르노 그룹과 CEA는 획기적인 디지털 디자인과 적층 제조(3D 프린팅)를 결합한 새로운 소재 아키텍처를 개발했다고 발표하였습니다. 르노 자동차는 많이들 알겠지만, CEA라는 조직은 익숙한 이름이 아니죠. CEA는  저탄소 에너지, 디지털 기술, 미래 의학 및 국방에 중점을 두고 있는 프랑스의 정부 연구 기관입니다. 

르노 그룹과 CEA는 2023년에 전기차용 양방향 고효율 충전기를 발표하였습니다. 이어서, 르노 그룹과 CEA는 2년간의 연구와 테스트를 거쳐 약 10개의 특허를 출원한 끝에 복잡한 메시 구조를 개발했습니다. 이 구조는 단일 재료를 사용하여 단일 3D 프린팅 적층 제조 단계에서 적응형 기계적 동작과 향상된 성능을 갖춘 부품을 생산합니다. 더 강력하고 가벼우며 맞춤형 제작이 가능한 이 혁신으로 탄생한 부품은 좌석 시트와 등받이, 팔걸이, 센터 콘솔 등 일반적으로 여러 소재의 조합으로 구성되는 다른 부품을 대체할 수 있습니다.
 

독특한 격자 구조
혁신은 획기적인 디지털 방법과 도구를 사용하여 전략적으로 조직화된 구조를 설계하는 데 있습니다. 격자 구조의 메시를 구성하는 각 가닥을 3차원적으로 매개변수화하여 각 계층이 고유한 기능과 특성을 갖는 다층 셀 네트워크를 형성할 수 있습니다. 설계는 더 복잡하지만 그 결과물인 모놀리식 및 단일 재료 부품은 조립 없이 한 번의 3D 프린팅 작업으로 간단하게 제작할 수 있어 탄소 발자국을 최소화하고 폐기물을 발생시키지 않습니다. TPU(열가소성 폴리우레탄)로 제작된 이 혁신적인 구조는 재활용이 가능합니다. 다른 소재, 특히 바이오 소재와의 호환성을 평가하기 위한 연구가 계속 진행 중입니다.

밀리미터 단위까지 커스터마이징 가능
예를 들어 시트에 이 혁신을 적용하면 더 가볍고(약 30%) 더 얇게 만들면서도 단일 소재를 사용하여 일반적으로 사용되는 소재(직물, 폼, 보강재 등)로는 달성할 수 없는 수준의 편안함, 쿠션감, 지지력을 구현할 수 있습니다. 시트는 운전자의 형태에 따라 모델링할 수도 있고, 개별적인 압력에 반응하도록 특정 속성으로 구성된 여러 구역을 통해 독특한 수준의 편안함과 쿠션감을 제공할 수도 있습니다. 적층 3D 프린팅을 통해 다양한 모양, 질감, 맞춤형 옵션을 선택할 수 있는 디자인도 빼놓을 수 없는 장점입니다.

르노 그룹과 CEA가 개발한 이 구조는 앞좌석, 도어 암레스트, 센터 콘솔, 뒷좌석 벤치 시트, 스티어링 휠 등 차량 탑승자가 접촉하는 부분을 포함한 새로운 응용 분야로의 길을 열어줄거라고 믿고있습니다.

르노 그룹 엔지니어링의 차량 합성 및 업스트림 기술 담당 수석 부사장 장 프랑수아 살레시(Jean-François Salessy)는 "이 혁신은 혁신의 두 주역인 CEA와 르노 그룹의 R&D 전문성이 결합된 결과물입니다. 이를 통해 고객에게 진정으로 차별화된 주행 경험을 제공할 수 있게 되었습니다. 우리는 더 큰 개인화를 달성하는 동시에 차량의 다양한 영역에서 새로운 혜택을 도출하기 위해 계속해서 잠재력을 최대한 탐구하고 있습니다."라고 말했습니다.

CEA-Liten의 CEO 프랑수아 레갈랑(François Legalland)은 "거의 완전한 설계의 자유, 재료와 무게의 절감, 기능의 통합, 제조 시간 단축 등 적층 제조는 CEA가 강력하게 지원하는 분야입니다. 르노 그룹과의 이번 프로젝트는 디자인을 통해 설계된 신소재의 개발, 특성화, 애플리케이션으로의 통합에 중점을 두는 이 분야의 강점을 확인시켜 줍니다."라고 말했니다.

<3DGURU Opinion>

요약해보면, 커스터마이징이 가능한 복잡한 격자 무늬 구조를 구현할 수 있는 아키텍쳐를 개발했는데, 기존에 직물, 폼, 보강재를 사용해서 제작했던 것보다 간단하게 3D프린터로 TPU 소재로 제작할 수 있고, 더 가볍고, 뛰어난 성능을 발휘한다. 거기다 재작시에 폐기물도 나오지 않고, 재활용도 가능하니 친환경적이기 까지 하다는 것입니다.

한마디로 참 좋네요. 하지만 발표자료에는 언급되지 않았지만, 도전적인 요소도 있을 것입니다. 예를들면, 생산성(속도)과 생산단가, 품질 일 것입니다. 일부 럭셔리 자동차에 적용하기에는 별 무리가 없겠지만, 좀 더 대중화된 모델의 자동차에 적용하려면 꼭 극복해야할 도전과제입니다.

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