[첨단 헬로티]
자동차 충돌 실험에 사용되는 더미 인형은 지난 1949년에 도입된 후 점점 정교하고 실감나게 제작됐다. 지금은 남자, 여자, 어린이, 유아로 하나의 가족을 재현할 수있다. 실험에서는 충돌이 서로 다른 크기와 성별의 신체에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요하다.
특히 노인 승객에게 미치는 영향을 이해하는 것이 더욱 중요하다. 뼈가 약하고 조직이 튼튼하지 않은 그들은 보다 더 신체의 내부에 손상을 받기 쉽다는 것이 연구로 알려져 있다.
따라서 전 세계적으로 사용되는 더미 인형의 디자인과 개발을 담당하는 휴마네틱스가 '할머니 형의 더미 인형'을 만든 것은 당연한 결과였다.
최초의 노인 더미 인형은 신장 161cm, 체중 73kg의 전형적인 노인 여성의 체형이며, 시트 벨트가 닿는 복부는 볼록하게 돼있다. 이 인형은 기술의 진화를 나타내고 있다. 동체에서 골반, 머리까지 모두 3D프린터로 만들어진 최초의 충돌 실험용 인형이다.
마이크 비브 휴마네틱스 CTO는 "이것은 미래의 더미 인형의 모습이며, 우리는 최신 기술과 소재를 탐구해왔다. 그러나 그때는 아무도, 그 소재가 충격에 견딜 수 있는지 알 수 없었다"고 말했다.
이어 그는 "소재의 탐구디자인 엔지니어는 흉곽과 같은 고가의 스틸 부품을 보다 저렴한 3D프린트용 플라스틱 소재와 고무 소재로 대체되는지 확인하려고 했다. 만약 늑골에 적합한 소재를 찾을 수 있다면, 다른 조직에도 응용할 수 있을 것이라고 생각했다"고 덧붙였다.
그러나 그들은 특별한 충돌 실험의 환경에 견딜 수 있는 소재를 좀처럼 찾을 수 없었다. 기존 방법으로는 스프링 강을 가열하고, 형성해 늑골을 만들었다.
충격에 대한 반응을 제어하기 위해 늑골 속에는 진재가 들어간다. 늑골을 설정한 뒤, 테스트를 거쳐 원하는 성능이 나올 때까지 진재의 양을 조정해야 한다.
하지만, 이 방법은 고가의 재료로 인해 재현성이 부족하다는 단점이 있다. 테스트 때마다 스틸은 저하하고, 플라스틱이나 비닐로 된 부분은 경화하거나 축소되기 쉽다.
이에 플라스틱과 고무의 합성 소재를 사용한 최초의 3D프린팅 늑골은 팀이 요구한 특성의 대부분을 수용했지만, 충돌 실험에는 버티지 못했다.
크리스 스렌버거 디자인 엔지니어는 "플라스틱 소재를 사용해 몇 가지의 늑골을 3D프린터로 인쇄했다. 하지만 20회 정시 시험을 하면 갈비뼈에 금이가기 시작했다"고 말했다.
그래서 휴마네틱스는 디지털 테크놀로지를 사용해 제조할 Adaptive Corporation에 조언을 구했다. 그들은 오닉스(Onyx)를 사용하도록 제안했다. 이에 마크포지드가 개발한 탄소복합제 오닉스에 연속 케블라 강화섬유로 강화했다.
이 성공에 이어, 휴마네틱스는 어깨, 척추, 허리, 견갑골, 흉골, 팔 등 다른 부품을 3D프린팅으로 제작했다. 3D프린터로 만들어진 부품은 가격 측면에서 금속제품과 다르지 않았으나 내구성은 3배가 됐고, 더 빨리 만들 수 있었다.
기존에는 늑골 세트를 만드는데 2~3주가 소요됐지만, 지금 늑골 1개를 24시간으로, 세트 모두 1주일 이내에 만들 수 있다. 또한, 3D 프린터로 몰드를 만듬으로써 조립에 소요되는 노동 비용을 40~60% 절감할 수있는 것으로 나타났다.
휴마네틱스 3D프린터에 의해 특정 신체기관을 만드는 시도도 진행하고 있다. 지금까지 가슴이나 복부 등 신체 부위별로 만들었지만, 3D프린터로 사용하면 간이나 비장 등의 기관을 만들 수 있다. 이에 연구자는 그 장기 하나 하나가 충격에 의해 어떤 영향을 받는지 잘 이해할 수 있게 될 것으로 보인다.
