Figure 4 부품으로 더 나은 퍼포먼스 핏 시스템에 전념하는 BOA

투르 드 프랑스에 참가하는 사이클리스트들은 알든 모르든 절반 이상이 코스에서 장거리를 달려나갈 때 BOA® Fit System을 이용합니다. 또한 BOA 제품은 작업복, 의료용 보조기, 골프와 스노우보딩, 트레일 러닝 같은 스포츠에서도 공통적으로 활용하는데, BOA의 특허 제품으로서 3개 부품으로 구성된 피팅 시스템을 각자의 고성능 제품에 통합해 작업자와 선수의 집중력 유지를 돕습니다.

BOA Fit System은 다양한 업계에서 사용자에게 가장 뛰어난 성능을 선보이기 위해 BOA와 제휴하는 시장의 선도적 브랜드마다 자사의 제품에 통합하고 있습니다. 스포츠의 강도와 제품에 필요한 잠금장치의 힘에 맞게 설계되어 다양한 단계로 힘을 전달할 수 있는 BOA의 성능 시스템은 빠르고 손쉬우면서도 정확한 피팅을 선보이도록 고안되었습니다.

BOA Fit System의 주요 구성품 중 하나는 바로 다이얼입니다. 다이얼은 피팅된 기어로 발생하는 레이스(lace) 장력에 따라 힘을 3단계로 전달할 수 있도록 설계되었습니다. 여기에 포함되는 제품으로는 더욱 줄어든 기어로 하이 토크를 실현함으로써 2001년 BOA의 성공 가도를 열어 준 하이 파워 스노우보드 다이얼을 들 수 있습니다. 다니엘 힙우드 씨는 BOA의 수석 설계 엔지니어로서, 이와 같은 제품의 기계 설계 연구에 많은 시간을 쏟고 있습니다.

BOA에서는 수년간 3D 프린팅을 원형 제작에 활용해 왔지만, 힙우드 씨는 BOA의 응용 분야와 여기에 필요한 소재 성능을 일치시키는 것은 계속된 과제였다고 말합니다. BOA 제품은 소형인 데다 기계적 속성이 무엇보다 중요하기 때문에 상당수의 3D 프린팅 소재는 개념 검증과 미학적 부분 외에는 BOA에 도움이 되지 못했습니다.

힙우드 씨는 기존에 BOA에서 프린트했던 부품은 시간이 지나면 상태를 유지하지 못하고 취약해졌다고 설명하면서 다음과 같이 이야기합니다. “이용 가능한 소재 문제로 어려움이 정말 많았습니다. 개념을 잡고 3일 뒤 회의 때 데스크에서 떨어뜨려 보면 산산조각이 나곤 했죠. 필요한 해상도로 유사 열가소성 성능을 보이는 소재를 찾기가 정말 까다로웠고, 그와 같은 속성을 유지할 수 있으면서도 저희가 원하는 규모로 기능하는 부품을 실제로 3D 프린트하기도 어려웠습니다.”

당분간 BOA의 워크플로에 소량의 사전 제작 사출 성형 부품이 여전히 포함되기는 하겠지만, 이 업체는 툴링 공정을 시작하기 전에 설계의 한계와 속도를 한층 끌어올리고 자신감을 더할 수 있도록 3D 프린트 부품의 내구성과 최종 생산되는 사출 성형 부품의 차이를 메우고자 했습니다. 그리고 BOA는 연구 끝에 3D Systems의 Figure 4 기술과 소재를 발견했습니다.

Figure 4는 비접촉 박막을 이용해 정확도와 놀라운 수준의 디테일 충실도를 초고속 프린팅과 함께 선보이는 투영 기반 적층 제조 기술입니다. BOA는 3D Systems의 생산 등급 Figure 4 소재와 더불어 Figure 4^® Standalone을 이용해 생산 부품의 성능을 초기에 통찰할 수 있게 되었습니다. 기계로 가공하는 부품은 대개 3주나 기다려야 하지만, 현재 BOA는 Figure 4를 활용해 당일 오후에 설계를 실제로 제작하고 있습니다.

BOA에서는 3D Systems의 Figure 4 소재 몇 가지를 이용하며, 가장 선호하는 소재는 Figure 4^® PRO-BLK 10입니다. BOA가 이전에 시험 삼아 이용해 본 다른 적층 소재와 달리 해당 고정밀 생산 등급 소재는 장기적 환경 안정성과 유사 열가소성 현상이 우수합니다. 이 소재는 유용성이 매우 크다고 입증되었고 자체 속성을 유지할 역량과 함께 해상도와 성능을 선보일 만한 소재를 찾던 BOA에 해답을 제시했습니다. 소재의 기능은 BOA의 목적에 아주 잘 맞았고, 이 업체는 최종 생산 부품과 Figure 4 부품 간의 상관관계 테스트를 계속 진행해 생산 단계로 넘어가기 전에 필요한 임계 성능 요건을 파악하고자 합니다. 힙우드 씨는 “말 그대로 1대 1로 상응하는 경우도 있기 때문에, 성능이 당사의 사출 성형 구성품과 일치합니다.”라고 이야기합니다.

BOA는 제품 개발의 일환으로 현실성 있는 원형 제작품을 신발에 일찍 적용해 설계 공정에 투입함으로써 테스트 담당자가 이를 접해 볼 수 있도록 하고자 합니다. 설계물이 최종 생산 단계까지 가지 못하더라도 BOA는 신발에 다이얼을 부착하고 루틴에 따라 과용(abuse)함으로써 무엇이 제대로 기능하고 또 그렇지 못한지를 설계 및 성능 데이터로 수집할 수 있습니다. 다이얼을 금형된 구멍 없이 섬유에 꿰매기 위해서는 이와 같은 형태의 테스트가 필요합니다. 힙우드 씨에 따르면 기존의 플라스틱 중에서는 균열 없이 기능할 만한 UV 경화 소재를 찾는 일은 고사하고 스티칭이 가능한 소재를 찾기도 어려웠습니다. “플라스틱을 바늘로 뚫으려면 인성(toughness)이 문제가 됩니다. 복원력이 우수할 뿐 아니라 다른 용도로도 쓰일 수 있을 만큼 충분한 강성을 유지하는 소재가 필요합니다. 이를 위해서는 부품 수를 줄이는 것이 매우 중요합니다. 그래야만 스티칭된 구성품이 고강성 플라스틱 소재를 요하는 다른 중요한 기능을 발휘할 수도 있을 테니까요." 힙우드 씨의 설명입니다. Figure 4 PRO-BLK 10은 이러한 방법으로 원형 제작에 사용할 수 있어 BOA에 큰 도움이 되었는데, 시간과 비용을 절약함으로써 최고의 성능을 위한 신속한 설계 반복이 가능했습니다.

BOA는 자사의 피팅 시스템과 더불어 평생 보증 정책인 The BOA Guarantee로도 잘 알려져 있습니다. 최초의 제품 품질은 그 무엇보다도 중요하고, 힙우드 씨와 BOA의 엔지니어링 팀은 기능적인 프린트 부품을 확보함으로써 설계 주기를 한층 단축하고 툴링 제작 후의 구성품 재설계를 줄이면서 혁신적인 신제품을 제공합니다. “모두가 자사의 제품을 축소하고 최적화하는 데 힘을 쏟고 있으며, 따라서 금형이 이미 제작된 다음에야 문제를 찾는 일이 없도록 설계 공정에서 가급적 신속히 약점을 파악하는 것이 매우 중요합니다.”

BOA에서 추가로 이용 중인 소재에는 고내구성의 회색 원형 제작 소재인 Figure 4^® TOUGH-GRY 15와 탄성 원형 제작 소재인 Figure 4^® ELAST-BLK 10이 포함됩니다. BOA에서는 레이스 다이얼 시스템 내의 소형 기계 부품만 아니라 심미적 개념 증명, 최종 사용 고정 장치, 고무 그립 오버몰드 또한 Figure 4 Standalone으로 프린트합니다.

힙우드 씨의 설명에 따르면 BOA가 3D Systems의 기술에 투자하게 된 데는 두 가지 요인이 있습니다. 첫 번째 요인은 3D Systems에서 선보인 지원 서비스와 전문성의 수준, 그리고 3D Systems 팀과의 논의가 BOA에 좋은 경험으로 기억되었다는 점입니다. 두 번째 요인은 3D Systems의 사업 성과에 있습니다. 3D 프린팅 업계의 문을 처음 연 업체로서 탄탄하게 쌓아 올린 포트폴리오를 보유하고 있기에, BOA는 3D Systems와 손을 잡는다면 투자가 오래 지속될 수 있겠다는 확신을 얻었습니다. 힙우드 씨는 “다른 업체의 설명을 살펴봤더니 테스트를 제대로 거치지 않은 알파 버전이나 베타 버전의 제품 같았습니다.”라고 말합니다. 3D Systems는 혁신과 적층 제조 향상에 명확하게 집중하고 있으며, 그에 따라 업계에서 돋보일 수 있었습니다.

BOA는 Figure 4 도입 결정에 크게 만족하고 있습니다. 힙우드 씨는 “사내에서 상당수의 인원이 각자의 작업 검증에 프린터가 어떻게 유용하게 쓰이는지 설명할 수 있다”고 전합니다.