NavVis-VLX-wearable-scanner-rapid-prototyping-3D-printing-hero

NavVis

3D 프린팅을 통해 신속한 웨어러블 스캐너 프로토타이핑

제품 개발

NavVis VLX는 평범한 실내 스캐너가 아닙니다.

SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 기술이 적용되어 세계에서 가장 정확한 웨어러블 매핑 장비입니다. 빠르고 정밀할 뿐만 아니라 크기도 작아서 AEC 산업을 비롯한 그 밖에 어디에서도 오퍼레이터가 효율적으로 실내 준공 데이터를 수집하여 시각화할 수 있습니다.

NavVis 산업 설계사인 Sarah Godoj와 Nils Christensen에게 획기적인 하드웨어 개발이라는 임무가 떨어졌습니다. 둘은 쉽지 않은 임무를 완수할 목적으로 고속 프로토타이핑을 이용해 설계를 테스트하면서 완성도를 높였습니다.

그 결과는 어땠을까요? Ultimaker 3D 프린터를 사용해 검증하여 장비의 정확성, 접근성, 인체공학적 설계를 균형 있게 구현하는 데 성공했습니다.

Nils는 "우리 팀은 엄청난 엔지니어링 성과를 거두었습니다. 원한다면 NavVis VLX를 착용하고 산에도 갈 수 있으니까요."라고 자랑스럽게 말했습니다.

NavVis-VLX-wearable-scanner-ensuring-comfort-for-all-users
Nils Christensen은 NavVis를 착용했을 때 편안할 수 있도록 다수의 어깨 패드를 반복해서 3D 프린트했습니다
NavVis-VLX-wearable-scanner-developed-with-rapid-prototyping-and-3D-printing-using-Ultimaker
3D 프린팅을 통한 빠른 개발 주기는 Sarah Godoj가 NavVis VLX 출시 일정을 맞추는 데 중요한 역할을 했습니다

센서가 먼저다

독일 뮌헨에 본사를 두고 있는 NavVis는 실내 공간을 정확하게 매핑할 수 있는 차세대 기술을 전문적으로 개발하고 있습니다. 웨어러블 NavVis VLX 시스템이 다수의 지상 솔루션 가운데서 정확도를 유지해야 한다는 점을 감안했을 대 설계사들은 스캐너의 센서 위치를 최우선으로 고려했습니다.

NavVis 팀은 여러 차례 반복한 끝에 다층 LiDAR 센서 2개를 고해상도 카메라 4개와 결합하여 혁신적인 설계를 완성했습니다. 센서와 카메라는 오퍼레이터로 인해 시야가 차단되지 않도록 오퍼레이터 머리 위로 적정 거리를 두고 장착되어 실내 공간을 측정하면서 360도 전방위를 매핑하고, 이와 동시에 사용자는 모든 상황을 지켜볼 수 있습니다.

NavVis-VLX-wearable-scanner-iterations-rapid-prototyping-3D-printing-Ultimaker
Ultimaker 프린터가 끊임없이 작동하면서 설계사들은 PVC 파이프를 정확하게 3D 프린트된 앵글에 연결하여 빠르게 설계를 검증했습니다

하지만 기본적인 개념이 결정된 후에도 설계사들은 NavVis VLX를 다른 웨어러블 스캐너와 차별화하여 사용자가 자신의 등에 아무것도 착용할 필요가 없도록 하고 싶었습니다. 사용자가 협소한 공간에서 몸을 돌렸을 때 무언가에 부딪히는 일이 없도록 하기 위해서였습니다.

Sarah는 "우리는 목재나 골판지 같은 대체재를 사용했지만 최종 설계에 가까울수록 다른 일로 고민하지 않았습니다. 3D 프린팅보다 효과적인 대안은 없었으니까요."라고 설명했습니다.

손쉬운 접근성

모든 사용자 상호작용에 대한 접근성을 유지해야 하는 과제가 남았지만 너무나 복잡하여 쉽지 않았습니다. 특히 터치스크린에서 반복해야 하는 작업이 많았습니다. 모든 것이 사용자 시야에 들어와야 했지만 동시에 사용자가 플로어를 보면서 지상 기준점을 찾아 위험을 방지할 수도 있어야 했습니다.

최적의 표시각과 위치를 찾으려면 변수가 너무 많았기 때문에 NavVis 팀은 다시 한 번 3D 프린팅을 사용해 자신의 아이디어를 더욱 정밀하게 검증했습니다.

PVC 파이프를 3D 프린트된 앵글과 접합하여 최대한 빠르게 구성을 테스트할 수 있었습니다. PVC 파이프는 어떤 길이로든 쉽게 절단되기 때문에 연결할 앵글만 3D 프린트했습니다.

Nils는 "우리는 CAD를 검증하려면 정밀한 앵글이 필요했습니다. 다시 말해서 고속 프로토타이핑과 정밀도가 동시에 보장되어야 했습니다."라고 말했습니다.

NavVis 팀은 이러한 기술에 더하여 사내 Ultimaker 3D 프린터의 치수 정확성에 대해서도 인정하게 되었습니다. 3D 프린트라면 재료가 냉각되면서 약간 축소되는 문제가 있지만 각 버전마다 0.1mm 차이로 다수의 커넥터를 프린트하여 이러한 축소 문제를 해결했습니다.

NavVis-VLX-designers-used-rapid-prototyping-validate-cad-designs-Ultimaker-Cura
설계사들은 Ultimaker Cura 설정을 사용해 자신의 CAD 설계를 개선하면서 프린트 세부 정보를 늘렸습니다

인체공학적 설계

Sarah는 "인체에 적합한 장비를 제작하려면 해결해야 할 문제들이 많습니다. 하지만 3D 프린팅을 사용한다면 여러 차례 반복 작업을 통해 적합한 크기와 중량을 선택하여 조화를 이룰 수 있습니다."라고 밝혔습니다.

NavVis 팀은 사용자가 마치 가슴에 백팩을 착용한 것처럼 편안한 인체공학적 경험을 선사하는 데 목적을 두었습니다. 먼저 물병을 가득 채워 간단하게 3D 프린트한 목재 형상 위에 올려놓고 중량을 시뮬레이션했습니다. Sarah and Nils는 어떤 테스트에서든지 사용자가 불편을 느낄 경우 조정 필요성을 알 수 있었습니다.

이러한 테스트는 특히 어깨 패드에 필요했습니다. 팀은 최적의 설계를 찾기 위해 Ultimaker Cura에서 설정을 조정하여 빠르게 "기본" 프린트를 작성한 후 세부적인 프린트 요소들을 진행했습니다. 이러한 접근 방식은 NavVis VLX가 미끄러져 빠질 가능성을 배제한 채 누구나 편안할 수 있는 패드를 제작하는 데 효과적이었습니다.

NavVis-VLX-designers-3D-printing-to-perfect-ergonomic-designs
웨어러블 스캐너는 인체공학적 설계에서 많은 문제를 노출시켜 3D 프린팅의 프로토타이핑 기술을 찾을 수 밖에 없었습니다

또 한 가지 인체공학적 문제는 단일 사용자가 장비를 안전하게 케이스에 보관하여 운반한 후 현장에서 빠르게 설치하는 데 있었습니다. 이를 위해서는 접이식 메커니즘이 필요했습니다. 하지만 NavVis VLX에서 어디를 접어야 안전한 동시에 크기를 최소화할 수 있을까요?

산업 설계사들은 다시 한 번 3D 프린팅을 사용해 CAD 모델을 검증했습니다. 장비 팔에 여러 구멍을 남기고 긴 나사를 3D 프린트로 삽입하여 일시적으로 움직이지 않도록 고정시켰습니다.

팬데믹 기간 고속 프로토타이핑

NavVis 팀은 빠른 반복 작업을 위해 Ultimaker 2+와 Ultimaker S5의 강력한 출력 성능을 이용했습니다.

Sarah와 Nils는 프린터의 안정성 덕분에 24시간을 주기로 반복 작업을 마쳐 새로운 아이디어를 최대한 빠르게 테스트할 수 있었습니다.

금요일에 "프린트" 버튼을 누르고 집에 가서 주말을 보낸 후 월요일에 다시 출근하면 반복 작업은 이미 끝난 상태입니다.

물론 코로나바이러스-19로 인해 대부분 설계사들이 재택근무를 할 때도 워크플로우 변경은 필요했습니다. 이때는 Ultimaker S5와 Ultimaker Digital Factory의 원격 3D 프린팅 기능을 이용했습니다.

NavVis-VLX-wearable-scanner-continued-3d-printing-remotely-despite-COVID-19-restrictions-using-Ultimaker
코로나바이러스-19로 인한 제약에도 불구하고 Ultimaker S5를 통한 원격 프린팅 및 모니터링으로 고속 프로토타이핑을 중단 없이 유지할 수 있습니다

프린트 작업을 안전하게 모니터링하면서 사무실 직원에게 이렇게 부탁할 수 있게 되었습니다. "프린트 마치면 모델을 꺼내고 '확인'을 눌러주시겠어요?" 또한 프린트 도중에 새로운 필라멘트를 추가할 필요가 없도록 두 번째 웹캠을 설치해 스풀을 모니터링했습니다. 이로써 팬데믹으로 인한 제약과 상관없이 반복 작업을 유지할 수 있었습니다.

Nils는 “우리는 항상 3D 프린터가 복잡하다고 생각했습니다. 하지만 Ultimaker는 정말 사용이 간편한 솔루션이었습니다. 항상 다음에 무엇을 해야 할지, 혹은 현재 어떤 작업을 진행 중인지 알려주니까요."라고 말했습니다. 

팀에 설계사와 기계 엔지니어가 15명이나 있기는 하지만 모든 직원들이 부품 슬라이싱을 통해 3D 프린팅을 할 수 있을 정도로 사용이 쉽기 때문에 "Ultimaker 사용을 두려워하는 사람은 단 한 명도 없습니다." 

지속적인 개선 

NavVis는 스캐너를 주문 제작하기 때문에 설계 팀이 3D 프린팅을 사용해 지속적으로 반복하면서 제품을 개선하고 있습니다. Nils는 아래와 같이 밝혔습니다.

우리는 기계적으로 개발해야 할 일이 있을 때마다 80%는 3D 프린팅을 먼저 합니다. 금속 블록에서 부품을 제작하려면 리드타임이 최대 5주까지 걸리기 때문입니다. 따라서 상상만으로도 엄청난 비용 절감이 예상됩니다.

Nils와 Sarah는 앞으로도 3D 프린팅 공정을 개선해 나갈 계획입니다. 또한 Ultimaker의 개방형 필라멘트 시스템 덕분에 재생 가능한 재료를 사용한 프린트를 점차 늘려서 NavVis의 지속 가능성 목표를 달성하는 데도 기여하고 있습니다. 

Nils와 Sarah는 이러한 방식으로 NavVis가 더욱 유용한 실내 스캐너 개발은 물론이고 더욱 나은 세상을 만들 수 있도록 지원하고 있습니다.

더욱 자세히 알고 싶으신가요?

아래에서 백서를 다운로드하거나 제품 개발 응용 분야 페이지를 살펴보면서 3D 프린팅을 이용한 고속 프로토타이핑이 어떻게 설계 주기를 단축할 수 있는지 자세히 알아보세요.

ultimaker-white-paper-setup-to-success-for-product-designers

출시 시간 단축

무료 심층 백서

3D 프린팅이 다음과 같은 인사이트를 통해 개발 주기를 어떻게 앞당길 수 있는지 자세히 알아보세요.

• 더욱 빠른 3D 프린트로 반복 작업을 추가로 테스트할 수 있는 방법

• 설계사를 위한 4가지 필수 응용 분야

• 이상적인 설계 스튜디오 환경과 워크플로우

• 기타 유용한 팁과 요령

고객 성공 사례 더 보기