3D프린터 활용 신제품 개발 방법, FDM SLA SLS로 빠르게 검증하는 3단계

■ 자가발전 LED 자전거 패달 개발에서 본 FDM, SLA, SLS 단계별 활용 전략

기존 자전거 패달의 안전 요소는 대부분 반사판처럼 “수동” 방식에 머물러 있었습니다.

이번 사례는 압전 소자를 이용해 페달링 에너지를 전기로 바꾸고, 그 전력으로 LED를 지속 점등해 야간 시인성을 높이려는 “자가발전 안전 패달” 아이디어 제품입니다.

이 제품이 흥미로운 이유는 기능 자체도 있지만, 개발 프로세스가 명확하기 때문입니다.

개발팀은 한 번에 완성형을 노리지 않고 FDM > SLA > SLS를 단계적으로 적용해, 시간과 비용을 통제하면서도 검증 강도를 올리는 방식으로 접근했습니다.

초기 시제품 조립 상태, 내부 기어 및 전자부(LED, 압전 소자) 배치 확인 단계

정밀 형상 검토용 파트 세트, 커버 및 기어류를 포함한 구조 개선 반복 단계

현장 성능검증을 위한 파트 구성, 내구 및 실사용 조건을 가정한 테스트 단계

■ 왜 굳이 FDM, SLA, SLS를 나눠 쓰나

제품 개발은 “형상이 맞는다”로 끝나지 않습니다. 특히 자전거 패달처럼 하중과 반복 피로, 외부 충격, 방수 이슈가 동시에 걸리는 제품은 아래 3가지를 분리해서 봐야 합니다.

형상이 생각한것과 같은 모습이며 순조롭게 조립이 되는가?
구조가 합리적이며 의도한 기능이 목적에 맞게 동작하는가?
품질이나 신뢰성에 문제 없이 현장에서 목적에 맞게 동작하는가?

이 3가지를 한 공정으로 다 해결하려 하면, 비용과 시간이 급증하거나 검증 포인트가 흐려집니다. 그래서 개발팀은 단계별로 공정을 바꿨습니다.

1) 형상이 생각한 것과 같은 모습이며 순조롭게 조립이 되는가? ▶ FDM

FDM은 빠르고 부담이 적습니다. 이 단계의 목적은 예쁜 시제품이 아니라, 형상과 조립에서 터질 문제를 빨리 찾는 것입니다.

외형 비율, 간섭, 손이 닿는 영역 확인
내부 공간 배치, 조립 순서 검증
나사 보스, 체결부 두께, 공구 접근성 점검
오류가 나오면 바로 수정하고 다시 출력해서 반복

즉, FDM은 “빨리 틀려보기”를 가능하게 해주는 공정입니다.

2) 구조가 합리적이며 의도한 기능이 목적에 맞게 동작하는가? ▶ SLA

조립이 된다고 해서 기능이 되는 건 아닙니다. SLA는 치수 정밀도와 표면 품질이 좋아서, 기능 검증 단계에서 강점이 큽니다.

기어 맞물림, 유격, 마찰 등 구동 품질 확인
압전 소자, PCB, LED 고정 구조가 정확히 성립하는지 점검
광이 새는지, 확산이 의도대로 되는지 확인
커버 결합, 씰 구조 등 “기능을 망치는 미세 오차” 확인

즉, SLA는 “돌아가게 만드는 단계”에 적합합니다.

3) 품질이나 신뢰성에 문제 없이 현장에서 목적에 맞게 동작하는가? ▶ SLS

기능이 동작해도 현장에서는 조건이 거칩니다. SLS는 나일론 계열로 출력되는 경우가 많아, 실사용에 가까운 내구와 신뢰성 검증에 적합합니다.

반복 하중, 충격, 진동에서 버티는지
장시간 사용 시 유격 변화, 마모, 소음 증가 여부
외부 환경(먼지, 습기)에 대한 취약점 확인
실제 사용자 조건에서 “목적을 지키는지” 최종 확인

즉, SLS는 “현장에서 살아남는 단계”입니다.

■ 한 장으로 정리하는 제작 진행 기준

단 계	목 표	추천 공정	대표 산출물
아이디어, 초기 구조	빠른 형상 확인, 조립성 점검	FDM	MVP, 외형 목업, 간섭 체크, 내부 배치 검토
정밀 구조 및 기능	정확한 체결, 구동부 품질, 기능 구현	SLA	기어 및 하우징 정밀 파트, 광학 및 전자부 고정 검증
실사용 조건 검증	내구, 충격, 환경 조건에서의 성능	SLS	현장 테스트용 세트, 반복 피로 및 내환경 검증

일반 자전거 패달의 안전 요소는 반사판처럼 수동 방식이 대부분입니다. 이번 아이디어 제품은 압전 소자를 이용해 페달링 중 발생하는 기계적 힘을 전기 에너지로 바꾸고, 그 전력으로 LED를 지속 점등해 야간 시인성을 높이는 목적을 갖습니다. 압전 효과는 기계적 응력을 전하로 변환하는 현상으로 널리 알려져 있습니다. 이 제품은 개발 속도와 검증 신뢰도를 동시에 잡기 위해 FDM에서 시작해 SLA를 거쳐 SLS로 마무리하는 순서로 진행했습니다.

■ 결론, “공정 선택”이 개발 속도를 결정합니다

이 자가발전 LED 패달 사례는 공정을 바꾼 것이 아니라, 검증의 목적을 바꾼 것에 가깝습니다.

FDM으로 빠르게 구조를 잡고, SLA로 기능이 돌아가게 만들고, SLS로 현장에서 버티게 만드는 흐름입니다. 이 방식은 자전거 부품뿐 아니라, 하우징 제품, 기어가 있는 메커니즘, 전자부가 결합되는 제품 전반에 그대로 적용할 수 있습니다. 제품을 빠르게 확실하게 만들고 싶다면, 처음부터 “최종 공정”을 고집하기보다 단계별로 공정을 전략적으로 쓰는 편이 훨씬 유리합니다.