디자인에 대한 감각, 완벽을 향한 열정
Bushwacker Inc., PolyWorks|Modeler의 리버스 엔지니어링 기능을 활용하여
단 며칠 만에 컨셉을 프로토타입으로 변환
40년 가까이 오리건주 포틀랜드에 위치한 가족 경영 기업 Bushwacker Inc.는 자동차 애프터마켓을 위한 펜더 플레어와 트럭 액세서리를 열정과 자부심을 담아 제조해왔습니다. 업계 선도 제조업체로 인정받는 Bushwacker는 혁신적인 디자인과 고품질 제품을 꾸준히 선보이고 있으며,
디자인 엔지니어인 스털링 로건(Sterling Logan)은 “이러한 일을 해내기 위해서는 최첨단 도구가 반드시 필요합니다.”라고 말했습니다.
과제
Bushwacker는 스타일에 대한 확고한 신념을 가지고 있으며, 혁신은 이들이 만드는 모든 제품에 자연스럽게 녹아 있습니다. 이들은 최신 설계 및 제조 기준을 적용하여 모든 디자인의 세부 사항을 꼼꼼하게 검토합니다. Bushwacker가 생각하는 품질은 세 가지 단어로 요약할 수 있습니다. 바로 핏(fit), 마감(finish), 그리고 스타일(style)입니다. 그러나 로건은 “품질은 고정된 목표가 아니라 끊임없이 움직이는 목표입니다.”라고 언급했습니다. 실제로 OEM 제조사들은 핏과 마감 품질에 대한 기준을 지속적으로 높이고 있으며, 차체의 스타일 라인 또한 점점 더 정교해지고 있습니다. 이에 발맞추기 위해, Bushwacker의 제품들도 그 수준에 맞춰 끊임없이 진화해야만 합니다.
경쟁에서 이길 수 있는 품질 보장
“저희 고객들은 액세서리가 차량의 스타일 라인과 자연스럽게 어우러지기를 기대합니다. 그리고 요즘 자동차 제조사들이 만들어내는 고품질의 표면에서는 아주 작은 틈이나 미세한 간섭도 금방 눈에 띕니다. 그렇기 때문에 저희는 완벽하게 맞는 제품을 제공해야 합니다.”라고 로건은 말했습니다. 이 목표를 달성하는 데 있어 핵심적인 요소가 바로 3D 스캐닝입니다.
Bushwacker는 다양한 대안 솔루션과 스캐닝 서비스를 실험한 끝에, 7축 Romer Infinite 2.0 암, Perceptron ScanWorks V5 레이저 스캐너, 그리고 InnovMetric의 PolyWorks® 3D 측정 소프트웨어로 구성된 최고급 스캐닝 시스템을 도입했습니다. 차량 표면의 정밀한 디지털 데이터를 확보함으로써 Bushwacker는 제품이 차량에 완벽하게 들어맞을 것이라는 확신을 갖고 제품 디자인에 집중할 수 있게 되었습니다. 3D 스캐닝을 통해 핏 문제를 사전에 제거하고, 전체 프로세스를 단순화하며, 작업 시간도 대폭 줄일 수 있게 되었습니다.
Jeep Grand Cherokee를 레이저 스캐닝하여
스타일 라인과 장착 위치가 있는 전면 쿼터 패널 캡처.
"스캐너와 PolyWorks 소프트웨어를 사용하면,
며칠 이내 컨셉에서 프로토타입까지
진행할 수 있습니다."
Sterling Logan 디자인 엔지니어, Bushwacker
SEMA에서 컨셉부터 설계까지 3일 동안 진행된 Chevrolet Cruze의 범퍼 가드.
3D 스캐닝 덕분에 가능해진 빠른 대응 속도를 강조하며, 로건은 다음과 같은 사례를 소개했습니다. “SEMA(Specialty Equipment Market Association) 쇼를 며칠 앞두고 한 고객이 Chevrolet Cruze용 범퍼 가드를 맞춤 설계해 달라는 요청을 해왔습니다. 단 사흘 만에 저희는 프로토타입 범퍼 가드를 제작했고, 전시회 첫날 새로운 제품을 선보일 수 있었습니다.”
로건은 이 제품이 단 3일 만에 어떻게 완성되었는지 구체적인 과정을 설명했습니다. 첫째 날에는 Chevrolet Cruze 차량을 스캐닝하고, PolyWorks|Modeler™를 사용해 데이터를 처리한 후 Siemens NX로 가져왔습니다. 둘째 날에는 범퍼 가드를 설계하고 프로토타입 금형을 가공했습니다. 셋째 날에는 부품을 생산해 전시회가 열리는 SEMA 현장으로 항공 배송했습니다.
초창기에는 Bushwacker도 OEM 바디 스타일링 작업에서 흔히 사용되던 소재인 점토를 사용했습니다. 디자이너들은 차량에 점토를 바르고, 원하는 디자인이 나올 때까지 정성을 들여 손으로 조각했습니다. 완성된 형상은 나무 템플릿으로 옮겨져 차량 반대쪽에도 동일한 디자인을 점토로 재현할 수 있도록 했습니다. 이후 점토 모델에서 석고 몰드를 떠서, 이 몰드를 활용해 시제품용 열성형 도구(prototype thermoforming tools)를 제작했습니다.
로건에 따르면, 이 과정은 매우 오랜 시간과 정교한 수작업이 필요한 일이었습니다. 그럼에도 불구하고 최종 생산용 몰드까지는 아직도 몇 달이 더 걸리는 상황이었습니다. 로건은 “처음 시도에서 거의 완성에 가까운 결과를 얻긴 했지만, 완벽한 적합은 드물었습니다.”라고 회상했습니다. 디자인 품질에 집착하다시피 했던 Bushwacker는 적합성 확인, 외관 평가, 몰드 수정, 재검토 과정을 거치며, 보통 네 번에서 다섯 번에 걸쳐 시제품 몰드를 반복적으로 조정해 최종 디자인을 완성했습니다.
“하지만 이제는 레이저 스캐닝과 PolyWorks 소프트웨어의 리버스 엔지니어링 기능 덕분에 몰드나 부품 설계를 거의 수정할 필요가 없습니다. 저희가 수정하는 부분이 있다면, 그것은 스타일을 완성하는 섬세한 디자인 요소들 즉, 각 제품에 고유한 외관을 부여하는 디테일에 한정됩니다.”라고 로건은 말했습니다.
범퍼 리어 가드 설계에 사용할 준비가 된 Chevrolet Cruze 리어 범퍼 및 트렁크 래치에 대한 스캔 데이터.
Chevrolet Cruze의 최종 범퍼 가드(회색) 디자인 및 배치를 보여주는 CAD 이미지.
Jeep JK: 설계에 대한 열정
로건은 과거와 현재를 돌아보며 이렇게 말했습니다. “사업을 시작했을 때 처음 만든 플레어는 구형 Jeep CJ용이었습니다. 당시에는 펜더의 금속 판넬이 평평했기 때문에 점토와 석고를 활용한 제작 방식도 잘 통했죠. 하지만 새로운 Jeep JK의 바디 스타일에는 그런 방식이 전혀 맞지 않습니다.”
Jeep JK는 복잡한 바디 스타일 라인과 장착 방식 때문에 상당한 도전 과제였습니다. Bushwacker는 3D 스캐닝을 활용했음에도 불구하고, 특허를 획득한 포켓 스타일 플레어, 플랫 스타일 플레어, 그리고 Trail Armor를 개발하는 데 6개월이 걸렸습니다.
그러나 로건은, “이외의 다른 프로젝트들은 초기 콘셉트 단계 이후 평균 1~2개월 안에 제품을 출시할 수 있게 되었습니다. 이것은 전적으로 3D 스캐닝 덕분입니다.”라고 설명했습니다.
Jeep JK 프로젝트는 3D 스캐닝의 또 다른 장점을 잘 보여주었습니다. 그것은 바로 장착 위치를 정확히 확보할 수 있다는 점입니다. 설치 과정을 간소화하기 위해 Bushwacker는 자사 액세서리를 설계할 때 항상 순정 장착 포인트만을 사용하는 것을 원칙으로 삼고 있습니다. 포켓 플레어의 경우, 이러한 원칙은 내측 플레어와 외측 플레어를 결합한 혁신적인 설계로 이어졌으며, 스캔 데이터를 통해 차체 패널을 기준으로 장착 포인트의 정확한 위치를 파악할 수 있었습니다.
"레이저 스캐닝 없이,
Jeep JK 액세서리의 출시는
불가능했을지도 모릅니다."
Sterling Logan 디자인 엔지니어, Bushwacker
Jeep JK 액세서리의 혁신적인 디자인과 세심한 디테일은 결국 좋은 결과로 이어졌습니다. SEMA 전시회에서 Bushwacker의 플랫 플레어는 오프로드/4륜 구동 부문 최우수 신제품 부문에서 준우승을 차지했으며, Trail Armor는 외장 액세서리 부문 에서 1위를 수상했습니다.
성과
Bushwacker의 3D 스캐닝
Bushwacker는 모든 프로젝트에서 레이저 스캔 암, PolyWorks, 그리고 Siemens NX(구 Unigraphics NX)를 조합하여 스캔, 준비, 설계라는 세 단계로 구성된 프로세스를 운영합니다.
경우에 따라서는 3D 스캐닝 시스템이 차량이 있는 장소로 이동하기도 하지만, 대부분의 경우 Bushwacker는 차량을 직접 자사 시설로 들여옵니다. 프로세스의 첫 단계에서 Bushwacker는 PolyWorks|Modeler™를 사용해 레이저 스캐너를 제어하고 실시간으로 데이터를 캡처합니다. 로건은 “PolyWorks를 사용할 때는 스캐닝을 시작하기 전 장비 간 통신을 설정하는 복잡한 준비 과정이 필요하지 않아요. 설정과 스캔 시작까지 10~15분이면 충분합니다.”라고 말하며, “인터페이스도 직관적이고 사용하기 쉬운 점이 큰 장점입니다.”라고 덧붙였습니다.
PolyWorks|Modeler에서는 가장 미세한 형상 라인을 쉽게 추출할 수 있음.
디지털 모델은 스캔 경로를 따라 실시간으로 변화하며, 어떤 부분이 아직 캡처되지 않았는지를 사용자에게 시각적으로 명확히 알려주는 뛰어난 피드백을 제공합니다!
“스캔을 진행하면서 디지털 모델이 제 스캔 경로를 따라 실시간으로 변형되는 점이 정말 마음에 듭니다. 덕분에 현재 어느 위치를 스캔 중인지, 그리고 어떤 부분을 아직 캡처해야 하는지를 직관적으로 알 수 있어요.” 라고 로건은 말했습니다. 스캔이 완료되었다고 판단되면, 그는 PolyWorks의 비교 도구를 활용해 스캔 간 편차를 확인합니다. “이 도구는 스캐너가 부딪히는 등의 조작 실수를 잡아주는 일종의 안전망 같은 역할을 합니다. 어떤 부분을 다시 스캔해야 하는지 즉시 피드백을 받을 수 있죠.” 로건은 “그 결과 얻어지는 데이터는 매우 깔끔하고 정확합니다.” 라고 덧붙였습니다.
Siemens NX 사용자이기도 한 로건은 PolyWorks|Modeler의 인터페이스와 도구들이 익숙하고 매우 유사하다는 점에서 만족감을 느끼고 있습니다. 그는 PolyWorks를 활용해 데이터를 정리한 후 Siemens NX로 가져와 부품 설계 및 데이터 조작 작업을 진행합니다. “차량의 미묘한 스타일 라인을 따르는 부품과 디자인을 만들기 위해서는 강력한 모델링 도구가 필요합니다. PolyWorks는 세부 요소를 정확하게 캡처해 주고, 그 데이터를 Siemens NX에서 활용해 설계를 진행합니다. 저희에게는 이 조합이 완벽한 궁합입니다.”라고 로건은 말했습니다.
Siemens NX에서 사용할 데이터를 준비하기 위해, 로건은 PolyWorks를 이용해 노이즈 데이터를 제거하고, 홀을 메우며, 스플라인과 NURBS 서피스를 생성합니다. 그는 “원하는 영역을 선택하면 PolyWorks가 자동으로 스플라인을 생성해 줍니다. 이후 이 스플라인들을 연결해 NURBS를 만들죠.”라고 설명했습니다. 이어서 그는 “이 과정이 Siemens NX에서 작업할 때와 매우 유사해서 직관적으로 느껴집니다. 제가 아는 한, PolyWorks보다 나은 것도, 더 쉬운 것도 없습니다.”라고 덧붙였습니다.
Siemens NX에서는 PolyWorks에서 생성한 NURBS 서피스가 액세서리 설계를 위한 기준선 역할을 합니다. 차량의 바디 패널과 장착 포인트를 바탕으로 Bushwacker의 제품 아이디어가 구체적인 형태를 갖추게 됩니다. 전 과정에서 디자이너들은 액세서리와 차량을 렌더링하여 외형과 적합성을 시각적으로 확인하며 설계를 완성해 나갑니다.
모든 신제품 부품은 시제품 몰드를 설계하고 CNC 가공하기 전에 먼저 ‘디지털’ 설계 검토 과정을 거칩니다. 로건은 “PolyWorks가 제공하는 고품질 표면 데이터 덕분에 실제 부품을 만들기 전에 CAD 상에서 핏과 마감 상태를 면밀하게 검토할 수 있습니다.”라고 설명했습니다. 하지만 최종 평가 단계에서는 여전히 물리적인 시제품에 의존하고 있습니다. 로건은 “플레어를 차량에 실제로 처음 장착해 보면, 화면에서는 보이지 않거나 인식하지 못했던 부분들이 눈에 확 들어옵니다.”라고 말했습니다.
PolyWorks|Modeler에서 디지털화된 모델부터 매끄러운 NURBS 서페이스까지.
다음 단계
최근 Bushwacker는 PolyWorks의 활용 범위를 검사 분야로까지 확장했습니다. PolyWorks|Inspector™는 몰드, 시제품, 그리고 첫 양산 샘플의 높은 품질을 검증해 줌으로써, Bushwacker가 명성을 쌓아 온 품질 수준을 확실히 유지할 수 있게 해줍니다. 로건은 “PolyWorks|Inspector는 매우 강력한 도구입니다. 이 덕분에 검사 작업을 외주에 의존하지 않고 사내에서 직접 수행할 수 있게 되었고, 필요한 시점에 신속하게 부품과 몰드를 평가할 수 있습니다.” 라고 말했습니다. 그는 마지막으로 “지금과 같은 경제 환경에서는 기술의 최전선에 머무르는 것이 필수이며, PolyWorks는 저희가 그 목표를 달성하는 데 큰 도움이 되고 있습니다.” 라고 덧붙였습니다.
