3D프린팅 시제품에서 금형까지, 카본 핸드바이크 앞포크 제작 과정
안녕하세요. 3D프린팅·CNC·다양한 소재 전문 플랫폼 기업 아이컨택입니다.
앞포크의 모양이 화면에서는 맞아 보여도, 실제 부품을 끼웠을 때는 어떨까? PrusaLab의 핸드바이크 사례에서는 3D프린팅 시제품으로 형상과 장착 상태를 확인하고 수정한 뒤, 최종 출력물을 금형 제작용 원형으로 사용했다. 완성된 카본 포크는 별도로 주행 시험을 거쳤다. 이 글은 개발을 맡은 PrusaLab의 사례 자료를 바탕으로 한다.
AI 개념 이미지: 3D프린팅 앞포크 시제품의 부품 장착 확인과 카본 포크용 금형 제작 과정을 보여준다. 실제 제품이나 장비를 촬영한 사진은 아니다.
맞춤형 앞포크 설계에서 남긴 것과 바꾼 것
앞포크는 앞바퀴를 지지하는 구조물이다. PrusaLab 자료에 따르면 기존 양산 제품은 선수 혼자 토마네크가 원하는 형상과 강성, 주행 특성을 모두 충족하지 못했다. 기존 부품을 수정하는 시도도 있었지만, 개발팀은 새 설계가 필요하다고 판단했다.
새로 설계하면서도 중심부 위치, 휠베이스, 바퀴 장착부는 유지했다. 휠베이스는 앞뒤 바퀴 사이 거리다. 나머지는 선수의 자세, 체인 경로, 브레이크 위치, 구조 강성, 이후 제작을 고려해 다시 그렸다. 앞포크 하나를 바꿔도 주변 부품과 몸의 위치를 함께 봐야 하는 이유가 여기 있다.
3D프린팅으로 먼저 맞춰 본 부품들
PrusaLab은 여러 디지털 모델을 만든 다음 작은 부품부터 출력해 세부 사항을 확인했다. 이후 포크 전체를 실물 크기로 출력했다. 화면에서 살피던 설계를 실제 부품과 대조할 수 있는 크기로 옮긴 것이다.
전체 시제품에 구성품을 장착하자 서로 맞는지 확인하고 형상을 수정할 수 있었다. PrusaLab은 출력물을 통해 며칠 사이 형상, 장착 상태, 인체공학적 적합성을 살피며 설계를 개선했다고 설명한다. 인체공학적 적합성은 선수가 실제로 쓰는 자세와 동작에 형태가 맞는지를 가리킨다.
이 반복은 비용이 큰 복합재 금형 제작보다 앞에서 이뤄졌다. PrusaLab은 금형을 여러 번 다시 만드는 대신 출력 시제품으로 설계를 조정했고, 빠른 시제품 제작이 개발 기간과 비용이 큰 실수의 위험을 줄였다고 평가한다.
출력물에서 카본 포크로 넘어가는 단계
설계를 확정한 뒤에는 마지막 출력물의 표면을 다듬고 퍼티 작업과 도장을 했다. 퍼티는 표면의 틈이나 요철을 메우는 재료다. 이렇게 마무리한 출력물이 금형 제작용 원형이 됐고, 그 금형에서 카본 앞포크를 만들었다.
완성된 카본 시제품은 실제 사용으로 시험했다. PrusaLab에 따르면 토마네크는 첫 시험 주행 다음 날 마요르카의 3주 훈련 캠프에 참가했고, 새 포크에 경주 수준의 하중을 가했다. PrusaLab은 초기 몇 달 동안 약 3,500km를 주행했다고 밝혔다.
아이컨택은 이 사례의 순서를 맞춤형 복합재 부품 설계에 적용해 볼 만하다고 본다. 장착 위치와 형상을 여러 번 고쳐야 할 때는 금형을 만들기 전에 작은 출력물로 세부를 보고, 실물 크기 출력물에서 조립 상태를 확인하는 방식이다.
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