Stratasys 3D 인쇄로 만든 젯슨(Jetsons) 스타일 자동차, 세계 태양광 자동차 경기대회(World Solar Challenge)에 참가

2013년 10월 6일, 세계의 자동차 경주팀들이 호주의 다윈으로 몰려와 크로스컨트리 경주의 개막을 알렸습니다. 세계에서 험난하기로 유명한 대륙을 횡단하는 경기인 만큼 단순히 운전 솜씨를 겨루는 경주가 아닙니다. 이 경주에는 24개국 43개 팀이 참가하며, 설계자와 제작자가 팀을 이루어 태양광 및 운동 에너지만 이용하여 3000km를 자동차로 이동하며 서로 경쟁하게 됩니다.

Solar vehicle built using Stratasys FDM 3D printed parts in a test drive

Stratasys FDM 3D 인쇄 부품을 장착한 태양광 자동차의 시운전 모습

미네소타 대학교의 태양광 자동차 팀이 출발선에 섰을 때의 마음가짐은 일상에서 운전할 때와 같은 편안함을 맛볼 수 있도록 하자는 것이었습니다. 두 개의 좌석과 라디오 등은 물론이고…Stratasys Fortus 3D 프린터를 활용하여 FDM 3D로 인쇄한 여러 부품들까지 염두에 둔 것입니다!

FDM은 Fused Deposition Modeling의 약어입니다. 소량의 툴링 및 견고한 최종 사용자 부품을 위한 Stratasys의 3D 인쇄 기술로서 특허를 획득했습니다. 자동차가 빛나는 성과를 올리려면 FDM 기술을 활용하여 자동차를 만드는 데 꼭 필요한 속성을 지닌 재료로 부품을 만들어 끼우는 것이 관건이었습니다.

올해 참가팀 중 극소수는 학생들로 구성되었는데 미네소타 대학교 팀도 그런 경우에 속했습니다. 참가 학생들은 디자인, 엔지니어링, 관리, 물류, 재정 등 아이디어에서 최종 경기에 이르기까지 자동차에 관한 모든 일들을 스스로 해결했습니다. 부품 만드는 일도 예외는 아닙니다. 특별한 디자인의 자동차를 딱 한 대 만드는 일이므로 적층 제조가 가장 적합했습니다. 적층 제조를 선택하니 툴링이 별로 필요 없었고 무게도 감량할 수 있었으며 매우 복잡한 몇몇 부품들을 많은 비용을 들이지 않고도 제작할 수 있었습니다.

FDM built vent duct for cooling the batteries

이 그룹은 ABS-M30 3D 인쇄 재료를 사용하여 대부분의 통기 장치를 만들었습니다. 가볍기도 하고 비용이 적게 들며 사용하기 쉬운 이점이 있기 때문입니다. 고성능이 필요한 영역에는 ULTEM™ 9085 레진을 채택했습니다. 모든 도구를 독자적인 판단으로 사용함으로써 이들은 생각한 개념을 1년도 안 되어 실현할 수 있었습니다(미네소타에서 호주까지). 이 팀은 Stratasys FDM 3D 인쇄를 이용하여 덕트, 벤트, 페어링, 운전석 계기판 부품, 배터리 셀, 모터 조립품을 만들었습니다.

팀에서 FDM을 사용한 이유를 물었더니 그룹의 프로젝트 리더인 Neil Dencklau는 이렇게 말했습니다.FDM은 디자인에 대한 우리의 생각을 바꾸어 주었고 이 프로젝트에서 제조의 어려움을 해소해 주었습니다. 그 좋은 예로, 모터를 디자인하고 조립한 사례를 들 수 있습니다. 특히 80개의 자석을 철제 링 속에 정밀하게 부착하려면 어떻게 해야 하겠습니까? 저희는 ULTEM을 사용하여 조립 지그를 만들고 그것을 회전체 속에 부착할 수 있었습니다. 부품이 가열되는 동안 자석의 밀어내는 힘을 견딜 만큼 강하고 부품이 완성되었을 때 공기역학 부품으로서 제 역할을 충분히 할 수 있을 만큼 가벼워야 합니다. 제가 좋아하는 자동차용 FDM 부품 중 하나는 배터리 냉각용 덕트 장치입니다. FDM 덕분에 우리는 덕트를 배터리 바로 옆에 장착할 수 있었는데 지금도 흐름이 깨끗합니다.”

적층 제조를 사용하는 사례는 미네소타 대학교에 국한되지 않습니다. 대학교, 유치원에서 고등학교까지 그리고 전 세계 비즈니스 분야에서 적층 제조 또는 3D 인쇄를 창의적으로 활용하여 생산성을 올리고 있으며 당면 과제들을 보다 성공적으로 해결해 나가고 있습니다.

세계 태양광 자동차 경기대회 사이트에 자세한 내용이 나와 있으며, 미네소타 대학교 팀의 준비 상황은 여기에 자세히 나와 있습니다.

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