3D프린팅 기술의 발전은 3D프린터의 대중화와 산업 적용 확대의 양 측면에서 모두 혁신을 일으켰다. 국내에서도 제조 공정에 3D프린터를 도입하는 사례가 점차 증가하고 있다. 그러나 3D프린터를 도입한다고 모든 기업들이 3D프린팅 기술을 100% 활용할 수는 없다. 종래의 가공기술과 궤를 달리하기 때문이다. 하비스탕스는 이 같은 기업들의 ‘ 3D프린팅 기술 역량을 강화하기 위해 앞장서고 있다.
하비스탕스(주) 임승재 대표이사(사진. 로봇기술)
지난 2013년 LG경제연구원이 ‘3D프린팅, 제조업의 개념을 바꾼다(2013.04.15, 홍일선)’ 보고서를 발표할 당시 로봇 업계에서도 3D프린팅 기술에 대한 관심이 높았다. 특히 이때 정부가 드라이브를 걸었던 지능형 서비스 로봇 분야에서는 고질적인 문제점으로 지적되던 ‘높은 가격’ 문제를 3D프린팅으로 해결하려는 움직임이 활발했다. 산업용 로봇과 달리 제각각인 형태의 외형을 지니는 서비스 로봇에 있어 3D프린팅 기술은 고가의 금형 비용을 절감할 수 있는 대안이 될 수 있기 때문이다. 이후 개인용 3D프린터의 보급이 가속화되고, 3D프린팅을 위한 관련 소프트웨어들이 발전하면서 이제는 목업이나 프로토 타입 로봇의 외관을 3D프린터로 제작하는 게 낯설지 않은 일이 됐다.
2019년 창업한 하비스탕스(주)(이하 하비스탕스)가 선보인 협동로봇용 그리퍼는 로봇 분야에서 3D프린팅 기술이 지닌 가능성을 잘 보여주는 사례이다. 이 회사의 그리퍼는 실제 스마트제조 로봇 자동화 공정에 적용되면서 그 성능을 검증받았다.
“이게 그리퍼라고?”
3D프린팅이기에 가능한 구조
지난해 열렸던 2020 로보월드 내 하비스탕스 부스에는 비정형 형상을 지닌 독특한 조형물이 전시됐다. 플라스틱 질감의 이 다공성 조형물은 하비스탕스가 작업 기능성에 초점을 맞춰 3D프린터로 제작한 ‘협동로봇용 그리퍼’로, 협동로봇이 지닌 페이로드의 한계를 고려해 그리퍼의 무게를 최소화하면서도 안정적인 핸들링 작업이 가능하도록 설계됐다.
하비스탕스의 3D프린팅 협동로봇용 그리퍼는 라스트와 같이 굴곡이 많으면서도 형태가 제각각인 제품을
핸들링하는데 유리하다. (사진. 하비스탕스)
눈여겨봐야 할 점은 이 그리퍼가 한국신발피혁연구원(이하 신발피혁연)의 신발 제조 스마트공정에 적용되고 있다는 점이다. 요컨대 단순히 전시용 콘셉트 디자인을 넘어 어엿한 상품으로서 사용자들에게 인정받았다.
제조업에 있어 3D프린팅은 디지털 설계를 이용한 새로운 가공기법으로, 대량 양산에 초점이 맞춰졌던 종래의 가공 방식과 달리 용도에 맞춘 다품종 제품 생산이 가능하다. 규격 내에서 어떠한 형상이든 구현할 수 있기 때문에 생산자의 아이디어만 있다면 그 확장성이 무궁무진하다.
하비스탕스 임승재 대표이사는 “소량 다품종 생산에 특히 강점을 지닌 3D프린팅의 여러 애플리케이션을 발굴해왔고, 협동로봇용 그리퍼 또한 그중 하나”라고 전했다.
3D프린팅 그리퍼는 기성 그리퍼가 제공할 수 없는 공정 맞춤형 그리퍼 수요에 빠르게 대응이 가능하다. 특히 신발 제조 공정의 경우 라스트(Last, 족형)와 같이 형상이 제각각이면서도 굴곡이 많은 제품을 로봇으로 핸들링할 때 경쟁력이 극대화된다.
3D프린터로 제작한 러스트 핸들링용 그리퍼(사진. 로봇기술)
한편 경량화와 맞춤 제작이 가능하다는 점 외에 배선 측면에서도 이점을 얻을 수 있다. 라스트와 같이 기계식 그리퍼로 집기 힘든 형상의 제품의 경우 석션 타입의 진공 그리퍼를 주로 사용하는데, 하비스탕스가 제작한 협동로봇용 그리퍼는 그리퍼 내부에 공압 유로를 미리 설계하고 적층 제조하기 때문에 외부 공압 라인을 따로 연결할 필요가 없다.
임승재 대표이사는 “신발피혁연 내에서도 만족도가 상당히 높다. 실제 스마트제조 공정 라인을 구축해 사용하는 중이고, 대학생들을 대상으로 자체 교육도 진행하고 있다”라고 귀띔했다.
❶ Modeling : 3D캐드를 이용한 최적화 대상 모델 준비 ❷ Optimization : 사용 하중을 반영한 형상최적화 진행
❸ Analysis : 최적화형상을 기반으로 최종 모델링을 마친 후 구조해석을 통해 변형 및 응력 수준 검토
(자료. 하비스탕스)
3D프린팅 토털 솔루션
하비스탕스의 역할은 단순히 3D프린팅 제품을 개발하는 영역에 국한되지 않는다. 동사가 개발한 협동로봇용 그리퍼는 3D프린팅 기술이 실제 제조산업에서 어떻게 사용될 수 있는지를 잘 보여주는 한 사례에 불과하다.
이 회사의 실질적인 비즈니스 모델은 3D프린팅에 대한 대부분의 영역을 포함한다. 기술 컨설팅에서부터 하드웨어와 소프트웨어 공급, 공동 기술 개발, 제작 및 교육에 이르기까지 3D프린팅 전반에 대한 분야를 하나의 솔루션으로 제공하는 것이 핵심이다.
임승재 대표이사는 “국내에서도 3D프린터나 3D프린팅 소프트웨어를 도입하는 기업들이 증가하고 있지만, 이 기술을 정확하게 이해하고 채산성 있게 활용하지 못 하는 사례가 많다. 하비스탕스는 이 같은 기업들이 3D프린팅 기술을 적절한 분야에 활용성 높게 적용할 수 있는 솔루션을 제안한다.”라고 밝혔다. 이를 위해 하비스탕스는 자체 3D프린팅 설계, 가공 역량을 확보하는 한편 누구나 쉽고 빠르게 엔지니어링 특화 3D프린팅 서비스를 받을 수 있는 플랫폼 ‘Manufarm’을 운영한다. 또한 국내 기업 중 처음으로 미국 엔토폴로지(nTopology)社와 파트너 계약을 체결해 이 회사의 3D프린팅 소프트웨어 nTopology를 공급하고 있다.
사진. 로봇기술
그는 “국내외의 여러 3D프린팅 소프트웨어를 검토했고, 가벼우면서도 설계자들이 사용하기 용이한 nTopology의 강점에 주목해 엔톨로지社와 파트너십을 구축했다. 현재는 당사가 국내에서 유일하게 nTopology를 공급, 서비스, 교육까지 진행하고 있다.”라고 말했다.
3D프린팅 기술, 내재화가 중요
임승재 대표이사는 국내 3D프린팅 산업 생태계가 건강하게 자리매김하기 위해서는 결국 사용자 및 사용 기업이 관련 기술을 내재화해야 된다고 강조한다. 그는 “3D프린팅 기반 제품을 양산하고, 제품화하는 것은 제품을 가장 잘 알고 있는 해당 기업의 역할이다”라며 “하비스탕스는 이 같은 기업들이 3D프린팅 기술을 내재화할 수 있도록 3D프린팅 기술 전반에 대한 서포터 역할을 수행할 것”이라고 강조했다.
