요즘은 로봇 기술의 발전과 함께 로봇 구성 파츠에 대한 제작 수요도 높아지고 있죠. 특히 다양한 산업 현장에서 사용되는 로봇암(로봇팔)의 각 부위별 커스터마이징 수요가 많아지면서, 3D 프린팅을 활용한 시제품 제작 사례도 많아지고 있는데요. 오늘은 실제로 SLA 방식으로 제작한 ‘로봇 핑거(Finger)’ 사례를 소개해보려고 합니다.
산업용 로봇이나 협동 로봇에서 정밀한 작업을 수행하기 위해서는 핑거 파츠의 구조나 맞닿는 면의 정교함이 중요한데요, 이럴 때 SLA 방식은 매우 유리한 해법이 될 수 있습니다. SLA는 광경화성 수지를 이용하여 정밀한 곡면이나 얇은 벽체 표현이 가능한 공법이기 때문에, 손가락 굴곡이나 연결 부위 같은 디테일이 중요한 파츠에 적합합니다.
이번에 의뢰받은 로봇 핑거 파츠는 일정 크기 안에서 여러 자유도를 갖는 구조로, 내부에는 조인트가 결합될 수 있도록 설계되어 있었습니다. 의뢰자가 요청한 조건 중 하나는 조립 시 기능적으로 밀착이 잘 되면서도 외관상 매끄러운 느낌을 주는 것이었는데요. 일반적인 FDM 방식으로는 표현이 조금 거칠 수 있어서, SLA로 방향을 잡았습니다.
모델링은 이미 된 파일을 기반으로 진행되었지만, 프린팅 특성을 고려하여 서포트를 어떻게 붙일지, 후처리를 어떻게 할지에 대한 시뮬레이션 과정을 충분히 거쳤습니다. 특히 미세한 홈 구조가 있는 부분에서는 수지의 중력 변형이나 출력 실패 가능성이 있어, 단면별 출력 방향도 조정했어요. 출력 후에는 IPA 세척과 UV 경화, 간단한 서페이싱 마감까지 진행하여 아주 깔끔한 결과물이 나왔습니다.
사출로 제작된 것과 비교해도 손색이 없을 정도로 표면 품질이 뛰어났고, 조립 테스트에서도 정밀하게 맞아떨어지는 결과를 얻었습니다. 무엇보다도 개발 초기 단계라 시제품을 빠르게 받아볼 수 있어야 했는데, SLA 프린팅 특성상 당일 또는 익일 납품도 가능해 기획 일정에 큰 도움이 됐다는 피드백도 있었어요.
출력에 사용된 소재는 회색 광경화성 레진으로, 작업성도 좋고 사포질처럼 추가 가공에도 적합한 재질이었습니다. 필요 시 내부에 메탈 파츠를 삽입할 수 있도록 비워둔 구조라, 기능성 테스트도 바로 진행할 수 있었고요. 사용 환경이 워낙 가혹한 조건이 아니기 때문에, 시제품 단계에서는 충분히 사용할 수 있는 내구성을 확보했습니다.
요즘은 로봇 개발 프로젝트가 짧은 시간 안에 빠르게 프로토타이핑과 성능 검증을 요구하는 경우가 많죠. 이럴 때 SLA는 디자인 검토를 위한 비주얼 모델은 물론, 간단한 기능성 검토까지도 가능한 수준의 퀄리티를 제공해줄 수 있어요.
다만, 구조적으로 하중이 많이 실리는 파츠라면 테스트 후 최종 양산 단계에서는 내열성이나 충격 강도를 고려해 소재를 변경해야 할 수도 있겠죠. 그래도 SLA로 제작한 시제품은 구조 설계와 초기 조립 성능, 형상 검토에는 충분히 적합합니다.
이번에 제작한 로봇 핑거는 향후 그리퍼 유닛에 조립되어 협동로봇에 탑재될 예정이라고 들었어요. 실제 조립된 후 작동 테스트까지 문제없이 통과하면, 이후에는 그리퍼 외형 커버나 다른 내부 파츠의 시제품도 함께 제작하게 될 가능성이 높겠네요.
이처럼 로봇 파츠 중에서도 정밀한 곡면이나 조립성이 핵심인 소형 파츠는 SLA 프린팅 방식이 효율적인 선택이 될 수 있습니다. 제품의 개발 초기 단계에서 빠른 시간 안에 실제 형태를 확인하고 디자인 검토를 할 수 있다는 점, 그것이 바로 3D 프린팅이 로봇 산업에서 유용한 이유 중 하나죠.
로봇의 움직임을 담당하는 작은 손가락 구조 하나도 그 설계와 제작에는 많은 경험과 판단이 필요한 작업입니다. 그래서 더욱 세심하게 접근해야 하는 것 같아요. 이처럼 실제 사용 목적에 맞게 제작된 로봇 핑거 파츠를 통해, SLA 프린팅 기술의 가능성을 다시금 확인할 수 있었던 흥미로운 프로젝트였습니다.
이번 로봇 핑거 제작 사례를 통해, 정밀성과 조립성이 요구되는 로봇 그리퍼 파츠에 SLA 방식이 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였습니다. 특히 시제품 단계에서의 현장 적용성과 제작 효율 측면에서 유의미한 결과를 도출할 수 있었습니다. 유사한 로봇팔 부품 제작에 관한 상담이 필요하신 경우, 한양3D팩토리를 통해 문의 주세요.