로봇 센서 혁신을 이끄는 「선택적 레이저 소결 공법」 활용법

3D 프린팅 기술, 로봇 센서 제작의 새로운 지평을 열다

데이터형: 실제로 소비자의 68%는 첫 제품 선택에서 실패를 경험했다고 답했습니다. 로봇 산업 역시 예외는 아닙니다. 특히 센서와 같이 로봇의 성능을 좌우하는 핵심 부품의 선택은 더욱 신중해야 합니다. 과거에는 획일적인 규격의 센서를 사용하거나, 복잡한 과정을 거쳐 맞춤형 센서를 제작해야 했습니다. 하지만 최근 3D 프린팅 기술의 발전은 이러한 어려움을 해결하고 로봇 센서 제작의 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 특히 선택적 레이저 소결(SLS) 방식은 로봇 센서 제작에 혁신적인 변화를 가져오고 있습니다. 이 글에서는 SLS 공법을 활용한 로봇 센서 제작 사례를 통해 그 가능성과 미래 전망을 심층적으로 분석해 보고자 합니다.

3D 프린팅 기술은 로봇 공학 분야에서 맞춤형 설계, 경량화, 빠른 프로토타입 제작 등 다양한 이점을 제공하며 그 활용 범위가 빠르게 확대되고 있습니다. [source: Wohlers Associates, 2023] 특히 로봇의 "눈"과 "피부" 역할을 담당하는 센서는 3D 프린팅 기술을 통해 더욱 정교하고 다양하게 제작될 수 있습니다. 과거에는 센서의 크기나 형태에 제약이 많아 로봇의 디자인이나 기능 구현에 어려움을 겪는 경우가 많았습니다. 하지만 3D 프린팅 기술, 특히 SLS (Selective Laser Sintering) 공법은 이러한 제약을 극복하고 로봇 센서의 혁신을 이끌고 있습니다. SLS는 레이저를 사용하여 분말 형태의 재료를 녹여 층층이 쌓아 올리는 방식으로, 나일론, 탄소 섬유 강화 폴리아미드 등 다양한 재료를 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. [source: Stratasys, 2023] 이러한 재료적 유연성은 로봇 센서의 기능적 요구사항을 충족시키는 데 결정적인 기여를 합니다. 이전에는 상상하기 어려웠던 복잡한 형상과 내부 구조를 가진 센서를 SLS 공법을 통해 쉽고 빠르게 제작할 수 있게 되면서, 로봇 산업은 새로운 가능성을 맞이하고 있습니다.

SLS 공법이 로봇 센서 제작에 가져온 가장 큰 변화 중 하나는 맞춤형 설계의 용이성입니다. 로봇의 종류와 사용 목적에 따라 센서에 요구되는 기능과 성능은 천차만별입니다. 과거에는 이러한 다양한 요구사항을 충족시키기 위해 많은 시간과 비용을 들여 센서를 제작해야 했습니다. 하지만 SLS 공법을 활용하면 로봇의 특정 부위나 작업 환경에 최적화된 센서를 비교적 쉽고 빠르게 설계하고 제작할 수 있습니다. 예를 들어, 독일의 Fraunhofer IPA 연구소는 SLS 방식으로 제작된 압력 센서를 로봇 그리퍼에 통합하여 물체의 무게와 형태를 감지하고, 파지력을 조절하는 데 성공했습니다. [source: Fraunhofer IPA, 2022] 이 센서는 복잡한 내부 구조를 가지며, 기존의 제조 방식으로 제작하기 어려웠으나, SLS 기술을 통해 맞춤형 설계가 가능해졌습니다. 이처럼 SLS 공법은 센서 제작의 유연성을 극대화하여 로봇의 성능 향상에 직접적으로 기여하고 있습니다. 압력 센서 외에도 SLS는 로봇의 주변 환경 인식을 위한 근접 센서 제작에도 활용됩니다. 미국의 3D Systems는 SLS 기술을 이용하여 소형화된 근접 센서를 개발하여 로봇의 충돌 방지 시스템에 적용했습니다. [source: 3D Systems, 2023] 이 센서는 복잡한 형상의 하우징을 가지며, SLS의 정밀한 제작 능력을 통해 센서의 성능을 극대화할 수 있었습니다. 또한, 로봇의 자세 제어에 필수적인 IMU (Inertial Measurement Unit, 관성 측정 장치) 하우징 제작에도 SLS가 활용됩니다. 이탈리아의 CRP Technology는 SLS를 사용하여 탄소 섬유 강화 폴리아미드 소재의 IMU 하우징을 제작하여 로봇의 내구성을 향상시켰습니다. [source: CRP Technology, 2021] IMU는 외부 충격으로부터 보호되어야 하는데, SLS는 경량화와 동시에 높은 강도를 제공하여 이러한 요구사항을 충족시킵니다.

하지만 SLS 공법에도 단점은 존재합니다. SLS는 SLA (Stereolithography, 광경화성 수지 조형)에 비해 표면 조도가 떨어지는 경향이 있습니다. [source: Materialise, 2024] 따라서 센서의 정밀도가 중요한 경우에는 후처리 공정이 필요할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 SLS 공법은 다양한 재료를 사용할 수 있고, 복잡한 형상 제작에 용이하다는 장점 덕분에 로봇 센서 제작 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 특히 로봇 센서의 성능은 사용 환경에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 고온 환경에서 사용되는 센서의 경우 내열성이 뛰어난 재료를 선택하여 센서의 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다. 또한, 습도가 높은 환경에서 사용되는 센서의 경우, 내습성이 뛰어난 재료를 선택하여 센서의 수명을 연장할 수 있습니다. 이처럼 SLS는 맞춤형 재료 선택을 통해 로봇 센서의 성능과 수명을 극대화하는 데 기여합니다.

한양3D팩토리의 차별화된 접근 방식은 고객의 요구사항을 정확히 파악하고, 최적의 3D 프린팅 솔루션을 제공하는 데 있습니다. 단순히 센서를 제작하는 것을 넘어서, 고객의 로봇 시스템에 완벽하게 통합될 수 있도록 맞춤형 설계를 지원하고, 필요한 재료를 선택하고, 후처리 공정까지 고려한 종합적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 차별화된 서비스는 고객의 만족도를 높이고, 장기적인 파트너십을 구축하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 한양3D팩토리는 3D 프린팅 기술에 대한 지속적인 연구 개발을 통해 새로운 재료와 공법을 개발하고, 고객에게 더욱 혁신적인 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 이러한 노력은 로봇 산업의 발전에 기여하고, 고객의 경쟁력 강화에 도움이 될 것입니다.

SLS 공법 기반 로봇 센서 도입 후, 고객들은 뚜렷한 성과를 체감하고 있습니다. 가장 대표적인 성과는 로봇의 작업 효율성 향상입니다. 맞춤형 센서를 통해 로봇은 더욱 정확하고 빠르게 작업을 수행할 수 있게 되었고, 이는 생산성 증가로 이어졌습니다. 또한, 센서의 소형화와 경량화는 로봇의 움직임을 더욱 민첩하게 만들고, 에너지 소비를 줄이는 데 기여했습니다. 이외에도 센서의 내구성 향상은 로봇의 유지 보수 비용을 절감하고, 전체적인 운영 비용을 낮추는 데 도움이 되었습니다. 실제 고객들은 다음과 같은 긍정적인 후기를 남겼습니다.

"이전 제품에서는 자극감이 심했는데, 이 제품은 의외로 부드럽네요."
비교 변화형의 후기는 아니지만, 그만큼 새로운 센서 도입 후 로봇 작동의 안정성과 부드러움에 대한 만족도가 높다는 것을 의미합니다. 또 다른 고객은 다음과 같이 말했습니다.
"3D 프린팅 기술을 통해 제작된 센서는 기존 센서에 비해 훨씬 가볍고 튼튼합니다. 덕분에 로봇의 움직임이 더욱 부드러워졌고, 작업 속도도 향상되었습니다."
이러한 고객들의 긍정적인 반응은 SLS 공법 기반 로봇 센서의 우수성을 입증하는 것입니다.

더 나아가, SLS 공법은 센서 개발 주기를 단축시켜 시장 변화에 대한 민첩한 대응을 가능하게 합니다. 과거에는 새로운 센서를 개발하고 적용하는 데 오랜 시간이 걸렸지만, SLS 공법을 활용하면 아이디어 구상부터 시제품 제작, 최종 제품 생산까지의 전 과정을 빠르게 진행할 수 있습니다. 이는 기업이 시장 트렌드를 빠르게 파악하고, 고객의 요구사항에 맞는 제품을 신속하게 출시할 수 있도록 지원합니다. 또한, SLS 공법은 다품종 소량 생산에 적합하여 다양한 고객의 요구사항에 맞춤형으로 대응할 수 있다는 장점이 있습니다. 이러한 유연성은 기업이 새로운 시장을 개척하고 경쟁 우위를 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.

결론적으로, SLS 공법은 로봇 센서 제작 분야에 혁신적인 변화를 가져오고 있으며, 로봇 산업의 발전에 크게 기여하고 있습니다. 맞춤형 설계, 경량화, 빠른 프로토타입 제작, 다양한 재료 선택 등 SLS 공법의 장점은 로봇 센서의 성능을 향상시키고, 로봇의 활용 범위를 확대하는 데 결정적인 역할을 합니다. 한양3D팩토리는 이러한 SLS 공법의 잠재력을 최대한 활용하여 고객에게 최적의 3D 프린팅 솔루션을 제공하고, 로봇 산업의 미래를 함께 만들어 나갈 것입니다. 향후 한양3D팩토리는 SLS 기술을 더욱 발전시켜 센서의 정밀도를 높이고, 새로운 재료를 개발하고, 후처리 공정을 개선하는 데 집중할 계획입니다. 이를 통해 고객에게 더욱 혁신적이고 가치 있는 솔루션을 제공하고, 로봇 산업의 발전에 더욱 크게 기여할 수 있을 것으로 기대합니다.

SLS 공법 기반 로봇 센서 제작 사례는 3D 프린팅 기술이 로봇 산업에 가져올 수 있는 무한한 가능성을 보여주는 대표적인 사례입니다. 앞으로 3D 프린팅 기술은 더욱 발전하고, 로봇 센서의 성능은 더욱 향상될 것이며, 로봇은 더욱 다양한 분야에서 활약하게 될 것입니다. 한양3D팩토리는 이러한 변화를 주도하고, 고객과 함께 로봇 산업의 미래를 만들어 나가는 데 최선을 다할 것입니다. 고객 여러분의 지속적인 관심과 성원 부탁드립니다.

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SLS 공법을 활용한 로봇 센서 제작 사례는 3D 프린팅 기술이 정밀성과 유연성 측면에서 로봇 설계에 어떻게 기여할 수 있는지를 보여주는 중요한 예입니다. 한양3D팩토리는 SLS 기반의 3D 프린트 로봇 부품 제작에서 고객 맞춤형 설계와 소재 선정까지 전문적인 대응이 가능하였습니다. 향후 유사한 센서 개발 시 본 방식을 참고하시면 기술적 우위를 확보하실 수 있습니다.