CNC를 넘어, 모든 신제품 생산 앞으로. 로보틱스 퍼실리티의 Form 4 사용 이야기

로보틱스 퍼실리티는 알루미늄, 구리, 아크릴, MC나일론 등 어떤 재료든 CNC 가공·제조·판매 하고 육족 보행 로봇을 개발 중인 기업입니다. CNC란 컴퓨터 수치 제어(Computerized Numerical Control)의 약자로, 컴퓨터를 활용하여 절삭 공구의 움직임을 자동 제어하는 방식입니다. CNC는 매우 정밀한 제조 공정과 효율성을 제공합니다. 
로보틱스 퍼실리티는 CNC 가공 업체 중에서도 공개된 요율대로 가공비를 책정하기 때문에 정직하게 가격을 책정하는 기업입니다. 특히 CNC 기계를 직접 제작하여 저렴한 가격, 빠른 생산이 가능하다는 부분이 강점입니다. 무엇보다도 정밀도가 중요한 CNC 가공 업체인 로보틱스 퍼실리티가 제조 방식 비교를 위해 Form 4 3D 프린터를 사용하여 직접 이야기를 들려주었습니다.

로보틱스 퍼실리티는 Form 4는 어떤 모습을 보여준 장비로 기억했을까요? 한 마디로 요약하면, Form 4는 ‘3d 프린팅한 제품이나 부품을 바로 상품화를 해도 될’ 정도의 퀄리티였습니다. 특히 FDM 3D 프린터와 비교 했을 때, SLA 방식의 Form 4의 강점이 더 두드러지는데요. 먼저, 제품 표면부터 다릅니다. FDM 3D 프린터 방식으로 가공·생성한 제품은 프로토 타입 제작은 가능하지만, 시중에 판매하기엔 불가능한 수준으로 표면이 정리되지 못한 경우가 많습니다. 

Form 4에서 제작한 부품은 표면이 매끈하게 잘 정리되어있어 당장 상품화 해도 되는 수준의 퀄리티였습니다. 내구성 면에서도 충분히 상품화 가능할 정도로 합격점이었습니다. 로보틱스 퍼실리티는 알루미늄 부품 중에서는 ‘브라켓(제품이나 부품의 커버)’을 주로 납품합니다. 이 브라켓을 Form 4로 생산했을 때 여러 내구도 테스트를 거쳐도 튼튼하고, 규격도 정확히 맞는 모습을 보여줬습니다
 

3D 프린팅 기술에는 프린터 자체와 시스템 관련 기술 뿐 아니라 상품을 생산하는데 필요한 재료 또한 중요합니다. 로보틱스 퍼실리티에서 Form 4가 생산한 제품 표면 품질과 내구성에 놀란 이유도 Formlabs 재료 품질의 우수성 덕분이었습니다. 

로보틱스 퍼실리티가 Form 4 사용에 쓴 재료는 Black Resin V5와 Tough 2000 Resin 입니다. Black Resin V5는 검은색의 범용 레진으로, 프린팅 속도와 정확도가 우수합니다. 변형이 적고 튼튼하며 표면 마감이 사출성형으로 제작한 것과 유사한 파트를 제작할 수 있습니다. Black Resin V5는 새로운 배합으로 생산된 소재이며 Form 4 에코시스템을 활용하면 이전 버전보다 세 배 더 빠르게 프린팅할 수 있습니다. 

정확도와 속도에서 Black Resin V5라면 Tough 2000 Resin은 Tough 및 Durable 레진 제품군에서 가장 강하고 경도가 높은 소재입니다. Tough 2000 Resin은 쉽게 휘어지지 않는 강하고 견고한 프로토타입 파트를 프린트하는데 적합합니다. 로보틱스 퍼실리티는 직접 망치를 이용하여 파트를 부셔서 강도를 측정해보니, 상용 플라스틱과 같은 강도를 가지고 있음을 확인 하였고, 파트 자체에 볼트를 조립하여 강도 시험을 한 결과, 충분히 볼트 너트를 체결할 수 있을 정도의 강도를 가지고 있음을 확인하였습니다.

또한 후가공 또한 용이 하였습니다. 플라스틱 가공 시, 모따기나 표면 연마 같은 작업이 필요한 경우도 있는데, Formlabs의 레진들은 일반적인 플라스틱 처럼 후가공이 충분히 가능하다는 것을 확인하였습니다.

상품화 가능한 표면, 내구성도 중요하지만 무엇보다도 정밀한 부품이 만들어져야 현장에서 활용이 가능합니다. Form 4의 정밀도 역시 로보틱스 퍼실리티 기준 합격점이었습니다. 동심도(두 원통 축의 중심점이 서로 어긋나지 않는 정도) 기준으로 정밀도 수치를 측정 결과, 오차 범위가 10~20um 미만을 기록했습니다. 이는 일반적인 공차 기준으로 상당히 훌륭한 수치입니다.

출력된 부품의 공차를 측정해본 결과 대체적으로 0.04~0.07mm의 공차가 있었고, 가장 크게 측정된 공차는 0.1mm 입니다. 공차를 많이 고려해도 100um정도의 공차 정도만 고려하면 될 정도로 정밀도가 높은 편 입니다. 

또한 블레이드 같은 원형 부품을 제작 시, FDM 방식으로 제작한 부품은 회전할 때 균형이 안맞아 진동이 발생하는 반면, Form4로 출력한 부품은 좌우 균형이 맞아 회전시에도 진동이 발생하지 않고 회전할 수 있음을 확인하였습니다. 제품을 우수하게 만드는 비결에는 치밀한 시스템도 있습니다. Form 4의 시스템이 정말 잘 갖추어져 있어서, 놓칠 뻔한 조정이나 오류가 발생하는 상황은 경고·안내문으로 대처합니다. 테이블 수평이 미세하게 어긋날 때, 레진이 부족할 때, 이런 상황에서 바로 경고·안내문이 적절히 팝업되었습니다. 

‘3D 프린터는 프로토 타입 생산에 적합하다.’라는 상식을 뛰어넘고, 출력된 부품을 바로 상품화해도 좋을 만큼의 퀄리티를 자랑하는 Form 4. 특히 다품종 소량 생산, 매년 새로운 제품을 출시해야 한다는 업체라면 어디서라도 쓰고 싶을 3D 프린터라는 평입니다. 앞으로도 Form 4는 로보틱스 퍼실리티를 비롯하여 3D 프린터가 필요한, 꾸준히 혁신을 추구하는 기업에 함께 발을 맞출 것입니다.