Haply 로보틱스: Fuse 1을 활용한 신속 시제품 제작 | FormLabs
이 글에서는 ‘ Haply ’ Robotics가 다양한 3D 프린팅 기술을 어떻게 활용해 왔는지, 그리고 왜 Fuse 1을 구매하게 되었는지 알아보겠습니다.
로봇공학은 컴퓨터 과학과 공학을 융합함으로써 의료 산업을 혁신하고 있습니다. 현재 로봇은 환자실 소독부터 실험실 업무 지원에 이르기까지 다양한 업무에 활용되고 있습니다. 정밀성이 무엇보다 중요한 수술 분야에서 로봇공학은 북미 지역에서 매년 40만 명 이상의 사망 원인이 되는 의료 과실을 줄일 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.
Haply 2018년에 설립된 몬트리올 기반 기업 로보틱스(Robotics)는 외과의사들이 수술실에 들어가기 전에 수술 절차를 완벽하게 숙달할 수 있도록 돕는 로봇 시스템을 개발합니다. 흔히 ‘외과의사를 위한 플레이스테이션’으로 불리는 이 회사의 주력 제품인 힘 피드백 콘솔을 통해 의료진은 현실감 넘치는 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 환경에서 260가지가 넘는 수술 절차를 연습할 수 있으며, 이를 통해 수술 결과를 개선하고 환자의 위험을 줄이는 데 기여합니다.
제품 개발 속도를 높이기 위해 Haply 는 FDM, SLA, SLS 프린팅 기술을 활용해 신속한 시제품 제작을 위한 3D 프린팅 시스템을 사내에 도입했습니다. 이 기사에서는 다양한 프린팅 방식이 개발 과정을 어떻게 지원했는지, 그리고 왜 Formlabs Fuse 1에 투자하게 되었는지에 대해 설명합니다.
코로나19용 인공호흡기 개발 협력 시작
Haply Robotics의 기계공학 부문 책임자인 펠릭스 데수르디(Felix Desourdy)는 2018년 캐나다 국립연구위원회(National Research Council of Canada)에서 햅틱 수술 시뮬레이션 프로젝트를 진행하던 중 공동 창업자인 콜린 갤러처(Colin Gallacher)와 스티브 딩(Steve Ding)을 만났다. 제품 신속 반복 개선에 대한 이들의 공통된 관심은 Haply 의 개발 방식의 토대가 되었다.
코로나19 팬데믹 기간 중 한 주요 정부 협력 프로젝트가 중단되자, 이 팀은 저렴하고 제작이 쉬운 인공호흡기를 설계하는 국제 대회인 ‘CODE LiFE 인공호흡기 챌린지’에 참가했습니다.
94개국에서 접수된 2,600건 이상의 출품작 중, ‘ Haply ’의 인공호흡기가 단순성과 경제성, 그리고 교육의 용이성을 인정받아 우승 디자인으로 선정되었습니다.
콜린 갤러처는 이번 도전을 회사에 있어 가장 보람 있는 경험 중 하나로 꼽으며, 전 세계적으로 생명을 구하는 의료 기술에 대한 접근성을 높이기 위한 회사의 의지를 강조했다.
이 팀은 Formlabs Form 3 프린터와 터프 레진(Tough Resin)을 사용하여 인공호흡기의 내부 기능 부품을 제작했습니다. 사내에 프린터를 보유함으로써, 팬데믹 기간 동안 신속하게 시제품을 반복 제작하고 양산 수준의 부품을 제작할 수 있었습니다.
데수르디는 ‘터프 레진(Tough Resin)’이 드릴링과 피팅 장착 후에도 누출 없이 밀봉할 수 있을 뿐만 아니라 ABS 플라스틱과 유사한 재료 특성을 갖추고 있어 이상적이라고 설명했다.
이 기사에는 CODE LiFE 인공호흡기 챌린지에 대한 추가 정보로 연결되는 링크도 포함되어 있습니다.
완벽한 디자인을 위한 신속한 프로토타입 제작
인공호흡기 프로젝트를 완료한 후, Haply 는 수술 시뮬레이션을 위한 첨단 햅틱 장치 개발에 다시 주력하기 시작했다.
신속한 시제품 제작은 이 회사의 가장 큰 강점 중 하나가 되었습니다. 엔지니어들은 데스크톱 3D 프린터를 활용해 이상적인 인체공학적 설계와 형상을 구현할 때까지 동일한 부품의 여러 버전을 출력할 수 있었습니다.
데수르디에 따르면, 현대적인 제품 개발이란 완벽한 디자인을 찾아낼 때까지 시제품을 계속해서 만들어 나가는 과정이다.
처음에 Haply 은 저렴한 가격과 빠른 출력 속도 덕분에 저렴한 FDM 프린터를 주로 사용했습니다. 제품이 발전함에 따라 더 높은 품질의 시제품이 필요해졌고, 이에 Formlabs Form 2와 이후 Form 3 SLA 프린터에 투자하게 되었습니다.
이 기기들은 외과의사의 손과 직접 상호작용하기 때문에, 착용감, 강성, 형상 간의 적절한 균형을 맞추기 위해서는 지속적인 테스트와 개선이 필요했습니다.
데수르디는 강성과 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요소가 구조 설계이기 때문에, 재질을 변경하기 전에 기하학적 설계를 완벽하게 다듬어야 한다고 설명했다.
퓨즈로 최종 사용 부품 시제품 제작 1
개발이 진행됨에 따라, ‘ Haply ’는 Formlabs Fuse 1 SLS 프린터를 도입하여 최종 생산 품질에 훨씬 더 가까운 나일론 부품을 제작하게 되었습니다.
이전에는 나일론 시제품을 외부에 의뢰해야 했기 때문에 지연과 품질 불일치가 발생하곤 했습니다. Fuse 1을 사내에 도입한 덕분에 엔지니어들은 거의 일주일이나 기다릴 필요 없이 이틀 만에 더 견고한 기능성 시제품을 제작할 수 있게 되었습니다.
팀이 프린터를 직접 관리했기 때문에, 공차, 소재 및 전반적인 품질 면에서도 일관성을 더욱 높일 수 있었습니다.
데수르디는 아웃소싱을 하면 인쇄 방향, 기계 보정, 재료 품질에 대한 통제권을 포기해야 한다고 설명했다.
그는 또한 Fuse 1의 컴팩트한 설치 공간 덕분에, 특히 훨씬 더 큰 규모의 산업용 SLS 시스템과 비교했을 때 성장 중인 스타트업에 적합하다고 언급했다.
Haply Robotics의 제품 책임자인 제시카 헨리는, 아주 사소한 설계 변경만으로도 로봇 팔의 성능이 획기적으로 향상될 수 있기 때문에 Fuse 1이 개발 과정을 간소화했다고 덧붙였다.
또한 이 프린터는 단일 인쇄 주기로 여러 부품을 제작할 수 있게 해 주어 생산성을 크게 높였습니다.
SLS 프린팅의 또 다른 주요 장점은 지지 구조물이 필요 없다는 점이었다.
지지대를 설치하기 위해 표면 일부를 희생해야 하는 FDM이나 SLA 방식과 달리, Fuse 1은 정교한 디테일을 그대로 유지하면서 어떤 방향으로든 부품을 출력할 수 있습니다.
데수르디는 이러한 변화가 자신의 디자인 철학을 바꿔 놓았으며, 덕분에 인쇄상의 제약에 대해 걱정하기보다 엔지니어링에 집중할 수 있게 되었다고 설명했다.
또한 팀은 양산에 더 적합한 시제품을 제작하기 위해 도색 및 염색 기법을 연구하기 시작했다.
퓨즈 1에 대해 자세히 알아보기
Fuse 1은 당초 시제품 제작을 위해 구입되었지만, Haply Robotics는 이를 소량 생산에도 활용할 계획입니다.
데수르디는 이 프린터가 시제품 제작뿐만 아니라 최종 사용용 부품 생산에도 적합하다고 보고 있다.
제시카 헨리는 사내 생산 체계를 갖추면 부품을 언제든지 업데이트하거나 개선할 수 있기 때문에 제품이 지속적으로 발전할 수 있다고 덧붙였다.
이 기사는 또한 다른 의료 기업들이 Fuse 1을 활용해 의료 기기, 의수·의족, 환자 맞춤형 의료 솔루션을 제조하고 있는 사례를 조명하고 있다.
한 고객은 산업용 SLS 프린터가 예전에는 중소기업에 비해 가격이 너무 비쌌지만, ‘Fuse 1’ 덕분에 마침내 이 기술을 이용할 수 있게 되었다고 언급했다.
이 기사는 Formlabs Fuse 1에 대해 더 자세히 알아볼 수 있는 링크를 제공하며, Formlabs의 원본 기사를 인용하며 마무리됩니다.
발췌문
“외과의를 위한 플레이스테이션”이라 불리는 ‘ Haply ’ 역방향 힘 피드백 콘솔은 외과의들이 수술을 집도하기 전에 시뮬레이션을 수행할 수 있게 해줌으로써, 환자에게 미치는 위험을 줄이고 수술 시간을 단축하는 것을 목표로 합니다.
