Markforged가 공개한 Haddington Dynamics 사례를 설명하기 위해 만든 이미지입니다. 실제 사례 사진은 아닙니다.
로봇팔은 같은 동작을 반복합니다. 관절과 링크가 흔들리면 끝에 달린 그리퍼의 위치도 달라집니다. 강성은 필요하지만 부품이 많고 무거우면 제작과 정비가 복잡해집니다.
Haddington Dynamics는 7축 Dexter 로봇팔을 카본파이버 FDM에 맞게 다시 설계했습니다. 이 글은 Markforged가 공개한 Haddington Dynamics 사례를 바탕으로 정리했습니다.
PLA로 만든 로봇팔에서 시작했습니다
초기 로봇팔은 PLA 부품을 사용했습니다. 고객은 로봇 움직임에서 50마이크론 수준의 정밀도를 유지하려면 더 높은 강성이 필요하다고 지적했습니다.
개발팀은 Onyx를 기본 재료로 쓰고 필요한 위치에 연속 카본파이버를 보강했습니다. Onyx는 잘게 자른 카본섬유가 들어간 나일론 계열 재료입니다. 연속 섬유는 하중을 받는 방향을 따라 배치해 링크의 휨을 줄이는 역할을 맡았습니다.
로봇 링크와 교체형 그리퍼 구성을 설명하기 위한 생성 이미지입니다.
부품 800개를 70개 미만으로 줄였습니다
출력 방식만 바꾼 것이 아닙니다. 여러 판재와 체결 부품을 하나의 형상으로 합쳤습니다.
| 확인 항목 | 기존 방식 | 카본파이버 FDM |
|---|---|---|
| 부품 수 | 800개 | 70개 미만 |
| 제작 기간 | 30일 | 9일 |
| 조립 | 여러 부품을 순서대로 체결 | 출력 부품 중심으로 단순화 |
| 비용 | 기존 비용 | 58% 절감 |
부품 수는 약 91%, 제작 기간은 70% 줄었습니다. 로봇 1대를 하루 안에 조립할 수 있게 됐고, 출력 뒤 별도 표면 작업 없이 납품할 수 있었다고 제조사는 설명합니다.
기존 다부품 구조와 통합 출력 구조의 차이를 설명하기 위한 생성 이미지입니다.
그리퍼도 작업에 맞춰 바꿨습니다
Dexter의 끝에는 교체형 그리퍼 핑거를 달았습니다. 집기뿐 아니라 3D프린팅, CNC 작업 보조처럼 다른 용도에 맞춰 말단부를 바꿀 수 있습니다.
맞춤형 그리퍼는 접촉면이 제품마다 다릅니다. 파일을 바꾸면 같은 로봇에 다른 핑거를 빠르게 공급할 수 있습니다. 일반적인 설계 기준은 로봇 그리퍼를 3D프린팅으로 바꾸면에서 확인할 수 있습니다.
카본파이버라고 모두 단단한 것은 아닙니다
섬유가 들어갔다는 이름만 보고 소재를 정하면 안 됩니다. 잘게 자른 섬유와 연속 섬유는 보강 효과가 다릅니다. 연속 섬유도 하중 방향과 어긋나면 기대한 강성이 나오지 않습니다.
베어링 장착부와 회전축, 반복 체결부는 금속 인서트가 필요할 수 있습니다. 적층 방향도 함께 검토해야 합니다. 자세한 기준은 카본파이버 소재는 언제 쓰나와 출력 방향이 강도를 바꿉니다에 정리했습니다.
맡기기 전에 확인할 것
- 로봇이 들어야 하는 작업물과 그리퍼의 허용 무게를 적습니다.
- 각 링크에 걸리는 굽힘과 비틀림 방향을 표시합니다.
- 회전축, 베어링, 나사 체결부에서 금속으로 남길 곳을 정합니다.
- 필요한 위치 반복 정밀도와 이동 속도를 전달합니다.
- 파손 시 링크만 바꿀지 로봇 전체를 다시 조립할지 정합니다.
