사례 연구

머티리얼라이즈의 슬라이싱 기술로 토요타의 경량 카시트 제작을 가능하게 하다

3 분 분량

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토요타 자동차와 토요타 중앙 R&D연구소는 최소한의 부피와 최적의 열용량을 가진 경량 카시트 프로토타입을 생산하기를 원했습니다. 복잡한 디자인을 만드는 데 도움을 주기 위해 도요타는 머티리얼라이즈의 엔지니어링 팀에 연락했습니다. 이렇게 혁명적인 모델을 만드는 것이 어려웠을 뿐만 아니라 이렇게 큰 파일을 조작하고 구축하는 것도 어려운 일이었습니다. 다행히 머티리얼라이즈의 엔지니어링 팀은 열정적으로 프로젝트에 뛰어들었습니다.

생체공학적 디자인

경량 카시트 프로토타입 제작을 위해 토요타 중앙 R&D 연구소의 수석 연구원인 가와모토 아츠시 박사는 특수한 유형의 위상 최적화를 사용하였습니다. 재료 밀도를 특정 부분에 지정하여 디자인은 고밀도와 저밀도 부분으로 나뉘어졌습니다. 그 뒤 토요타의 위상 데이터는 Mimics가 읽고 3D모델로 변환할수 있는 그레이값 이미지로 표현되었습니다. 

저밀도 부분에 구조를 입히기 위하여 머티리얼라이즈는 특별히 이번 토요타와의 프로젝트를 위하여 머티리얼라이즈 3-matic을 이용하여 새로운 유닛셀을 개발하였습니다. 저밀도 부분은 카시트의 열을 분산시켜 사용자가 느끼는 편안함을 증가시켰습니다. 뿐만 아니라, 머티리얼라이즈 3-matic은 가장 자리에 매달려 있는 유닛셀을 제거하는데 사용되었으며 탄성빔의 표면 패턴을 더함으로써 시트의 안락함을 향상시키데 사용되었습니다.

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빌드 프로세서의 슬라이싱 기술로 가능했던 토요타 프로젝트

설명할 필요 없이 표면 패턴과 유닛셀로 채워진 토요타의 경량 디자인은 굉장히 다루기 힘든 데이터였습니다. 셀 수 없을 정도의 STL 상의 트라이앵글을 편집, 저장 그리고 이동시키는데 거의 불가능하였습니다. 이 문제를 해결하기 위해 머티리얼라이즈는 간단하게 복잡하고 큰 용량의 데이터를 작업할 수 있는 기술인 슬라이스 기반 처리 기술을 개발하였습니다. 이 기술의 핵심은 STL 단계가 아닌 슬라이스 단계에서 3D 기하학 구조를 적용시켜 메타 데이터로 구조와 텍스처에 대한 모든 정보를 저장합니다.

머티리얼라이즈 빌드 프로세서의 슬라이스 기반 기술은 슬라이싱 단계까지 전체 디자인의 계산을 지연시켜 파일의 크기를 줄여주었습니다. 예상 STL 파일 크기는 250GB인 반면 메타데이터의 파일 크기는 36MB에 불과했습니다. 슬라이스 기반 작업과 빌드 프로세서 기술 없이 토요타 카시트 프로토타입 제작은 불가능했었을 것입니다. 머티리얼라이즈 빌드 프로세서를 이용해 프린터로 빌드 오더를 전달하고 머티리얼라이즈 프로덕션 팀에 의해 레이저 신터링으로 제작되었습니다.

디자인의 한계를 뛰어넘다

최종 결과로 토요타의 카시트의 부피는 72% 감소되었으며 무게 감량으로 25kg에서 7kg로 줄어들었습니다. 게다가 열용량은35.4J/K에서 14.5J/K로 감소되었습니다. 도전적인 토요타 프로젝트는 머티리얼라이즈 소프트웨어의 새로운 기능을 개발할 수 있게 해주었으며 복잡하고 대용량의 파일은 빌드 프로세서의 슬라이스 기반 처리 기술로 인해 문제 없이 처리할 수 있게 되었습니다. 추후 토요타 중앙 R&D 연구소는 위상 최적화와 3D 프린팅을 새로운 타입의 기능적 디바이스를 제작하는데 사용할 예정입니다.

모든 이미지 제공: Toyota Central R&D Labs Inc.


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이 사례 연구를 간단히 요약

산업

Automotive

사용한 솔루션

Materialise Build Processor

Slice-based technology

이 접근 방법인 이유

Successfully 3D print a lightweight car seat

Work with a file size of 36MB instead of 250GB

도움을 준 방법

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