자전거 헬멧 혁신 기업, NX를 통해 제품 개발 주기 6개월 단축

1987년 이래 MET SpA(이하 'MET')는 도로 자전거 및 산악 자전거용 헬멧 생산 업계에서 혁신 기업으로 자리잡았습니다. 이탈리아 손드리오 인근 탈라모나에 본사를 두고 유럽, 호주, 뉴질랜드, 일본, 극동 아시아, 캐나다, 미국 및 중미 시장에 헬멧을 판매하는 글로벌 업계 리더입니다. 민간 기업인 MET의 설립자들은 회사의 기술 및 영업 운영을 감독하는 데 여전히 활발히 참여하고 있으며, 여기에는 '그래비티(Gravity)' 시장 부문만을 타켓으로 하는 새로운 Bluegrass 브랜드가 포함됩니다. MET 제품군은 어린이용 헬멧부터 전문가 및 애호가를 위한 특수 제품에 이르기까지 매우 포괄적입니다.

전문성과 혁신의 결합

전문화와 지속적인 혁신에 중점을 둔 MET는 많은 경쟁사와 확실하게 차별화되는 제품 개발 프로세스를 점진적으로 구현해 왔으며, 이에 반해 경쟁사들은 여전히 MET가 약 10년 전 사용한 방식을 그대로 사용하고 있습니다. MET의 제품 엔지니어인 Matteo Tenni는 다음과 같이 설명합니다. "과거에는 설계자가 종이에 그린 스케치를 바탕으로 새로운 모델을 만들기 시작했습니다. 그런 다음 선호하는 형상을 선택하고 설계자는 프로토타입을 다시 수동 방식으로 준비했습니다. 이는 실물 크기의 수지 모델로, 파일럿 툴링을 개발하여 제품 검증 및 인증 테스트를 위한 초기 샘플을 몰드하기 위한 참조로 사용되었습니다. 이러한 프로세스에서 설계자의 경험은 최종 제품의 시각적 외관에 있어서 매우 중요했지만, 헬멧 구조를 후속적으로 연구실에서 테스트할 경우 심각한 결함이 드러나고 근본적인 수정으로 이어질 수도 있습니다. 시행착오 방법 기준으로 개발 주기가 12~14개월에 달하는 등 많은 시간과 막대한 리소스가 필요했습니다."

MET는 이러한 이유로 가상 설계를 탐구했습니다. 설계자가 손으로 그린 스케치로 자신의 비전과 창의성을 자유롭게 표현할 수 있는 한편, 3D CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어의 도입으로 수동 모델 제작이 사라졌습니다. 이를 통해 CAD를 사용하여 재현한 원본 스케치의 지오메트리에서 직접 첫 번째 모델을 제조할 수 있었습니다. Tenni는 "구조적인 고려 사항 외에도 상세한 가상 모델의 가용성은 상당한 진전을 이루었습니다. 이를 기반으로 설계자는 제조 툴링의 타당성을 확인하고 대량 생산을 최적화하는 데 필요한 의사 결정을 내릴 수 있습니다."라고 말하며 다음과 같이 덧붙입니다. "또한 파일럿 툴링을 생산하는 데 투자하지 않고 초기 샘플에 대한 생산 테스트 및 검증을 기다릴 필요 없이 가상으로 제품 인증 테스트를 수행할 수 있습니다."

새로운 프로세스를 사용하여 시각적 모양과 구조적 강도를 모두 결합한 설계를 식별한 다음 동일한 3D 모델을 사용하여 3D 프린터에서 소결에 이르는 신속한 최신 프로토타입 제작 기술로 실물 크기 모델을 준비합니다. Tenni는 "모델의 수학적 데이터에서 시작하여 100% 정확도로 물체를 만듭니다."라고 말하며 다음과 같이 덧붙입니다. "이 프로토타입에서는 끈, 크기 조절 요소, 패딩을 포함한 모든 보조 부품과 액세서리를 내부 검증 용도와, 렌더링뿐만 아니라 헬멧의 실제 사진을 기반으로 프레젠테이션에 적용할 수 있습니다."

강력한 설계/구조 해석 결합의 가치

2001년 MET는 제품 개발 및 엔지니어링 프로세스에 가상 3D 설계를 도입했습니다. 이 회사는 우수한 CAD 기능을 제공할 뿐만 아니라 구조 해석을 위해 자사 소프트웨어와 효과적으로 연동할 수 있는 솔루션을 찾고 있었습니다. Tenni는 다음과 같이 설명합니다. "3D는 설계 초기 단계에서 헬멧 구조를 최적화하는 부가 가치적인 효과가 있습니다. 파일럿 몰드와 물리적 부품을 사용하면 헬멧의 한계를 식별할 수 없고, 외부 볼륨을 얼마나 줄일 수 있는지 파악할 수 없으며, 주요 관심사인 안전을 위협하지 않으면서 편안함과 통기성을 개선하는 방법을 파악할 수 없습니다. 제품 개발 과정에서 이러한 한계를 뛰어넘어 모든 미세한 부분을 신중하게 평가해야 합니다."

MET가 자사의 제품 개발 목적에 가장 적합한 CAD 솔루션을 찾기 위해 시장 조사를 실시했을 때, 모든 소프트웨어 패키지가 회사의 정교한 요구사항에 부합하는 것은 아니었습니다. Siemens Digital Industries Software의 NX™ 소프트웨어는 CAD에 대한 회사의 비전과 목표에 가장 정확하게 부합하는 것으로 입증되었습니다. Tenni의 경험에 따르면 NX는 '매우 빠르게, 대규모로' 구현되었습니다. 그는 다음과 같이 설명합니다. "우리는 맨 처음부터 헬멧뿐만 아니라 사이즈 조절 요소, 레이스, 바이저를 포함한 모든 보조 요소를 개발하는 데 NX를 사용하기로 결정했습니다. NX를 채택함과 동시에 전용 수치 시뮬레이션 소프트웨어를 구현하여 작업 방식을 대대적이고 긍정적으로 변화시켰습니다. 이제 NX를 사용해 설계와 툴링 설계 결과물 간의 일관성을 크게 높입니다. 그 결과, 전 세계의 몰드 제조업체와 협력하여 공장 전체에서 충분한 생산성 수준을 보장하는 우수한 툴링을 확보할 수 있습니다. NX를 도입하기 전에는 개발 주기가 12~14개월이었습니다. 이제 NX를 통해 개발 주기를 6~8개월로 단축했습니다. 이는 중대한 결과입니다. 관련 비용이 절감되었을 뿐 아니라, 무엇보다도 우리 제품 개발 부서에서 매년 추가 모델을 만들 수 있는 여력을 갖게 되었습니다.

헬멧 안전 및 환기 최적화

Tenni는 "다시 한다고 해도 결정은 같을 거에요. NX를 선택할 것입니다."라고 말합니다. 그는 NX를 사용함으로써 특히 공급업체와의 관계에 있어서 MET의 기술 부서 외에도 상당한 이점을 얻을 수 있다고 말합니다. 그는 "과거에는 전체 프로세스가 마스터 및 파운드리 모델을 기반으로 했으므로 100% 생산 능력을 달성하기가 어려웠습니다."라고 말합니다. "오늘날 실물 크기 3D 모델을 통해 정확하게 가정하고 몰드 제조사가 프레스에 장착할 툴링을 최고급으로 구성하도록 지원할 수 있습니다. NX는 매우 유연한 데이터 교환 기능과 완벽한 인터페이스를 제공합니다."

Tenni에 따르면 NX를 사용하면 특히 매우 복잡한 노드에 대한 MET의 곡면 모델링 요구사항도 완벽하게 해결할 수 있습니다. Tenni는 "가장 큰 우려사항 중 하나는 곡면의 복잡성입니다. 각 모델에는 엄청난 수의 곡면이 있으며 곡선, 교차, 필렛이 많이 변경됩니다."라고 말하며 다음과 같이 덧붙입니다. "NX를 사용할 때 얻을 수 있는 큰 이점은 정교한 곡면 요구사항을 처리할 수 있다는 것입니다. 설계자는 헬멧 구조의 모든 측면을 최대한 활용하여 헬멧 볼륨을 최적화하도록 세부 사항과 섹션을 정의함으로써 시각적 효과와 착용감을 향상하며 무엇보다도 환기 기능을 극대화할 수 있습니다. 이를 통해 매력적인 외관과 함께 매우 안전하면서도 머리에 착용하고 있다는 것을 거의 느끼지 못할 정도의 편안함을 구현할 수 있습니다."

MET는 제품 개발 운영을 지속적으로 개선하고자 Siemens Digital Industries Software 파트너인 Team3D를 통해 더 긴밀한 소프트웨어 통합을 추구하고 있습니다. Tenni는 다음과 같이 설명합니다. "Team3D 엔지니어는 NX를 업데이트 및 업그레이드하고 새로운 리소스에 대한 교육 과정을 제공합니다. 또한 CAD와 CAE(Computer-Aided Engineering) 간의 긴밀한 통합을 통해 비즈니스의 이점과 효율을 높일 수 있으므로 새로운 구조 해석 기능에 대한 지속적인 정보 공유를 요청했습니다."