디지털 트윈 기술을 활용한 보철 산업의 혁신
언리미티드 투모로우(Unlimited Tomorrow)는 디지털 트윈과 첨단 CAD 소프트웨어를 활용하여 절단 환자를 위한 저렴하고 가벼우며 고품질의 바이오닉 팔을 제작함으로써 보철 산업에 혁신을 가져오고 있습니다. 이러한 기술 혁신의 배경에는 이스턴 라샤펠 CEO의 10대 시절 경험이 존재합니다. 그는 로봇 팔 제작에 몰두하였고, 과학 경연대회에서 고가의 재래식 보철 팔을 사용하는 소녀를 만나 기존 보철물 기술의 한계를 인식하였습니다. 당시 보철 팔은 약 8만 달러의 비용과 4파운드의 무게를 가지며, 제작에 최대 1년이 소요되는 문제점이 있었습니다. 이에 라샤펠은 언리미티드 투모로우를 설립하여 어린이와 성인을 위한 저렴하고 가벼우며 고품질의 보철물을 제공하는 것을 목표로 설정하였습니다. 이 회사는 CAD/CAM/CAE 소프트웨어 솔루션인 NX를 활용하여 이러한 목표를 달성하고 있습니다.
맞춤형 보철물 제작을 위한 소프트웨어 활용
언리미티드 투모로우는 원격 진료에 중점을 둔 비즈니스 모델을 통해 고객이 집에서 편리하게 보철물을 주문할 수 있도록 지원하고 있습니다. 이 프로세스는 고객에게 제공되는 모바일 장치용 스캔 앱을 활용한 3D 스캔으로 시작됩니다. 고객의 남은 사지를 스캔한 후, 개인에게 가장 적합한 450가지 이상의 피부색 중에서 보철물 색상을 선택할 수 있습니다.
스캔된 이미지는 회사로 전송되어 엔지니어들이 NX 제품 템플릿 스튜디오에 입력합니다. 보철물 제작 과정에서 가장 중요한 단계는 맞춤형 소켓을 설계하고 제조하는 것입니다. 이스턴 라샤펠은 소켓이 개인의 팔다리에 직접 접촉하는 부분임을 설명하며, NX Product Template Studio가 모든 미세한 변수를 정밀하게 조정하여 최적의 착용감을 제공한다고 강조하였습니다. 또한, 컵을 잡는 것과 같은 손 움직임을 가능하게 하는 전용 센서의 위치를 결정하는 것이 중요하며, 이러한 기능은 언리미티드 투모로우의 보철물을 기존의 발톱 모양 기구와 차별화하고 있습니다.
3D 프린팅 기술을 통한 정교한 보철물 구현
가상으로 설계된 보철물은 HP 제트 퓨전 580 컬러 3D 프린터를 통해 물리적 형태로 구현됩니다. NX 첨가제 제조 소프트웨어는 HP 프린터와의 긴밀한 통합을 통해 필수적인 역할을 수행합니다. 언리미티드 투모로우의 수석 기계 설계 엔지니어 맷 랜돌파는 다음과 같이 설명하였습니다.
NX는 HP 580에서 훨씬 더 부드러운 출력을 제공합니다. 기존 소프트웨어로는 3D 프린트에서 면을 볼 수 있었으나, NX는 정확한 지오메트리를 통해 훨씬 더 사실적인 마감을 구현합니다.
이러한 소프트웨어의 기여는 TrueLimb의 자연스러운 느낌과 심미적으로 우수한 표면을 가능하게 합니다.
라샤펠과 그의 팀은 지금까지 상지 보철물에 집중하여 혁신적인 인공 팔 시장을 선도하고 있습니다. TrueLimb 보철물은 약 8,000달러의 가격, 1파운드가 조금 넘는 무게, 그리고 단 몇 주 만의 배송 기간으로, 기존의 길고 무거우며 고비용이 드는 장치들과는 확연한 차이를 보이고 있습니다.
보철물 생산 규모 확장 및 미래 전략
언리미티드 투모로우는 현재의 성과에 안주하지 않고, 하지 보철물까지 제품군을 확장하여 생산 규모를 극적으로 확대할 계획을 수립하고 있습니다. 이는 전 세계 5천만 명 이상으로 추정되는 절단 환자 중 현재 5%만이 기기를 사용할 수 있는 현실을 개선하는 데 기여할 것입니다. 또한, 외골격계 제공도 또 다른 목표로 설정되었습니다.
향후 계획된 성장을 위해 언리미티드 투모로우는 NX 포트폴리오의 추가적인 요소들을 모색하고 있습니다. 이에는 디자인-생산 프로세스 관리를 위한 Teamcenter가 포함됩니다.
독일 에를랑겐에 위치한 적층 제조 익스피리언스 센터(AMEC)의 전문가들은 다양한 산업 적층 제조(AM) 방식에 포괄적인 엔드-투-엔드 프로세스 체인을 적용하여 적층 가공 애플리케이션을 확장하고 있습니다. 이들은 HP의 멀티 제트 퓨전 기계를 비롯한 여러 장비를 활용하고 있습니다.
Tecnomatix 플랜트 시뮬레이션은 제조 시나리오를 시뮬레이션하고 미래 지향적인 자동화된 AM 공장 확장을 지원하는 데 활용될 수 있습니다.
언리미티드 투모로우는 HP 580의 빌드 트레이를 효율적으로 채우기 위한 NX 빌드 준비의 자동 중첩 기능을 검토하고 있습니다. 최종적으로 회사는 Tecnomatix 공장 시뮬레이션을 활용하여 성장 계획 및 운영 확장에 대한 가상 분석을 수행하고 있습니다.
이처럼 다양한 소프트웨어 솔루션은 언리미티드 투모로우가 혁신적인 보철물을 시장에 성공적으로 선보이는 데 중요한 발판을 제공하고 있습니다. 10대 청소년의 발명적 재능에서 시작된 아이디어가 실제 제품으로 구현되고, 나아가 전 세계 절단 환자들의 삶의 질을 향상하는 데 기여하는 사례로 평가될 수 있습니다.
이처럼 3D 프린팅 기술은 디지털 트윈 솔루션과 결합하여 보철 산업의 혁신을 주도하고 있으며, 한양3D팩토리는 이와 같은 우수한 적층 제조 솔루션을 통해 미래 의료 분야 발전에 기여할 수 있습니다.
