스포츠 장비의 혁신: 3D 프린팅이 운동 장비를 어떻게 변화시키는가

미국만 해도 스포츠 용품 산업이 연간 약 450억 달러 규모이며, 전 세계 추정치는 3,000억 달러에 달합니다. 대부분의 제조업과 마찬가지로 게임과 스포츠계도 적층 제조가 제공하는 가능성에 눈을 뜨고 있습니다. 3D 프린팅이 전 세계 육상 경기 장비에 미치는 가장 흥미로운 영향들을 살펴보겠습니다.

개인맞춤형 고품질 장비

그림 1: 3D 프린팅 의족을 든 데니스 신들러

현대 3D 프린팅과 모델링 기술의 큰 장점 중 하나는 맞춤화와 개인화입니다. 이로 인해 스포츠 용품 제조사들은 선수 개개인의 신체 치수에 완벽하게 들어맞고 현대 기술이 제공하는 최적의 소재를 활용한 독창적 아이템을 개발할 수 있게 되었습니다. 그 결과, 새로운 세대의 스포츠 장비는 더 가볍고 착용하는 선수의 정밀한 니즈에 더 잘 부합하게 되었습니다.

이는 특히 패럴림픽 선수들에게 큰 도움이 되었습니다. 이들은 더 정교하고 가볍고 몸에 딱 맞는 의족, 휠체어 등이 필요합니다. 속도를 위해 충분히 가벼우면서도 물리적 스트레인을 견딜 내구성이 필요합니다. 최첨단 스캐너로 장애의 정확한 특성에 맞춘 맞춤형 아이템을 만들고, 폴리카보네이트 같은 소재로 더 편안하고 가벼운 장비를 제작할 수 있습니다.

캠브리지 디자인 파트너십(Cambridge Design Partnership)은 "최신 기술로 물체를 정확하게 스캔하고 데이터를 CAD 시스템으로 조작해 3D 프린팅 기술로 시제품을 제작할 수 있었는데, 이는 패럴림픽에서 특히 두드러졌다. 선수들의 3D 스캔을 기반으로 의족이 최적화되고 맞춤형 레이싱 휠체어가 설계돼 개개인의 정확한 요구사항에 부합하는 향상된 사용성을 제공했다"고 밝혔습니다.

오토데스크(Autodesk)도 데니스 신들러에게 5일 만에 출력된 의족을 제공하며 동참했습니다. 기존 방식보다 5배 비쌌지만 수작업 오류를 완전히 배제하고 의족 제작의 완전히 새로운 방식을 열었습니다. 기존 방식으로는 최대 10주까지 걸렸습니다.

신들러는 "내 꿈은 더 잘 맞고 성능 좋은 의족을 모두에게 접근 가능하게 만드는 것"이라며 "어떤 의족이든, 특히 훈련과 경기 시간을 고려할 때 스포츠 의족에서 가장 중요한 1순위는 편안함"이라고 말했습니다.

신체 해부학적 구조를 디지털 스캔해 장비 형상에 정밀 매핑하는 개념은 또 다른 분야에도 충분히 적용 가능합니다…

복잡한 형상과 소재로 더 안전한 보호 장비

그림 2: 리델(Riddell) 제공 이미지

리델 헬멧(Riddell Helmets) 같은 기업들은 선수용 더 안전한 헤드기어 제작 수단을 실험해 왔습니다. 특히 NFL 같은 리그에서는 두부 외상 위험이 커 선수가 장기간 결장할 수 있습니다. 이런 잠재적 부상을 줄이기 위해 장비 제조사들은 3D 프린팅, 특히 격자(lattice) 구조 출력이 가능한 점에 주목하고 있습니다.

격자 구조는 내부 공간을 확보해 최종 제품을 가볍게 할 뿐 아니라, 물리적 충격 시 압력 분산을 훨씬 안전하게 해줍니다. 카본(Carbon)은 선수의 정확한 두상 형태를 반영해 제작할 수 있는 더 안전한 새로운 유형의 헬멧 라이닝을 개발했습니다.

이러한 구조는 기하학적 특성만으로도 모든 종류의 보호 스포츠 장비를 획기적으로 개선할 수 있지만, 리델과 카본의 비장의 무기는 이게 다가 아닙니다. 카본이 헬멧에 사용한 소재는 한쪽 끝은 부드럽고 말랑한 반면 다른 쪽은 딱딱합니다. 격자 구조 덕분에 가볍으면서도 충격 흡수가 뛰어난 디자인이 가능해 타격을 쉽게 완화합니다.

비슷하게 오스트리아 스타트업 츠바이캄프(Zweikampf)는 안전을 겨냥한 3D 프린팅 스포츠 장비로 틈새시장을 개척했습니다. 이 회사의 정강이 보호대는 축구 선수를 겨냥해 오스트리아 팀들 사이에서 상당한 호응을 얻었습니다.

캐번디시 이미징(Cavendish Imaging)은 여러 잉글랜드 축구 선수들이 훈련용으로 더 편안하고 안전한 보호 마스크를 제작하도록 도왔습니다. 이 마스크들도 선수의 정확한 해부학적 구조를 활용해 얼굴에 편안하게 밀착되면서 동시에 얼굴을 보호합니다. 이러한 조치는 더 견고해 부상이나 긴장으로 인한 선수 결장 시간을 줄여줍니다.

스포츠 장비 기업 가드랩(GuardLab Inc.)은 하키 장비 제조사 바우어 하키(Bauer Hockey)와 협업해 새로운 3D 프린팅 마우스가드 라인을 선보였습니다. 이 보호 장비는 3D 스캐닝과 프린팅으로 개발돼 바우어 APEX 및 APEX 라이트 마우스가드 제품 시리즈로 탄생했습니다. 착용 선수의 치과 기록을 바탕으로 설계돼 완벽한 보호 제품을 구현했습니다.

신발의 혁명

그림 3: 나이키(Nike) 제공 이미지

아디다스부터 에코(Ecco), 나이키까지 3D 프린팅은 모든 유형의 선수들에게 다양한 신발 옵션을 제공합니다. 소재, 폼핏팅, 3D 스캐닝 기술이 결합돼 이런 러닝화는 모든 선수들에게 필수 아이템이 되고 있습니다. 폼랩스(FormLabs)와 카본(Carbon)은 현장에서 바로 통하는 소재와 디자인 개발에 적극적입니다.

3D 프린팅 나이키 신발을 신은 앨리슨 펠릭스(Allyson Felix)는 SLS 기술 덕분에 올림픽에서 달렸습니다. 신발 어퍼 부분은 나이키의 플라이니트(Flyknit) 기술로 제작됐는데, 이는 비필수 요소를 배제하는 최첨단 신발 생산 기술의 조합으로 평균 스프린트화 무게의 절반 이상을 줄였습니다.

맞춤 피팅으로 그립감과 착용감, 인솔이 개선되고 때로는 더 단단하고 우수한 외피를 구현할 수 있습니다. 완전 3D 프린팅 신발이 시장에 나오진 않았지만, 3D 프린팅 구성품이 인솔 등에 크게 기여하고 있습니다. 러닝화뿐 아니라 신발 전반에서 혁신이 일어나고 있습니다.

테일러드 핏츠(Tailored Fits)는 3D 프린팅과 스캐닝으로 맞춤형 스키 부츠를 개발해 왔습니다. 이 회사의 설계는 기존 스키 부츠의 수많은 압박점을 제거해 더 안전하고 편안한 경험을 제공합니다. 비즈니스 모델도 주목할 만합니다.

첫째, 최신 비접촉 3D 스캐닝 기술로 고객 발의 디지털 복사본을 만듭니다. 거기서 소프트웨어 시뮬레이션을 거쳐 최종 사용자의 다리 움직임 가능성을 가늠하고 비골과 발 근육을 매핑합니다. 이 데이터로 라이너를 만드는데, FFF/FDM 3D 프린터와 TPU 소재로 출력합니다. 완료 후 혁신적인 정전기 플로킹 공정으로 직물 섬유에 심습니다. 아우터 쉘은 폴리우레탄 플라스틱으로 사출 성형합니다. 이 모든 과정이 레이싱용으로 충분히 유연하면서도 강한 최종 제품을 만듭니다.

3ERP는 중국 최고의 3D 시제품 제작 업체 중 하나입니다. 3D 프린팅 기술에 대해 더 알고 싶거나 프로젝트를 시작하고 싶다면 언제든 문의해 주세요.