3D 프린팅 격자 구조로 충격, 소음, 쇼크 흡수 극대화하기

2021년 8월 19일 게시

격자는 교차하는 빔과 노드로 형성된 반복 단위 세포로 구성된 3D 마이크로 아키텍처입니다. 지난 10년간 경량 설계의 초석이 되어 기존 부품의 강도와 강성을 유지하면서 소재 사용량을 대폭 줄여왔습니다. 중량 절감 외에도 격자는 저강성 네트워크가 하중 하에서 변형과 복원을 반복할 수 있어 충격 흡수, 진동 감쇠, 소음 저감에 탁월합니다.

실제 임팩트의 인상적 사례는 Adidas Futurecraft 4D 미드솔입니다. Carbon의 Digital Light Synthesis™ 기술로 정밀 격자 제작이 가능해져 Adidas는 탄성, 유연성, 우수한 리바운드를 균형 잡은 미드솔을 설계했습니다. 그 결과 선수의 충격을 최소화하면서 경량 프로파일을 유지하는 고성능 신발이 탄생했습니다.

격자 기술을 진동 및 에너지 감쇠에 활용하려는 제품 관리자는 소재 선택, 격자 설계, 적층 제조 제약 세 가지 핵심 요소를 고려해야 합니다.

격자 이해하기

전통적 절삭 방식은 격자의 복잡한 지오메트리 제작에 어려움을 겪어 3D 프린팅이 제격입니다. 적층 제조는 기존 소재를 작업에 맞추는 대신 특정 응용 분야에 최적화된 소재 배치를 설계하는 '역설계' 접근을 가능하게 합니다.

소재 선택이 중요합니다. 예를 들어 EPU 40은 EPU 41보다 우수한 진동 감쇠를 제공하므로 원하는 감쇠 특성에 부합하는 소재 선택이 성능을 극적으로 개선할 수 있습니다.

소재도 중요하지만 격자 지오메트리가 감쇠 효과를 좌우하는 경우가 많습니다. 벤딩 격자는 고탄성 스프링 거동을, 버클링 격자는 개별 빔이 굽히며 뛰어난 에너지 소산을 제공합니다. 추가 표면 처리로 감쇠를 더 강화할 수도 있습니다.

마이크로 스케일에서 단위 세포(빔과 노드의 반복 패턴)가 격자 거동을 주도합니다. 열리고 희소한 세포는 부드러운 격자를, 더 많은 삼각형과 빔을 가진 조밀한 세포는 강성 구조를 만듭니다. 세포 유형, 크기, 방향, 세포 크기 대비 빔 두께 모두 소재의 감쇠 비율과 결과적으로 충격 흡수에 영향을 미칩니다.

적층 제조를 위한 설계

성공적인 격자 생산은 DFAM(Design for Additive Manufacturing) 원칙 준수에 달려 있습니다. 엔지니어는 공정, 방향, 필요 서포트를 고려해 격자가 프린팅 가능한지 보장해야 합니다.

격자 방향은 이방성을 도입합니다. 각 축별 특성이 다른데, 이는 본질적 단점이 아닙니다. 의도된 하중 방향(예: 버클링 거동)에 방향을 정렬하면 성능을 최적화할 수 있습니다.

DFAM이 올바르게 적용되면 적층 제조 격자 부품은 기존 제조 부품과 동등하거나 더 높은 품질을 달성해 이전에는 불가능했던 새로운 가능성을 엽니다.

SyBridge: 격자 제조 혁신 주도

효과적인 격자 구조 구현에는 명확한 선행 요건, 성능 목표에 부합하는 소재 선정, 치밀한 아키텍처 설계가 필요합니다. 올바른 감쇠 소재로 시작하면 부품의 에너지 소산과 충격 흡수를 극대화할 수 있습니다.

SyBridge는 최첨단 기술과 검증된 방법을 결합해 제조 전 단계를 강화합니다. 고객과 협력해 성능과 제조성 양면을 위한 설계를 최적화하며, 고품질 부품을 정시·예산 내에 납품합니다. 지금 문의하세요로 다음 프로젝트에 어떻게 도움될 수 있는지 알아보십시오.