ODU 엔지니어링 메이커 스페이스 팀

올드 도미니언 대학교

기대를 넘어서는 학생용 엔지니어링 메이커 스페이스

교육

올드 도미니언 대학교는 Ultimaker 3D 프린터를 사용하여 공과 학생들에게 새로운 수준의 혁신과 자신감을 제공합니다.

공과 학생인 Aric Veatch는 2017년에 대학의 새로운 엔지니어링 메이커 스페이스 및 발명 센터(EMIC)에서 도울 때, 이 센터에 있던 Ultimaker 3D 프린터에 매료되었습니다. "Ultimaker 시스템의 장기적인 운영 데이터는 가장 가까운 경쟁사의 것에 비해 훨씬 좋았으며, 구매 비용 또한 파격적이었습니다."라고 Veatch는 말했습니다. "기대에 부응할만한 성능을 내는지 알아보는 것이 급선무였습니다."

2017년, 버지니아 주 노퍽에 있는 올드 도미니언 대학교의 Frank Batten 공과대학 학장은 학생들이 소유하고 운영하는 고급 메이커 스페이스를 만들겠다는 비전을 가지고 있었습니다. 그 결과, 150만 달러 규모의 엔지니어링 메이커 스페이스 및 발명 센터가 설립되었으며 어떤 학생이든 새로운 디자인 아이디어를 시도할 수 있는 리소스를 제공했습니다. 이 센터는 CAD 디자인과 테스트, 전자 장치 생산, 금속, 목재 및 복합 가공, 용접, 마감, 3D 프린팅 등의 다양한 리소스를 제공합니다.

"이 센터는 엔지니어를 비판적인 사상가, 리더, 문제 해결사로 양성하기 위한 사명을 가지고 설립되었습니다."라고 Frank Batten 공과대학의 학장이자 엔지니어링 메이커 스페이스 및 발명 센터의 연구원인 Rafael E. Landaeta 박사는 말했습니다. "우리의 목표는 엔지니어 학생들에게 고용 시장에서 우위를 점할 수 있는 기술을 제공하는 것입니다."

메이커 스페이스에서 Ultimaker 3D 프린터 사용하기
ODU 엔지니어링 메이커 스페이스 및 발명 센터 내부
학생들의 프로젝트를 위한 Ultimaker 3D 프린팅 부품
작동 중인 Ultimaker 3D 프린터

3D 프린터는 학생들이 기존의 여러 제조 도구가 있는 익숙한 작업 공간에서 완성된 부품을 만들기 위해 고속 프로토타이핑 도구에 접근할 수 있도록 설계되었습니다. 그러나 Veatch에 따르면, 대부분의 설계가 단지 메이커-스페이스에서만 원형 제작되는 것이 아니라 3D 프린트된 최종 사용 부품으로 생산될 정도로 3D 프린터 및 재료의 품질이 충분히 높았다고 합니다.

EMIC의 이사인 Orlando Ayala 박사는 "다양한 종류의 프린터를 구비하고 싶었지만 제조사의 명성, 오랜 기간 동안 검증된 서비스 신뢰성, 제품 사용의 용이성에 특히 주목했습니다."라고 말합니다. "의심할 필요도 없이 Ultimaker는 모든 기준을 충족했습니다."

학습의 진화

EMIC는 이러한 아이디어를 표상화 하고 프로토타이핑 하기 위해 설계되었고 많은 학생들이 그러한 기회를 얻기 위해 노력했습니다. 두 대의 Ultimaker S3와 한 대의 S5 데스크톱 3D 프린터는 빠르게 엔지니어링 학과의 교육 과정에 포함되었습니다. Veatch는 대학원 연구 과정의 일환으로 학생 운영 관리자로 임명되어 3D 프린터 및 EMIC에 있는 다른 엔지니어링 시스템을 운용하게 되었습니다.

"3D 프린터의 사용량이 빠르게 증가했으며, 2019년 11월까지 모든 프린터가 매일 가동되고 있어 그 수요를 충족하기 위해 새로 Ultimaker S3를 주문했습니다." 라고 그는 말합니다.

Ultimaker 시스템은 FFF(Fused Filament Fabrication, 필라멘트 적층 방식) 기술을 사용하며, 넉넉한 빌드 사이즈를 제공하면서도 데스크탑에 적합한 정도로 소형입니다. S3는 이중 재료 압출과 함께 최대 230 x 190 x 200mm의 빌드 사이즈를, S5는 최대 330 x 240 x 300mm의 빌드 사이즈를 제공하여, 두 모델 모두 20 미크론 만큼 작은 레이어 두께를 제공합니다.

이 규격은 학생들이 더 큰 생각을 할 수 있게 합니다. 이러한 아이디어와 부품 제작 활동은 학생들이 단지 수업 활동을 위해 부품을 설계하고 제작하는 것이 아니라, 공학적인 도전을 위해 부품들을 실험하고 생산하는 단계까지 빠르게 발전하였습니다.

피젯 스피너와 가상의 캐릭터 마스크, 수급이 어려운 자동차 부품에 이르기까지 다양한 부품들이 제작되었습니다.

ODU 메이커 스페이스에서 3D 프린트된 부품
백색 PLA로 프린트된 4 스트로크 엔진을 포함하는 테스트 프린트 작업, 텐세그리티 테이블(황색 ABS), 나선형 크리스마스트리(백색 및 청색 ABS), 관절형 손(회색 PLA)

Ultimaker는 또한 고객에게 150개 이상의 재료를 제공하며, 공과 학생들은 자신들이 좋아하는 것에 빠르게 초점을 맞출 수 있습니다.

"Ultimaker가 제공하는 재료, 특히 TPU와 PLA는 기어 변속을 위한 부싱(bushing)과 같은 특정 엔지니어링 시나리오에 필요한 최종 사용 부품을 제공하는 데 적합합니다"라고 Veatch는 말합니다. "3D 프린팅으로 학생들의 생각이 실제로 구현되는 과정을 지켜보는 것은 정말 놀라웠고 간단한 프로젝트부터 복잡한 프로젝트까지 빠르게 진전할 수 있었습니다."

궁극적으로 3D 프린팅은 3D 공간에서 사고하며 더 빠른 속도로 발전하는 더 진보한 엔지니어 세대의 출현을 실현하고 있다고 그는 말합니다.

Landaeta 박사는 "Ultimaker와 함께한 메이커 스페이스에서의 경험은 우리 엔지니어 학생들이 성취할 수 있는 기대치를 완전히 넘어섰다는 것을 의미합니다."라고 말합니다. "우리는 학생들의 작업물에 깊은 인상을 받았습니다."

작동 편의성

Veatch에 의하면 Ultimaker 플랫폼을 사용하여 작업할 경우, 사용 편의성, 유지관리 용이성, 고품질의 재료, 포괄적인 소프트웨어, 저렴한 소유비용 등의 장점을 누릴 수 있다고 합니다.

"3D 프린터를 박스에서 꺼낸 후, 설치하고 가동하는 데 30분이 걸렸습니다."라고 Veatch는 말합니다. "Print core를 쉽게 전환할 수 있기 때문에 다른 곳을 수리하는 동안에도 프린터는 작동할 수 있습니다."

그는 PLA 및 TPU 재료를 포함하여 Ultimaker와 함께 공급되는 고품질의 재료들뿐만 아니라 자유롭게 소스를 얻거나 제한 없이 다른 소스의 필라멘트를 사용할 수 았는것에 대해서도 언급합니다.

모든 Ultimaker 시스템에는 고성능 3D 프린트 준비 소프트웨어 솔루션인 Cura 소프트웨어가 무료로 공급됩니다. 모든 주요 CAD 파일 형식과 함께 작동하며 오픈 소스이므로 누구나 사용할 수 있습니다.

"Cura 소프트웨어는 프린트 준비에 아주 적합합니다."라고 그는 말합니다. "프린트 중에 빠르게 프린트 데이터를 변경할 수도 있습니다. 이를 통해 출력을 완전히 재시작하지 않고도 문제를 수정할 수 있습니다."

비대면 수업에서의 엔지니어링

전국의 교육기관에서 학생과 교직원을 대상으로 내린 재택근무 지침으로 인해 많은 수업에 차질이 생겼습니다. 하지만 Landaeta 박사와 Ayala 박사는 엔지니어링 연구가 가상 환경에서 어떻게 수행될 수 있는지에 대한 매우 빠르고 즉각적인 사전 조사를 통해 이러한 상황에 발 빠르게 대처해 왔습니다.

Landaeta 박사는 "가상 엔지니어링 프로세스는 그동안 상업 조직 전반에 걸쳐 성공적으로 구현되었습니다."라고 말합니다. "그러나 여기에는 시간과 기술에 대한 투자가 선행되어야 했습니다. 지난 3개월의 시간은 이러한 프로세스가 엔지니어링 분야에서 정상적으로 자리 잡기까지 몇 년이 걸릴 수 있다는 우리의 믿음을 앞당겼습니다."

Landaeta 박사는 엔지니어링은 많은 부분에 있어 부품과 제품을 생산하기 위한 실무 작업이 필요하다고 지적합니다. 이는 디자인 작업은 가상 공간에서 쉽게 수행할 수 있는 반면에 프로토타이핑, 테스트, 생산 및 유지관리 단계는 여전히 물리적 공간에서 확장된 팀이 필요하다는 것을 의미합니다. 그러나 3D 프린팅은 이러한 한계를 극복하는 데 일조하고 있습니다.

3D 객체로 만든 ODU 메이커 스페이스 로고

고등학교를 졸업하는 학생들에게 대학의 엔지니어링 프로그램을 소개하는 다가오는 Summer Bridge 프로그램에서는, 3D 프린트된 부품이 가상 환경에서 수업을 지속하기 위한 비용 효율적인 옵션이 되었습니다. 팀은 비용 효율적으로 3D 프린트를 하고 전체적인 전송 모델을 학생들에게 전달하여 가상 환경에서 프로그램을 계속 진행할 수 있도록 하였습니다.

"정확도가 낮은 3D 프린팅 기술은 집에서도 보유할 수 있을 만큼 가격이 저렴합니다"라고 Landaeta는 말합니다. "프로토타입을 만지거나 잡고, 움직이고, 다른 물체들과 비교하고, 그 표면을 느끼는 것을 대체하는 것은 없습니다."

이 이론을 입증하고자, 3D 프린터는 락다운 조치가 시작되었을 때 Veatch의 집으로 옮겨졌고, 책상 위에 쉽게 설치 공간을 확보할 수 있었습니다.

"3D 프린터를 이곳저곳 옮기는 일은 빠르고 쉽습니다."라고 Veatch는 말합니다. "더 크고 전통적인 제조 기기를 옮기는 것은 이보다 어려우며 추가적으로 설치 공간도 확보해야 합니다. Ultimaker의 제품은 집에서 사용할 수 있을 만큼 깨끗하고 작습니다."

3D 디자인 데이터는 대학의 인트라넷을 통해 Veatch에게 전송되고, 부품은 프린트된 후 분석과 테스트를 위해 학생에게 다시 발송됩니다.

"Batten 공과 대학은 이 새로운 엔지니어링 표준에 대한 교육을 지원할 계획입니다. 이제 우리는 학생들에게 가상의 엔지니어링 환경에서 엔지니어로서 성공할 수 있는 방법을 가르쳐야 합니다."라고 Landaeta 박사는 말합니다. "3D 프린팅 기술은 학생들이 캠퍼스나 가정에서 프로토타입을 제작할 수 있도록 하기 위한 노력의 선두에 있습니다."

EMIC측은 앞으로 12~20개의 3D 프린터를 운용할 수 있도록 3D 프린터의 수량을 더 늘릴 계획입니다. 또한 이들은 3D 프린터 플릿이 성장함에 따라 이를 관리할 수 있도록 Ultimaker Digital Factory 소프트웨어를 통해 3D 프린팅 운용을 확대하는 방안을 모색하고 있습니다.

"우리는 Ultimaker 3D 프린터에 매우 만족합니다. 학생들은 이전보다 더 쉽게 멋진 프로젝트를 완성할 수 있습니다."라고 Ayala 박사는 말합니다. "앞으로 Ultimaker 3D 프린터를 더 많이 구매할 계획입니다."

Ultimaker S3 기술 데모 시청

고객 성공 사례 더 보기