아이디어가 세상에 나오려면
새로운 아이디어가 세상에 나오기까지, 수많은 사람과 기술의 협력이 필요합니다. 고려대학교 크림슨창업지원단의 ‘X-GARAGE’가 그 역할을 톡톡히 해내는 시제품 제작 전문 시설입니다. 제조 창업자의 아이디어를 듣고 기획 단계부터 설계 → 해석 → 시제품 제작까지 지원합니다. 고려대학교는 창업자들의 아이디어를 사람들에게 더 효과적, 효율적으로 전달하기 위해 장비 측면에서도 많은 고민을 거듭했습니다.
한계 없는 시제품 생산을 위하여
고려대학교 크림슨창업지원단에서는 원래 FDM 3D 프린터를 사용하여 창업자의 시제품 제작을 지원 중이었습니다. 그런데 FDM 3D 프린터는 출력 부피 측면에 한계가 있었습니다. 다수의 부품이 필요하거나 수량을 많이 생산할 수 없어 시제품 완성이 어려운 FDM 프린터. 그와 달리 SLS 프린터는 Fuse 1+ 30W의 볼륨 (프린트 가능한 영역)을 가득 채워 시제품을 소량 제작하거나 많은 부품을 대응하기에 유용합니다.
FDM 3D 프린터는 부품을 출력할때, 프린트 베드위에서만 출력이 가능하지만, SLS 3D 프린터는 파우더가 서포트 역할을 하기 때문에, 출력 가능한 Z축 영역이라면 어느 위치에서든지 파트 출력이 가능합니다. 이러한 필요성에 따라 고려대학교에서 SLS 프린터를 검토하기 시작했습니다. 검토 과정에서 합리적인 가격으로 운영이 가능한 폼랩 3D 프린터 모델인 Fuse 1+ 30W을 알았고 구매를 진행하게 되었습니다. 고려대학교에서는 이 제품을 통해 시제품 소량 생산을 지원합니다.
(Formlabs의 프린팅 준비 무료 소프트웨어인 PreForm으로 3MF, STL 또는 OBJ 파일 가져오기, 모델 방향 지정, 작업 시간 예측, 작업 과정 모니터링까지 모든 작업을 일괄 처리해 보세요. PreForm의 강력한 3D 패킹 알고리즘이 자동으로 모델을 배치하여 패킹 밀도를 최적화하고 생산량 확대와 소재 낭비는 감축 효과를 동시에 얻을 수 있습니다. )
효율적인 3D 프린팅, Fuse 1+ 30W의 가치
고려대학교에서 Fuse 1+ 30W 모델을 사용하게 된 이유는 비용 측면도 컸습니다. 대학교의 창업지원단이라는 특성상 고액의 장비를 구입하긴 다소 어려웠는데, Fuse 1+ 30W는 합리적인 가격의 장비였습니다. 소량 생산에 특화된 제품이라 운영 효율성 측면에서 많은 도움을 받고, 모든 부피를 다 활용하기 때문에 시제품을 사용해보기에도 편리합니다. 실제로 고려대학교 크림슨창업지원단에서는 자전거 부품 관련 기업 W사가 전시 일정 상 부품 제작이 어려워지자 3D 프린터를 통해 부품 200개를 빠르게 제작한 사례가 있었습니다. 부품 생산건과 별도로 SLS 방식이 워낙 정교해서 창업지원단의 직원이 직접 자신의 자전거에 장착하기 위해 부품을 구현한 바 있습니다. 치수정밀도가 높아 0.05mm의 공차설계도 반영되어 정확히 조립되고, 형상 구현력이 높아 경량을 위한 복잡한 형태도 수월히 출력됩니다. 조립 후 누적 5,000km 가량을 파손없이 사용 가능합니다.
Fuse 1+ 30W의 장점은 프린터를 누구나 쉽게 설정하고 빠르게 프린팅할 수 있다는 점입니다. 프로토타입 제작은 당일에 마감하고 단 24시간 안으로 최종 사용품 시리즈까지 소량 생산이 가능합니다. 가용 프린터 확인, 소재 관리, 작업 추적, 알림 수신을 확인할 수 있는 원격 모니터링 도구도 마련되어 있습니다. 최소의 다운 타임, 최대의 생산량으로 효율성을 극대화시키는 그런 장비입니다. 폼랩의 종합 SLS 에코시스템을 통해 설정부터 완성품까지 간소화된 엔드투엔드 워크플로로 활용할 수 있습니다.
이 3D 프린터를 활용하려면 SLS 파우더 또한 필요한데, 튼튼한 기능성 시제품을 위해 Nylon 12 파우더를 사용 중입니다. 인장 강도, 연성, 환경 안정성이 높고 수분 흡수를 최소화하여 복합 조립품 및 내구성이 뛰어난 부품 제작에 적합한 재료입니다. 가장 시설 운영에 적합한 점은 질소 탱크를 사용하지 않아도 된다는 부분이었습니다. 질소 탱크는 사고의 위험이 큰 장비인데, 이를 사용하지 않는 재료라는 점은 많은 도움이 됩니다. 소량 생산이 가능한, 워킹 목업에 특화된 재료이기에 적절히 활용 중입니다.
Nylon 12 파우더로 출력된 맞춤형 자전거 조립 부품. 형상 구현력이 높아 경량을 위한 복잡한 형태도 수월히 출력됩니다.
후처리 작업까지 완벽하도록 지원
Fuse 1+ 30W는 나일론 파우더를 고체화 시켜서 모형을 만드는 방식의 3D 프린터 입니다. Fuse 1+ 30W를 사용한 다음 필요한 과정이 있는데, 모형을 만들고 남은 분말을 처리하는 일입니다. Fuse Sift라는 분말 회수기를 사용하여 고체화된 모형과 미사용 분말을 우선 분리시키는 작업을 하고, 그 다음에는 Fuse Blast라는 후처리 기계에서 압축공기를 발사하여 모형에 붙은 분말을 깔끔하게 털어내는 작업을 합니다. 자동처리 기기가 3D 프린터 제작 공정의 효율을 더욱 높여줄 수 있기에 고려대학교에서도 도입 검토 중이라고 합니다.
창업을 위해 얼마나 많은 기술이, 또 모두의 노력이 필요한지 잘 알려주는 고려대학교 크림슨창업지원단과 Formlabs Fuse 1+ 30W 3D 프린터. 창업지원단과 제품이 서로 닮아가며, 예비 창업자와 신규 창업자들의 꿈을 아낌없이 지원하고 있습니다.
이번 고려대학교 크림슨창업지원단의 이야기는 폼랩 공인 파트너 '(주)에이엠플러스' 사의 고객사례입니다.
‘고급 SLS 후처리 기술’로 3D 프린팅 퀄리티 높이기
선택적 레이저 소결(SLS)은 파우더 기반 3D 프린팅 기술로, 고출력 레이저를 사용해 미세한 입자 형태를 띤 고분자 파우더를 3D 모델에 맞춰 고체 구조로 소결하는 기술입니다. SLS 프린팅이 완료된 부품에 평활화, 코팅 및 도색 공정을 더하면 강도, 전도성 및 내화학성 증진 등 다양한 속성을 부여하거나 원하는 색상과 마감을 구현할 수 있습니다. SLS 부품을 코팅하는 데는 수많은 옵션이 있으며, 이번 웨비나에서는 각 후처리 기술의 장단점과 부품에 미치는 기계적 영향을 소개해 드리겠습니다.
