡하게 얽혀 있는 복잡한 고형물을 생산할 수 있는 능력으로 이러한 센서를 배치하고 그 수를 늘릴 수 있게 되었습니다. 공기역학 전문가들의 꿈이 실현된 것입니다”라고 말합니다.

Warner는 풍동 시험에서만 매주 600개의 적층 제조 부품을 생산해야 하는데 이 모두를 고급 디지털 제조(ADM) 부서의 엔지니어 다섯 명이 해낸다고 말합니다.

Warner는 "기존 방식으로는 어림 없는 일입니다. 소도시 규모의 기계 공장이 있어야 가능한 일입니다. 3D Systems 덕분에 한 번에 해결할 수 있습니다. 

 

필요한 장비와 재료, 바로 서비스를 제공해주는 애플리케이션 엔지니어들의 전문성을 모두 갖추게 되었습니다"라고 말합니다.

 

 

 

 

차량 부품의 제조 속도와 정밀도

 

생산성과 효율성 측면에서 3D 프린팅 덕분에 알핀 F1 팀은 계속 새롭게 바뀌는 경주 환경에서 접하게 되는 어려움에 대응할 수 있는 능력을 획기적으로 강화할 수 있었습니다. 

 

SLA 와 SLS, 복잡한 지그와 고정장치, 유체 흐름 리그, 차량 구성품을 생산하는 시간을 몇 주에서 몇 시간으로 단축할 수 있어 3D 기술은 포뮬러 원의 물류 문제를 해결하는 데 적합합니다.

풍동에서 매월 실시되는 대량의 구성품 시험 외에도 알핀 F1 팀은 많은 경주 차 부품을 직접 제작합니다. 알핀 F1 팀의 최고 운영 책임자인 Rob White는 "3D Systems의 기술로 새로운 제조 공정이 효과적으로 가동됨에 따라 사이클 시간과 비용이 절감되면서 팀에게 큰 이점이 되었습니다. 

 

풍동에서 동일 부품을 여러 번 반복 시험할 수 있으며, 매해 실제 차량의 소결 부품 수가 증가하고 있습니다”라고 말합니다.

3D 프린팅으로 포뮬러 원 팀은 부품 무게를 줄이면서 속도를 높이고 연비를 개선하는 것은 물론 정확하고 효과적인 유동 시험으로 엔진 성능은 개선하고 마모는 줄일 수 있게 되었습니다. 

 

설계가 완료되면 선택한 재료와 함께 포뮬러 원 팀의 ADM 부서로 보내 생산하게 됩니다. SLA와 SLS를 사용하여 복잡한 자동차 구성품을 더 빨리 생산할 수 있으며, 시스템을 통해 설계도가 전달되기 전에도 부품 검사 준비가 완료되는 경우도 있습니다.

SLA를 사용하여 3D로 프린팅한 매몰 주조 패턴도 엔스톤에서 변속기와 서스펜션 구성품 같은 용도에서 점차 많이 사용됨에 따라 포뮬러 원 팀의 엔지니어들은 복잡도의 제한이 없어지면서 보다 창의적으로 부품을 설계할 수 있습니다. 

 

SLA 공정이 매우 정확해 프론트엔드 패턴 생산은 물론 최종 주조물의 백엔드 검증 가공에 걸리는 시간이 절감됩니다.

 

 

 

새로운 개발 방식

 

3D Systems 기술, 전문성 및 서비스의 이점은 혁신, 생산성, 정확성과 정밀성 개선 등 알핀 F1 팀의 핵심 우선순위와 밀접하게 관련됩니다. 

 

알핀 F1 팀의 최고 기술 책임자인 Bob Bell에게 3D Systems는 단순한 기술 공급업체가 아닙니다. 두 회사의 관계는 성과와 미래의 방대한 잠재력을 구현하는 진정한 파트너십으로 맺어져 있습니다.

Bell은 "3D Systems와의 파트너십으로 우리는 지난 20여 년보다 생산성과 효율성이 향상되었습니다. 이를 통해 새로운 개발 및 사용 방식이 앞으로 더 확대될 것으로 기대합니다"라고 말합니다.

   

     

 

 

 

 

지난 사례에서 보셨던 강아지 Derby를 기억하시죠?

 

2014년 말, 3D Systems사는 3D프린터를 사용하여 맞춤 인공기관(보철)을 3D프린팅하여 선천성 기형을 가진 강아지 Derby를 달릴 수 있게 하였습니다. 

 

관련 활용사례: [헬스케어] 강아지 Derby를 위한 첫번째 의족

Derby를 위해 3D systems 디자인 팀에서 제작한 첫번째 3D 프린팅 보철물은 높이가 낮게 디자인 됐었습니다.

 

 

첫번째 3d 프린팅 보철물은 보철물 디자인의 타당성을 검증하고 Derby가 새로운 높이에 적응할 수 있도록 연습하기 위한 단계로 편안하게 수직 보행을 할 수 있는 기회가 되었습니다.   

2015년 12월, 3D system에서는 Derby를 위한 새로운 3D 프린팅 보철물을 제작하게 되었습니다.

Derby의 새로운 3D 프린팅 보철물은 3D systems의 SLS 3D 프린터로 제작하여 가벼워지고 내구성면에서도 많은 개선이 있었습니다.

첫번째 3D 프린팅 보철물의 디자인이 낮은 높이의 원형 블레이드의 형태였다면, 

 

 

두번째 3D 프린팅 보철물은 형태는 유지한 채로 높이를 높여 제작하였습니다.

 

최종적으로 추가 보완을 통해 완성된 3D 프린팅 보철물은 구조적인 부분의 보완을 통하여 Derby가 새로운 앞발을 편안하게 사용할 수 있도록 하였습니다. 

 

 

가볍고 내구성 있는 소재를 위해 뉴발란스의 새로운 3D 프린팅 운동화라인에 내장되는 미드솔 제작에 사용하는 동일한 기술(ICYMI 기술)을 활용하였습니다.   

 

 

영상을 통해 SLS 3D프린팅 시스템으로 제작한 새로운 보철물로 환하게 뛰어노는 Derby를 확인하세요!