사이클로이드 감속기 3D프린터 시제품 제작 사례

휴일은 잘 보내셨나요? 저는 오랜만에 따듯한 봄기운을 맞이하고자 경주에 여행을 다녀왔습니다. 경주는 처음 가봐서 여기저기 많이 둘러보고 싶었으나 아쉽게도 첨성대~안압지까지 밖에 둘러보지 못하고 온게 많이 아쉽네요. 평소 집밖에 나가거나 어디 돌아다니는것을 별로 좋아하지 않는 전형적인 집돌이(방콕)라서 오랜만의 여행이 훨씬 더 설레었던것 같습니다. 정말 그렇게 여행을 다녀온게 생각해보니 1년~2년 정도만인것 같았는데요. 막상 나가기전에는 조금 귀찮고 그랬는데 실제로 여행을 하다보니 마음도 편안해지고 소소하게나마 마음에 위안을 얻을 수 있는 힐링타임이 되었던것 같습니다. 앞으로 자주는 아니더라도 가끔씩이라도 혼자서 자주 이곳저곳을 둘러다녀야지 마음먹으면서 보람있고 알찬 주말을 보낸것 같은데요. 주말동안 충분한 휴식을 취했으니 오늘부터 다시 힘차게 한주를 준비해야겠죠? 

 

오늘은 3D프린터를 활용한 사이클로이드 감속기의 시제품제작 사례를 소개해볼까 합니다. 사이클로이드란 원이 직성상을 굴러갈때 원둘레 위의 한 점이 그리는 곡선을 나타내는 수학적 용어로 이 원리를 적용한 감속기를 일컬어 사이클로이드 감속기라고 합니다. 기어의 종류에는 유성기어부터 베벨기어 등 여러가지 형태가 있는데요. 특히 사이클로이드 기어의 경우는 설계부터 가공까지 매우 고난이도의 전문지식과 경험, 노하우, 기술력 등을 필요로하는 고차원의 감속기술로 고감속이 필요한 로봇의 주요 관절부에 많이 사용되고 있는 대표적인 감속기술 중 하나입니다.

기존의 감속기나 기어는 내부 기어가 톱니바퀴 형태처럼 제작되어 두 이빨이 맞물려 운동하는 모습이 일반적이라면 사이클로이드 이론을 적용한 감속기의 경우는 기거의 톱니바퀴 부분이 곡면으로 제작되어 있습니다. 일반 기어와의 가장 큰 차이가 바로 이 독특한 형태에 있습니다. 그럼 이 감속기가 어떻게 동작하는지 영상으로 확인해보겠습니다.

 

시제품제작 용도로 만들어져서 가공 정밀도는 많이 떨어져서 회전할때 다소 뻑뻑한 부분이 있습니다. 게다가 손잡이도 없어서 돌리는데 어려움이 있어서 실제 제품과는 성능에서 많은 차이가 날 수 있는데요. 3D프린터로 시제품을 제작할때는 제작 비용을 절감하기 위해서 FDM이나 SLA같은 적층가공 방식을 많이 사용하고 있습니다.

행당 파트에서 아크릴 부분과 금속베어링 부분을 제외하고는 전부 3D프린터로 출력했습니다. 이렇게 출력한 뒤에는 제품의 외관 형상을 확인하기 위한 용도나 전시목적의 모형으로 많이들 활용하고 있는데요. 아무래도 사이클로이드 감속기의 시제품 제작을 통해서 실제 제품과 유사한 성능과 기능을 검증하고 테스트하고자 할때는 3D프린터보는 정밀가공을 통해서 샘플을 제작하는것이 맞습니다. 그런데 문제는 현재 국내 기술로는 사이클로이드 감속기를 가공하는 기술이 많이 부족하여 가공 정밀도를 맞추는것이 어렵다는 점이 있습니다. 주로 독일과 같은 유럽쪽에서 이런 정밀가공 기술이 매우 뛰어나기 때문에 단순 샘플을 제작하고자 할때 가공비용이 정말 어마어마하게 발생합니다.

그래서 어쩔 수 없이 국내에서는 이렇게 3D프린터를 활용하거나 CNC가공을 통해서 샘플제작을 주로 진행하고 계시는데요. 치수 정밀도에 따라서 감속기의 성능차이가 엄청나게 크게 발생하기 때문에 이런 부분들을 고려하면 감속기의 샘플제작시 3D프린팅 기술은 적합하지 않을 수 있지만 제작하고자 하는 목적과 용도에 따라서 활용할 수 있는 방법이 제각각이다보니 시제품 제작 산업에서 3D프린팅 기술이 많이 활용되고 있는 이유가 아닐까 합니다