적층 제조(AM)는 혁신적인 가구 생산 기술로, 놀라운 수준의 맞춤화, 설계 유연성 및 지속 가능성을 실현합니다. 다양한 3D 프린팅 기술 중에서도 특히 펠릿 압출이 급부상하고 있는 데, 대형 가구를 빠르고 저렴하게 생산하여 최종 가구 생산을 구현하기 때문입니다.
디자인 스튜디오인 Slicelab은 3D Systems의 Applications Innovation Group(AIG)과 협력하여, 증기나 연기의 시각적 표현에서 영감을 얻은 라운지 의자 및 조명 콘셉트를 실현하는 최신 프로젝트를 진행했습니다. 이 사례 연구에서는 펠릿 압출 3D 프린팅으로만 만들 수 있던 두 가지 가구의 디자인 콘셉트가 실제 생산으로 이어지는 과정을 확인합니다.
"우리는 3D 프린팅으로만 구현할 수 있는 유기적인 디자인에 매력을 느낍니다." 기하형상 디자인의 한계와 적층 디자인의 한계를 뛰어넘어, 더 많은 사람들이 적층 기술을 사용 이 기술의 진가를 확인할 수 있게 하죠.”
-Arthur Azoulai, Slicelab 공동 설립자
Slicelab이 디자인하고 EXT 1270 Titan Pellet 프린터에서 PETG 펠릿으로 3D 프린트한 조명.
배경
과거에는 가구 디자이너와 제조업체가 독특한 맞춤형 가구를 만들기가 쉽지 않았습니다. 전통적인 가구 제조 방법은 광범위한 공구 세공과 시간이 많이 걸리는 원형 제작을 요구하고, 많은 소재를 낭비해야 합니다. 또한 전통적인 방법으로 복잡한 디자인을 제작하려면 비용이 너무 많이 들거나 아예 불가능한 경우도 많습니다. 펠렛 압출 AM을 사용하면 이러한 문제를 해결하여, Slicelab을 비롯한 같은 혁신적인 회사는 제조의 새로운 가능성을 확보할 수 있습니다.
Slicelab 설립자인 Arthur Azoulai와 Diego Taccioli는 적층 제조를 비롯한 고급 제조 방법을 활용하여 가구, 구체적인 제품 디자인과 건축 설치물을 만듭니다. 이들은 의자와 조명을 일체형으로 생산할 수 있으며, 속도가 빠르고 프린팅에 다양한 펠릿 소재를 사용할 수 있다는 점 때문에 3D Systems의 대형 펠릿 압출 Titan 3D 프린터를 선택했습니다.
Slicelab이 디자인하고 EXT 1270 Titan Pellet 3D 프린터에서 PETG 펠릿으로 3D 프린트한 라운지 의자.
3D 프린트 가구 디자인: 발상의
미학과 기능의 결합은 단순한 작업이 아니며, Slicelab은 이 의자가 기존 가구는 물론 시중에 유통되는 다른 3D 프린팅 의자와도 차별화되는 유기적이고 흥미로운 외형을 갖길 원했습니다.
"다른 3D 프린트 의자는 대부분 적층 기술을 최대한으로 활용하지 못합니다. 기본적으로 의자를 옆으로 눕힌 다음 일종의 프로파일 압출을 하여 Y축에 프린트하죠." Azoulai는 이렇게 설명합니다.
Slicelab은 대신 전면이 바닥에 향하기 때문에 프린트 베드와 맞닿는 의자를 디자인했습니다. 이 방식은 전체적인 형태를 더 자유롭게 디자인할 수 있지만, 프린트하기 어려운 과도한 돌출부를 방지할 방법을 생각해 내야 했습니다. 그리고 모든 최종 사용 적층 제조 부품이 그렇듯이, 의자의 강도와 기능성을 지원하면서도 무게를 지탱할 때 너무 많이 휘어지지 않아야 했습니다.
“우리는 3D Systems의 AIG 팀과 긴밀하게 협력하여 디자인을 반복했습니다. 우리가 만든 형태는 전체 구조를 고려하면서도 가장자리까지 프린트할 수 있습니다." Taccioli는 이렇게 설명합니다. "AIG 팀원들은 과도한 휘어짐을 방지하는 프로세스 전반에서 디자인 개선을 도와주었습니다."
디지털에서 실체로
Titan 펠릿 압출 시스템의 빠른 속도와 처리량을 활용하여 스팀 라운지 의자와 램프의 첫 번째 버전이 단지 며칠 사이에 완성되었습니다. 필라멘트 압출 프린팅과 비교하여 펠릿 압출은 최대 10배 더 빠르고 비용은 10배 저렴하여 설계 반복을 적시에 가능할 뿐만 아니라 경제적으로도 유리합니다. Slicelab은 라운지 의자를 처음으로 프린팅하는 과정에서 신속하게 디자인을 변경하여 각도와 치수를 개선하고 더 많은 대중이 이용할 수 있도록 의자의 편의성을 도모할 수 있었습니다.
33”x31”x36” 크기의 의자와 무려 67" 높이의 램프는 50"x50"x72" 크기의 프린트 체적을 가진 EXT 1270 Titan Pellet에서 각각 하나의 형체로 프린팅되었습니다. 부품의 순수 크기와 더불어 미관과 기능적 요구 사항으로 인해 Titan 펠릿 압출은 부품 생산에 적합한 유일한 AM 기술이었습니다. 의자를 프린팅하는 데 25시간이 소요되었고 90파운드의 열가소성 펠릿이 사용되었습니다. 필라멘트 압출 프린터로 동일한 디자인을 프린트하는 데는 최소 4배의 시간이 소요되고 재료에 2~3배 더 많은 비용이 소모됩니다. 펠릿은 또한 최대 9mm의 압출 폭이 가능하여 필라멘트 프린터로 생산한 동일 부품보다 내구성이 강한 부품을 만들어 낼 수 있습니다.
결과
- Steam Lounge Chair의 두 번째 프린트는 디자인 의도에 맞게 제작되었습니다. 편안하면서도 튼튼하고, 강렬한 외형을 자랑합니다. 여러 유명 고객과 미술 갤러리는 Slicelab의 이 의자에 관심을 보이고 있습니다.
- 3D Systems의 AIG 서비스 덕분에 Slicelab은 적층 제조 기술의 한계에 도전하는 프로젝트에서 자주 발생하는 함정을 피할 수 있었습니다. Steam Chair의 유기적인 디자인은 프린트 가능성을 개선하면서도 제품이 의도한 대로 작동하게 한, 디자이너와 3D Systems 적층 제조 전문가 간의 긴밀한 협업 덕분에 구현될 수 있었습니다.
- Titan 3D 프린터는 넉넉한 제작 크기, 조명이 없는 곳에서의 안정적인 제조 성능, 고속/고강도 펠릿 압출 기술 덕분에 맞춤형 가구 제작에 이상적인 제품입니다.
