오늘은 조금 특별한 의뢰 건을 소개해 드리려고 합니다. 바로 우리 현대인들의 고질병, 손목 터널 증후군을 예방해 줄 '가변형 손목 쿠션' 개발 프로젝트입니다. 단순한 쿠션이 아니라, 3D 프린팅 기술의 정수라고 할 수 있는 라티스(Lattice) 구조와 TPU 소재가 만난 사례입니다.
손목 쿠션은 너무 말랑하면 닿는 면적이 넓어져 마찰 저항이 커져 답답 하고, 반대로 너무 단단하면 손목에 과한 텐션감이 생겨 통증으로 이어질 수 있습니다. 이러한 문제 배경을 배려해 우리는 쿠션감과 통풍, 그리고 확장성까지 한 번에 구성 할 수 있는 디자인을 해야 했습니다.
1. 의뢰자의 니즈: "적당한 텐션, 그리고 무한한 확장성"
의뢰인께서는 마우스용으로 쓰다가 필요할 땐 키보드용으로 길게 늘려 쓸 수 있는 실용적인 제품을 원하셨습니다. 특히 쿠션감에 대한 기준이 매우 디테일하셨는데요.
통기성: 장시간 사용 시 땀이 차지 않는 구조.
적절한 반발력: 너무 말랑하면 손목이 푹 꺼져 저항이 커지고, 너무 딱딱하면 통증을 유발함.
가변성: 마우스 패드 위에서 쓰다가 2개를 이어 붙여 키보드 팜레스트로 변신.
2. 문제 정의 및 설계: 자석과 라티스의 만남
단순히 스펀지를 깎아서는 이 복합적인 요구사항을 만족시킬 수 없었습니다. 엠피니티는 3D 설계를 통해 해답을 찾았습니다.
자석 결합 구조: 제품 끝단에 강력한 네오디뮴 자석을 매립할 수 있는 하우징을 설계했습니다. 덕분에 '착' 하고 달라붙는 손맛과 함께 확장성을 확보했죠.
Lattice(격자) 구조: 내부를 꽉 채우지 않고 그물망 형태의 라티스 구조를 적용했습니다. 이는 통풍을 극대화함과 동시에, 격자의 밀도를 조절하여 의뢰인이 원하는 최적의 텐션을 구현할 수 있게 합니다.
3. 공정 선택: 왜 FDM TPU인가?
사실 이런 복잡한 라티스 구조에는 SLS(선택적 레이저 소결 방식)가 가장 이상적입니다. 서포트 걱정 없이 자유로운 형상 구현이 가능하기 때문이죠.
하지만 엠피니티는 고객의 제작 예산도 기술만큼 중요하게 생각합니다.
SLS 방식: 퀄리티는 최상이나 FDM 대비 약 4~5배의 비용 발생.
FDM 방식 (TPU): 재료비가 저렴하고 소량 생산 및 피드백 수정에 경제적임.
결국, 여러 번의 출력 테스트를 거쳐 FDM 방식으로도 충분히 훌륭한 표면 조도와 탄성을 확보할 수 있음을 증명했고, 고객님께 합리적인 비용의 FDM TPU 출력을 제안 드렸습니다.
4. 제작 공정 및 결과
실제 출력물은 의뢰인께서 우려하셨던 '적당한 텐션'을 완벽히 구현했습니다.
자석 매립 테스트: 정확한 공차 설계로 자석이 흔들림 없이 고정됩니다.
라티스 탄성: 손목을 올렸을 때 기분 좋게 받쳐주는 반발력을 확인했습니다.
5. 기술적 분석: TPU와 라티스가 주는 이점
이 공정을 통해 얻을 수 있는 가장 큰 이점은 '기하학적 강성 조절'입니다. 일반적인 고무 성형(금형)으로는 구현하기 힘든 내부 빈 공간을 3D 프린팅은 자유자재로 설계할 수 있습니다. 이는 제품의 무게를 줄이면서도 특정 부위의 탄성 수치를 $k$ (탄성계수) 값에 맞춰 정밀하게 제어할 수 있다는 뜻입니다.
6. 다른 대안은 없을까?
만약 대량 생산이나 극강의 디테일이 필요하다면 SLS(Selective Laser Sintering) 방식이 대안이 될 수 있습니다.
SLS의 장점: 파우더 속에 제품이 묻혀서 출력되므로 서포트가 필요 없습니다. 따라서 내부 구조가 훨씬 더 복잡한 '자이로이드(Gyroid)' 같은 구조도 완벽하게 구현 가능하며, 표면이 마치 기성품처럼 고급스러운 무광 느낌을 줍니다. 고가형 브랜드 제품 개발 시 권장되는 방식입니다.
7. 마무리하며
이번 프로젝트는 고객의 아이디어와 엠피니티의 설계 노하우가 만나 실용적인 결과물을 만들어낸 기분 좋은 사례였습니다.
단순한 출력을 넘어, 소재의 특성과 구조적 이점을 분석해 최적의 솔루션을 제안해 드립니다. 아이디어는 있는데 어떻게 만들지 고민이신가요? 지금 바로 엠피니티의 문을 두드려주세요!