시제품 설계를 통해 아이디어를 현실로, 다회용 컵

가전 / 소품
♦ 제품용도 : 제품 구조 설명용 워킹 목업
♦ 제조방식 : 3D프린팅(SLS), PA12
♦ 중점사항 : 제품 시연 및 양산 최적화 설계

제작 배경

음식점에서 사용할 친환경 다회용 컵을 제작한 사례입니다.
빨대 낱개 포장에 사용되는 비닐 사용량을 줄이기 위해 빨대가 내장되어 있으며,
먼지 유입을 줄이기 위한 빨대 커버를 구성품으로 하여 하나의 세트가 되는 제품입니다.

 

의뢰 기업은 3D 프린팅으로 해당 제품을 제작하여 패스트푸드 음식점에 컵 사용을 제안하고자 하셨습니다.
추후 소량양산을 진행할 수 있기에 양산과 실사용을 고려한 설계가 필요했습니다.
더하여 결합해야 하는 부속품을 고려해 섬세한 공법으로 제작할 필요가 있었습니다.

 

제작 과정

제품 설계

의뢰 기업은 제품에 대한 아이디어를 가지고 방문하셨으나,
시제품의 구체적인 구조는 확정되지 않은 상태였습니다.
의도에 따라 아이디어를 시각적으로 구현하는 제품 설계까지 의뢰하셨습니다.
이렇듯 도면이 없는 상태에서도 의뢰가 가능한 경우가 있으나,
제품 문의 상황과 설계 난이도에 따라 제작 가능 여부가 달라지므로 시각 자료를 지참하시는 편을 권장드립니다.

 

다회용 컵 진행 과정에서는 의뢰 기업으로부터 피드백을 받아 반영하는 단계를 거쳤습니다.
의뢰 기업이 원하는 바와 제품 디자인에 관한 기본적인 요구 사항을 확인하고 나서 3D 모델링을 진행했습니다.

 

다회용 컵 1차 설계

 

실제 설계 과정에서는 사용자의 ①편의성과 ②빨대에 중점을 두었습니다.

 

1. 컵의 전체적인 모습은 시중에 나와 있는 기존 컵의 형태를 따랐습니다.
2. 컵 옆면에 내장형 빨대를 삽입한 구조로 설계했으며,
3. 원이 납작하게 눌린 형태로 설계해 편한 사용이 가능하도록 했습니다.
4. 빨대 커버의 하트 모양은 의뢰인이 요구한 디자인을 따랐습니다.

 

다회용 컵 최종 설계

 

최종 설계에서는 짧은 빨대 커버, 결합을 위해 단차를 둔 컵 커버, 동그란 모양의 빨대 등
수정 사항을 반영하여 설계의 일부가 변경되었습니다.

 

1. 기존 빨대는 단면적이 커 구강 피로나 음료 흘림 등의 문제가 예상되었습니다.
   이를 해결하기 위해 면적을 줄이는 동시에 양산이 용이한 원형으로 수정하였습니다.
2. 음식점에서는 일반적인 가정보다 많은 수량의 컵을 사용하므로
   다량의 컵을 안정적으로 쌓아 보관할 수 있도록 빨대 반대편에 컵 지지용 홈을 설계하였습니다.

 

3D 프린팅

SLS 공법

대표적인 3D 프린팅 방식 중 하나인 SLS 공법을 사용하여 시제품을 제작했습니다.
SLS는 공정 특성상 우수한 내충격성을 특징으로 가지며,
워킹 목업 외 실사용할 제품에 쓰일 정도로 정밀한 제작이 가능한 공법입니다.
서포터가 생성되지 않아 복잡한 형상을 자유롭게 구현 가능하다는 장점 덕에
때로는 기계나 자동차, 전자제품 등의 분야에서 사용되기도 합니다.

 

다회용 컵 시제품 상세 사진

 

해당 프로젝트에서는 어셈블 작업이 용이하도록 빨대 구멍과 결합부, 컵 지지용 홈 등

외관 디테일을 정밀하게 구현했습니다.
이후 그라파이팅* 후처리를 진행해 제품 외관과 내마모성을 향상시켰습니다.

*그라파이팅: SLS 공정에서 주로 사용되는 후처리 과정입니다. 거친 표면을 매끄럽게 다듬어 줍니다. 그라파이팅 재료에 따라 밝은 회색에서 검정색까지 다양한 색을 띠게 됩니다.

 

PA12

제작에 사용한 소재는 산업용 플라스틱의 일종인 PA12로 가볍고 단단하다는 특징을 가지고 있습니다.
PA12는 내화학성이 있고 수분흡수율이 낮은 소재입니다.
물과 습기에 안정성을 가져 액체와 접촉 테스트를 진행할 수 있으며,
흡습으로 인한 치수 변동이 거의 생기지 않습니다.

 

다회용 컵 시제품 전체 사진

 

해당 재료로 만든 다회용 컵 시제품은 텀블러와 유사한 강도를 가지고 있고,
일반적인 패스트푸드점의 일회용 컵에 비해 망가질 우려가 적으므로 반복적인 실사용 테스트가 가능했습니다.

※SLS 방식은 박테리아가 번식하기 좋은 미세한 다공성 적층면을 가지고 있습니다. 또한 PA12가 식품 안전 등급을 받았는지의 여부도 중요하게 작용합니다. 실제 음식물 용기로 사용하기 위해서는 전문가와의 상담과 후처리, 검증이 필요합니다.

 

컵을 겹겹이 쌓는 시연을 하기 위하여 총 2개의 세트를 제작했습니다.
두 제품 모두 유사한 퀄리티로 제작된 모습을 확인하실 수 있습니다.
의뢰 기업은 완성된 제품을 이용해 아이디어를 성공적으로 검증하고 제품 홍보에 활용할 수 있었습니다.

 

마치며

이번 프로젝트에서는 다회용 컵의 제품 설계부터 시작하여 납품까지 완료했습니다.
일회용 플라스틱의 사용을 줄이기 위해 빨대 내장형으로 설계했으며,
정밀한 SLS 공정으로 제작하여 제품 시연을 순조로이 진행할 수 있었습니다.

 

한양3D팩토리는 의뢰 업체의 목적에 적합한 시제품을 제작하고 있습니다.
설계부터 3D 프린팅까지 진행하고 있어 시제품 제작의 전 과정에 대한 안내를 받아보실 수 있습니다.
홈페이지 우측 상단이 하단 배너의 제작 문의를 눌러 빠른 상담이 가능합니다.

 

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