오토데스크의 피터 로저스(Peter Rogers) 적층제조 제품 스페셜리스트는 한국을 포함한 아시아 시장에 넷팹(Autodesk Netfabb)을 알리는 역할을 맡고 있다. 그는 3D 프린팅 기술을 제품 생산에 활용하는 적층제조(Additive Manufacturing)가 새로운 가능성을 바탕으로 크게 확산될 것으로 전망하면서, 넷팹을 중심으로 포괄적인 적층제조 워크플로를 지원할 것이라고 소개했다.   ■ 정수진 편집장

오토데스크는 설계와 그래픽 디자인 솔루션에 강점을 갖고 있었지만, 최근에는 제조산업으로 무게중심을 옮기고 있다. 글로벌 시장조사기관에서는 향후 3년간 3D 프린팅 시장이 2배에서 5배까지 성장할 것이라는 전망을 내 놓고 있는데, 오토데스크도 3D 프린팅 시장이 괄목할 만한 성장을 거둘 것으로 예상하면서 관심을 두고 있는 모습이다.

피터 로저스 스페셜리스트는 3D 프린팅 시장의 성장 배경에 대해 “3D 프린팅은 프로토타이핑 및 시각 자료에 활용할 수 있다. 또한 사출성형이나 CAM으로 제작하기 어려운 복잡한 형상을 현실화할 수도 있다. 금형이나 툴패스가 필요 없는 대량 맞춤생산(Mass Customization)을 통해 생산수량과 상관 없이 비용효율을 얻을 수 있고, 기존 생산기술로는 여러 개의 파트를 제작해 조립해야 했던 제품을 하나의 파트로 통합(Consolidation)해 공급망을 간소화할 수 있는 것도 특징”이라고 설명했다.

하지만 3D 프린팅 기술이 만능은 아니다. 제품 생산 기술로서 3D 프린팅이 극복해야 할 주요한 이슈로는 출력물의 파손이나 의도한 형상과 다르게 출력되는 변형 등이 있다. 응력으로 인해 서포트(Support)와 함께 출력물이 부분 파손되거나, 파우더가 부품에 영향을 주는 리코터 간섭(Recoater Interference) 현상도 해결해야 할 과제이다.

로저스 스페셜리스트는 “응력에 의한 변형이나 파손 문제를 해결하기 위해 열/구조 시뮬레이션을 활용할 수 있다. 복잡한 형상의 경우에도 시뮬레이션 결과를 바탕으로 지오메트리를 수정하면 변형 문제의 90%를 해결할 수 있고, 서포트 문제나 리코터 간섭 등도 시뮬레이션을 활용하면 정확하게 이해하는 것이 가능하다”고 짚으면서, “오토데스크는 한 번의 클릭으로 시뮬레이션 결과를 보고 형상의 변경안을 제시할 수 있는 도구와 프로세스를 제공하며, 3D 프린팅에서 변형/파손 문제를 파악해 원하는 결과를 얻고 비즈니스를 확대할 수 있도록 기업들에게 도움을 주고 있다”고 소개했다.

적층제조를 위한 설계(DfAM : Design for Additive Manufacturing)는 파트의 통합, 경량화, 기능성을 위한 설계 등 장점을 얻을 수 있는 디자인 기법으로 주목받고 있다. 이에 따라 오토데스크는 래티싱(Latticing), 위상 최적화(Topology Optimization), 제너레이티브 디자인(Generative Design) 등 다양한 설계 최적화 접근법을 제공한다.

래티스(Lattice)는 외부의 형상을 유지한 채 내부를 격자 구조로 만들어 경량화와 강도를 최적화하기 위한 기법이다. 오토데스크는 기존 설계에 래티스를 적용하고, FEA(유한요소해석)을 통해 래티스를 최적화하는 기술을 제공한다. 위상 최적화는 래티스 대신 불필요한 재료를 없애면서 밀도를 유지하도록 형상을 최적화하는 기법이다.

한편, 제너레이티브 디자인은 여러 종류의 재료나 제조방법을 적용해 주어진 디자인 공간 내에서 최적의 옵션을 탐색하는 기법이다. 최소한의 요구사항 기준을 입력하면 클라우드와 인공지능 기술을 활용해 소프트웨어가 다양한 디자인 옵션을 제시하는 것으로, 위상 최적화와 달리 CAD 데이터가 없는 상태에서도 활용할 수 있다.

로저스 스페셜리스트는 “DfAM을 활용하기 위해서는 3D 프린팅뿐 아니라 재료와 생산 기술에 대한 지식이 필요하다. 래티싱을 예로 들면, 형상에 따라 서포트가 필요할 수 있는데, 열 문제 등 기존의 제조 지식이 필요한 부분이 있다. 또한 서포트의 볼륨이 커져서 제품 전체 중량에서 큰 비중을 차지할 수 있는데, 제품 중량을 줄이려면 디자인 자체의 최적화뿐만 아니라 대량생산을 위한 디자인 최적화를 고민해야 한다”고 조언했다.

로저스 스페셜리스트는 넷팹에 대해 ‘적층제조 산업을 위한 엔드 투 엔드 솔루션’이라고 소개했다. CAD 설계 데이터의 임포트(Import) - 최적화 - 메시 수정 - 패킹(3D 프린팅 효율을 최적화하도록 파트를 배치하는 작업) - 서포트 빌드 - 툴패스 최적화 - 시뮬레이션 - 출력 등 적층제조 워크플로 전반을 지원하는 솔루션이라는 것이다.

넷팹의 최적화는 나스트란 인캐드(Nastran In-CAD)의 FEA 해석 및 3D 프린팅에 최적화된 제너레이티브 디자인 툴 위드인(Autodesk Within)의 알고리즘을 활용해 이뤄진다. 근사 형상(Near Net Shape) 을 정의하는 파워쉐이프(Autodesk PowerShape)의 기술도 넷팹 내에서 모듈 형태로 사용할 수 있는 등, 다양한 오토데스크 제품군과 연계해 넷팹의 활용도를 높일 수 있다.

로저스 스페셜리스트는 “미국이나 독일 등 선진국에서는 적층제조가 상당 부분 정착되고 있다. 3D 프린팅 기술을 제조현장에 활용하는 이점에 대해서 많이들 인식하고 있으며, 관련 애플리케이션을 개발하고 사용하는 경험을 쌓고 있다. 반면, 한국을 포함한 아시아 지역에서는 이제 막 3D 프린팅 기술에 접근하고 있는 상황”이라면서, “기술과 제품에 대한 이해와 함께 실제 생산에서 활용할 수 있는 애플리케이션의 개발도 중요하다고 생각한다”고 전했다.

오토데스크는 한국 시장의 경우 하이엔드 제품 및 혁신 제품이 많이 등장하고 있으며, 3D 프린팅 기술에 대한 이해와 활용이 증가하고 있는 것으로 보고 있다. 이에 따라 적층제조 기술 활용의 초입 단계에서 넷팹의 국내 시장 기회 발굴과 활성화를 기대하는 모습이다.

로저스 스페셜리스트는 “많은 한국 기업들이 하이엔드 제품의 설계와 엔지니어링에서 창의적인 모습을 보여주는 것 같다. 앞으로 이들 기업이 3D 프린팅 기술을 도입하는데 도움을 주고, 성공사례를 인큐베이팅해서 실질적 애플리케이션 개발까지 이를 수 있을 것”이라고 기대했다.