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머티리얼라이즈 3-matic을 활용한 현대자동차 ‘헤드램프 히트싱크’ - Ulsan DfAM경진대회 대상

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울산시가 주최한 제4회DfAM 경진대회에서는 '3D 프린팅 제품, 기술, 혁신'을 주제로 한국의 60여 개 팀이 참가해 다양한 디자인을 선보였습니다. 그중 현대자동차와 에스엘이 공동으로 참여한 ‘Think Sink’ 팀은 3D 프린팅을 위한 자동차 헤드램프 히트싱크 디자인을 선보여 대상을 수상하였습니다.

‘ThinkSink' 의 멤버인 에스엘의 권익성 책임연구원은, "히트싱크 디자인 단계에서 머티리얼라이즈의 3-matic 을 사용했습니다. 3-matic의 래티스 모듈을 활용하여 복잡한 구조 설계를 빠르게 수행할 수 있었습니다. CAD 소프트웨어 상에서 디자인 공간을 만든 다음, 3-matic에서 격자 구조를 매우 간단하고 쉽게 만들 수 있었습니다" 라고 말했습니다. 

연구팀은 3-matic에서 사용할 수 있는 다양한 격자 구조 중 하나인 'Unit Cell Based Lattice Structure' (유닛셀 기반 격자 구조)를 사용하였는데, 이 격자구조는 특정 STL 볼륨 영역을 격자 구조로 쉽게 대체할 수 있는 기능으로 빔 구조의 입체 배열과 편집 기능을 제공합니다.

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그림 1 전통적인 디자인의 히트싱크 사진 그림 2 격자 구조를 가진 최적화된 디자인의 히트싱크 사진

3-matic 상의 다양한 기능들을 통해 디자인 설계를 최적화함으로써, 제조 리드 타임을 단축할 수 있었을 뿐만 아니라 표면적 증가를 통한 열 방출 기능의 개선, 파트의 경량화, 그리고 빌드 성공률의 증가 등의 다양한 개선점을 얻을 수 있었습니다. 또한 일체형 부품을 직접 제작할 수 있는 가능성을 열어 기존 분리형 설계에 필요한 조립부분을 과감히 제거함으로써 부품 중량을 추가로 절감하는 결과를 얻을 수 있었습니다.

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그림 3 3-matic 소프트웨어 상에서 셀프 서포트가 가능한 유닛 셀을 갖춘 파트의 사진

중량은 내연기관(ICE)과 전기 자동차 모두에서 연료 효율에 기여하는 매우 필수적인 요소입니다. 현대자동차는 기존의 제조 설계에 비해 3D 프린팅 자동차 헤드램프 히트싱크 설계를 통해 45%까지 무게를 줄일 수 있었습니다.

Think Sink팀을 이끈 온한우 책임연구원은 "우리는 기존의 제조 방법보다, 디자인과 제조 가능성의 측면에서 새로운 기회를 여는 기술이 바로 적층 제조에 있다고 확신합니다."라고 말합니다. 더 나은 디자인과 더 빠른 제조 회전율을 가진 파트의 필요성은 앞으로도 계속해서 대두될 것입니다. 따라서 적층 제조, 즉 3D 프린팅 공정은 자동차 산업뿐만 아니라 전 제조 산업 분야에 점점 더 중요해질 것으로 예측되고 있습니다.


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