브랜드스토리

2. 부품 제작을 위한 필수 요구사항

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스터브 액슬(Stub Axle)의 설계는 형상적 조건과 작동 환경을 기준으로 시작됩니다.

가장 먼저, 부품이 차량에 제대로 고정되고 가공 공구가 원활하게 접근할 수 있도록 설계 볼륨(공간)을 정의하는 것이 핵심입니다.

이 부품에서 가장 중요한 세 가지 목표는 강도(strength), 강성(stiffness), 경량화(lightness) 입니다.

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하지만 이들은 단순히 계산으로만 해결되는 문제가 아닙니다.

설계와 검증을 여러 차례 반복하며 최적의 균형점을 찾아가는 과정이 필수적인데요, 여기서 하이브리드 제조 기술이 큰 역할을 합니다.

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기존 가공 방식의 장점은 살리고, 3D 프린팅 같은 첨단 기술을 더해 복잡한 형상 구현과 재료 최적화를 동시에 달성할 수 있기 때문입니다.

결국 이러한 접근법은 자동차 부품을 더 효율적이고 지속 가능하게 만들며, 고난도의 설계 요구사항까지 충족할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.

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3. 효율적인 부품 제조를 위한 핵심 조건

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하이브리드 제조 방식을 활용한 스터브 액슬 설계는 자동차 엔지니어링에서

새로운 가능성을 탐색하는 혁신적인 시도였습니다.

초기 설계는 판금 작업과 기계가공을 중심으로 진행되고, 이는 기존 공정의 장점을 극대화하면서도,

한계와 비용을 최소화하기 위한 전략이었습니다.

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설계 과정에서는

• 차량 시스템 전반에서 요구하는 형상적·기능적 조건
• 강도, 강성, 경량화

라는 핵심 목표 를 동시에 고려했습니다.

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이러한 조건들은 부품의

• 설계 볼륨(크기와 형태)
• 다른 부품과 연결되는 체결 포인트
• 공구 접근성과 조립 편의성

등을 결정짓는 기준이 됩니다.

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무엇보다 중요한 것은, 이 모든 기계적 요구사항을 만족하기 위해 반복적인 검증과 최적화 작업을 거쳐야 한다는 점입니다.

결국, 강도와 강성 기준을 모두 충족하면서 기능적·구조적 완성도를 확보하는 것이 이번 프로젝트의 핵심 과제였습니다.

4. 프로젝트의 핵심 목표

이번 프로젝트의 궁극적인 목표는 하이브리드 제조(적층 + 절삭 가공) 개념을 실제 산업 현장에서 의미 있는 부품 제작에 적용할 수 있는 가능성을 탐구하는 것이었습니다.

이를 위해 아래와 같은 세부 목표들을 설정했습니다.

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■ 가볍지만 견고한 설계 구현

Meltio 시스템의 강점을 활용해 복잡한 형상 문제를 해결하고,

강성과 경량화라는 상반된 요구를 모두 충족하는 최적의 설계 완성

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■ 재료 낭비와 가공 시간 절감

기존의 SLM(SLM: Selective Laser Melting) 공정 대비

금속 조직 품질은 높이고, 형상의 복잡성은 유지하면서도

원재료 사용량과 가공 시간을 줄여 비용 절감 실현

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■ 공정 제약 최소화

기존 제조 방식 대비 납기 단축과 비용 절감을 달성하여

산업 현장에서 실제 적용 가능한 효율적인 솔루션 제작

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5. 부품 분석: 설계에서 제작까지

본격적인 스터브 액슬 설계는, 부품이 수행해야 하는 기능적 역할과 제조 공정에서의

제약을 모두 충족시키는 방향으로 진행되었습니다.

초기 단계에서는 Meltio의 적층 제조 역량을 충분히 고려해 형상을 최적화하는 작업이 이뤄졌습니다.

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스터브 액슬은 바퀴와 차체 사이의 힘을 효율적으로 흡수하고 전달하는 부품으로,

베어링, 스페리컬 플레인 베어링, 볼트 체결부 등 다양한 요소가 이를 가능하게 합니다.

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이러한 부품들이 서로 유기적으로 연결되며 하중을 효과적으로 전달할 수 있도록 구조를 설계하는 것이 핵심이었습니다.

동시에, 출력 효율성을 높이기 위해 자체 지지(Self-supporting) 형상을 우선 적용했고,

이를 통해 별도의 서포트를 최소화하고, 그에 따른 재료 낭비와 제작 시간을 줄일 수 있었습니다.

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Meltio 시스템은 특히 고응력 부위에 재료를 집중적으로 배치하는 최적화 작업에서 강점을 발휘하기 때문에

구조적 강도와 내구성을 높이는 동시에, 불필요한 부분에서는 과감히 재료를 줄여 효율성을 극대화할 수 있었습니다.

이처럼 기능성, 내구성, 생산성을 모두 만족시키는 균형 잡힌 설계는,

Meltio의 하이브리드 제조 방식이 지닌 진정한 가치를 보여주는 대표적인 사례라 할 수 있습니다.

▶ 제조 공정 특성화

테스트를 통해 얻어진 결과를 바탕으로, 최종 부품은 구역별로 다른 적층 설정을 적용해 제작되었습니다.​

각 구간은 층 높이, 외벽 두께(페리미터 수), 에너지 투입량, 재료 공급률 등 다양한 공정 변수를 조정하며 개별적으로 최적화되었습니다.

이 과정에서 설계팀은 특정 파라미터의 한계를 적극적으로 시험했습니다.

예를 들어, 캔틸레버(돌출부) 각도, 벽 두께, 최소 제작 가능 단면적 등 어려운 형상 조건까지 실험을 통해 도전했습니다.

이러한 시도는 단순히 데이터를 얻기 위한 것이 아니라, 실제 제조 시 발생할 수 있는 제약 요소들을 명확히 파악하기 위한 전략적 접근이었습니다.

결국, 이를 통해 설계팀은 Meltio 시스템의 한계와 가능성을 정확히 이해하고, 성공적인 제조를 위한 최적의 설계 기준을 마련할 수 있었습니다.

▶ 시뮬레이션 기반 검증 (FEA)

고속 레이싱 부품을 설계할 때 유한요소해석(FEA) 은 필수적인 도구입니다.

실제 주행 환경을 가상으로 구현해보며, 측면(가로) 및 종방향(세로) 하중에 대한 부품의 성능을 사전에 검증할 수 있기 때문이죠.

덕분에 본격적인 제작에 들어가기 전, 설계가 충분히 신뢰할 수 있는지 꼼꼼히 확인할 수 있습니다.

이번 프로젝트에서도 설계 변경이 이루어질 때마다 매번 FEA를 통해 성능 검증을 진행했습니다.

비록 일부 구간만 조정하는 경우라도, 최종적으로는 전체 부품을 통합적으로 검토하여 모든 부분이 요구되는 성능 기준을 충족하는지 확인하는 절차를 거쳤습니다.

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부품 제작에 사용된 소재는 ER70S6 연강(mild steel) 으로 선정했습니다.

이 소재는 뛰어난 용접성과 가공성 덕분에 정밀한 작업이 필요한 레이싱 부품에 적합합니다.

또한, 복잡한 형상을 정밀하게 시뮬레이션하기 위해 메시 수렴성 검토(mesh convergence study) 도 수행했습니다.

이를 통해 효율적인 시뮬레이션과 정확한 결과를 모두 만족시킬 수 있는 최적의 요소 크기를 찾아냈습니다.

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■ 측면 하중 & 종방향 제동 하중 시뮬레이션

이번 해석의 핵심은 두 가지 하중 조건을 시뮬레이션하는 것이었습니다.

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• 측면 하중(Lateral load)
• 종방향 제동 하중(Longitudinal braking load)

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특히 측면 하중의 경우, 2G 가속 상황을 가정해 분석했습니다.

여기에는 안전 계수를 적용해 가로·세로 방향 모두 예상되는 극한 하중을 시뮬레이션했으며,

서스펜션 암은 과도한 하중에서 어느 정도 탄성 변형이 가능하도록 고려했습니다.

이를 통해 부품은 안전하게 보호하면서도 실제 레이싱 상황에 대응할 수 있도록 설계되었습니다.

■ 종방향 제동 하중 시뮬레이션

다음으로는 2.5G 제동 가속 상황을 가정한 종방향 하중 케이스를 시뮬레이션했습니다.

이때 역시 수직 방향과 수평 방향의 힘이 모두 작용하며, 안전 계수를 적용해 실제 주행 중 발생할 수 있는 극한 상황을 반영했습니다.

다만, 이번 해석에서는 베어링이나 조인트와 같은 보조 부품들은 포함하지 않았습니다.

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이 부품들은 실제 조립 시 전체 시스템의 강성을 높여주는 역할을 하지만,

해석에서는 스터브 액슬 자체의 성능 검증에 집중하기 위해 제외했습니다.

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그럼에도 불구하고 FEA를 통해 얻은 결과는,

이 부품이 고속 레이싱 환경에서도 충분히 견딜 수 있도록 설계되었음을 입증해주었습니다.

안전성과 성능을 모두 확보한 것이죠.

결국 이런 꼼꼼한 검증 과정 덕분에, 설계 단계에서부터 신뢰할 수 있는 부품을 만들 수 있었고,

나중에 실제 주행 환경에서도 그 성능을 보장할 수 있게 되었습니다.

6. 가공(Machining)

가공 공정은 처음부터 끝까지 설계 과정과 함께 고려되었습니다.

가공이 가능한 부분과 그렇지 않은 부분이 명확하기 때문에,

설계 단계에서도 가공성(가공 공정이 주는 제약) 을 항상 염두에 두고 개발을 진행했습니다.

본격적인 개발이 완료된 이후에야 세부 가공 도면이 제작되어 실제 가공 작업이 시작됩니다.

하지만 가공이 적용되는 범위는 제한적입니다.

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• 상용 부품이 조립되는 연결부
• 설계 과정에서 서포트가 추가되었던 부분

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이 두 영역만 가공 대상으로 설정했습니다.

이를 통해 불필요한 가공 시간을 줄이고,

하이브리드 제조의 장점을 최대한 살릴 수 있었습니다.

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7. 인상적인 결과

이번 프로젝트를 통해 확인한 Meltio 하이브리드 공정의 결과물은 말 그대로 이 기술의 가능성을 보여주는 멋진 사례가 되었습니다.

복잡한 형상을 효율적으로 제작하면서도 성능과 품질, 비용 절감이라는 세 가지 목표를 동시에 달성했죠.

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▶ 무게 감소

• 기존 가공 방식 대비 **무려 62.5%**의 무게를 줄일 수 있었습니다.
• 이는 경량화가 중요한 레이싱 분야에서 상당한 이점을 제공합니다.

▶ 비용절감

• 재료 사용량과 가공 시간을 줄인 덕분에, 제조 비용을 35.7% 절감하는 데 성공했습니다.
• 효율성과 경제성을 모두 챙긴 셈이죠.

▶ 납기단축

• 생산 기간 역시 33% 단축되었으며,
• 덕분에 경쟁이 치열한 시장 환경에서도 한발 앞설 수 있는 강점을 확보했습니다.

▶ 복잡한 형상 제작

• 기존 방식으로는 제작이 어렵거나 불가능했던 복잡한 형상도 하이브리드 접근법 덕분에 손쉽게 구현할 수 있었습니다.

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이러한 성과들은 Meltio 시스템이 지닌 유연성과 확장성을 잘 보여주는 사례이기도 합니다.

다양한 산업 분야에서 적용 가능성이 매우 크다는 점을 다시 한 번 입증했죠.

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8. 더 큰 임팩트를 위한 미래 가능성

Meltio의 하이브리드 제조 기술은 여기서 멈추지 않습니다.

앞으로 더 많은 분야에서 영향력을 넓혀갈 수 있는 가능성이 열려 있습니다.

• 티타늄 응용 확대

– Meltio 공정에 티타늄을 적용하면 무게와 가공 비용을 더욱 줄일 수 있습니다.

– 특히 고성능 부품이 필요한 분야에서는 큰 효과를 기대할 수 있습니다.

• 로봇 연계 제조

– Meltio Engine을 로봇과 결합하면 형상 자유도가 획기적으로 향상됩니다. 이를 통해 소재 최적화와 설계 유연성을 극대화하고,

자동차 산업을 포함한 다양한 분야에서 대형 부품의 자동화 생산도 가능해집니다.

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9. 결론

이번 프로젝트의 목표는 Meltio 시스템이 복잡한 부품 제작 요구를 어떻게 충족할 수 있는지를 입증하는 것이었습니다.

그리고 그 목표는 충분히 달성되었습니다.

적층과 절삭을 결합한 하이브리드 공정 덕분에

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• 더 가볍고,
• 더 빠르고,
• 더 경제적인

고성능 부품을 제작할 수 있었죠.

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복잡한 형상을 손쉽게 구현하고, 생산성을 높이며, Meltio 기술의 장점을 모두 활용한 결과였습니다.

특히 3축 LMD 시스템의 한계를 뛰어넘어, 경량 구조물 제작에 있어서도 충분히 경쟁력을 발휘할 수 있음을 보여주었습니다.

이제 Meltio는 새로운 시장에서도 주목받을 준비가 되어 있습니다.