3D 프린팅 로봇: SLS/SLA 공법 기반 센서 및 충전 스테이션 사례 연구
3D 프린팅 기술은 로봇 공학 분야에서 맞춤형 설계, 경량화 등의 이점을 제공하고 있으며, 선택적 레이저 소결(SLS) 및 광경화성 수지 조형(SLA) 방식은 복잡한 형상 구현과 정밀성이 요구되는 로봇 부품 제작에 적합합니다 [source: Wohlers Associates, 2023; 3D Printing Industry, 2024]. 본 보고서는 이 두 공법을 활용한 로봇 센서 및 충전 스테이션 제작 사례를 통해 그 적용 가능성을 평가합니다.
1. SLS 공법 기반 로봇 센서 제작 사례
SLS는 레이저로 분말 재료를 가열하여 융착시키는 방식으로, 복잡한 형상과 내부 구조를 가진 부품에 적합합니다 [source: Materialise, 2022]. 이 방식은 로봇 센서의 소형화와 경량화를 실현하는 데 효과적입니다.
- 압력 센서: SLS로 제작된 압력 센서는 정밀한 힘 제어가 필요할 때 유용하며, 폴리아미드(PA) 소재를 사용하여 내구성과 환경 적응성을 확보할 수 있습니다 [source: Stratasys, 2023; EOS, 2024].
- 근접 센서: 로봇의 장애물 회피 기능 향상을 위해, 설계 요구에 맞춘 맞춤형 센서 하우징 제작이 가능하며 구조 경량화 측면에서도 SLS가 효과적입니다 [source: HP, 2023; 3D Systems, 2024].
- IMU 센서: 관성 측정 장치(IMU)용 복잡한 지지 구조물 제작에도 SLS가 활용됩니다. 이는 센서 고정성 향상을 통해 진동을 줄이고 측정 신뢰도를 개선합니다 [source: Proto Labs, 2023; BASF Forward AM, 2024].
2. SLA 공법 기반 로봇 충전 스테이션 제작 사례
SLA는 액체 상태의 광경화성 수지를 레이저로 경화시키는 방식으로, 고정밀 정밀도와 매끄러운 표면 마감을 구현할 수 있어 충전 스테이션 구성 요소 제작에 적합합니다 [source: Formlabs, 2022].
- 맞춤형 충전 커넥터: SLA 공법은 로봇 모델별 충전 포트와 정확히 맞는 커넥터를 단기간 내 제작할 수 있어, 다양한 플랫폼과의 호환성을 제공합니다 [source: Carbon, 2023; UnionTech, 2024].
- 충전 스테이션 하우징: 복잡한 설계를 요구하는 하우징은 SLA로 성형 시 외관 정밀도가 높고, 내후성이 요구되는 실외 조건에서도 안정성을 확보할 수 있습니다 [source: EnvisionTEC, 2023; Nexa3D, 2024].
- 위치 결정 시스템: 마커 및 가이드 레일을 SLA로 제작하면, 로봇이 정확한 위치에 도킹할 수 있도록 유도할 수 있으며, 고정밀 요소 제작에 유리합니다 [source: SprintRay, 2023; Elegoo, 2024].
3. SLS/SLA 공법 비교 분석
두 공법은 각각의 장점을 기반으로 로봇 응용 분야에 맞춰 적절히 선택되어야 합니다.
| 구분 | SLS 공법 | SLA 공법 |
|---|---|---|
| 재료 형태 | 고체 분말 | 액체 광경화성 수지 |
| 정밀도 | 중간-높음 (복잡한 기하에 유리) | 매우 높음 (정밀 가공에 적합) |
| 표면 마감 | 거친 편, 후가공 필요 | 매우 매끄러움 |
| 강도 | 우수한 기계적 강도 | 구조 강도는 재료에 따라 다름 |
| 적합 응용 | 기계 구조, 센서 하우징 등 | 커넥터, 외부 하우징, 위치 인디케이터 제작 등 |
SLS는 기능적 기계 구조 제작에 적합하며, SLA는 외관 요구가 높은 정밀 부품에 적합합니다. 각 응용 환경에 맞게 공법을 선택함으로써 최적의 성능과 제작 효율을 달성할 수 있습니다.
이번 사례는 SLS 공법을 활용하여 로봇 센서의 정밀도, 경량화, 통합 설계라는 세 가지 핵심 요소를 효과적으로 구현한 예라 할 수 있습니다. 한양3D팩토리는 3D프린트 로봇 부품 제작에 있어 고도화된 기술력과 신뢰 기반의 협업을 통해 고객사의 기술적 요구를 충실히 반영하였습니다. 향후 유사한 센서 개발이 필요한 경우, 본 사례를 기술적 참고자료로 활용하실 수 있습니다.
