군인, 경찰, 응급 구조대원의 생명을 지키는 방탄 장비. 이들에게 방탄 헬멧과 방탄복은 단순한 장비가 아니라 생명과 직결된 최후의 보루입니다. 하지만 기존의 방탄 장비는 무거운 무게, 불편한 착용감, 그리고 표준화된 사이즈로 인한 보호의 사각지대라는 고질적인 문제점을 안고 있었습니다. 무게는 전투 피로도를 높이고 기동성을 저해하며, 몸에 맞지 않는 방탄복은 오히려 더 큰 위험을 초래할 수 있습니다.
하지만 이제 산업용 3D프린팅기술이 이러한 방탄 장비 제조를 근본적으로 바꾸고 있습니다. 단순한 부품 제작을 넘어, 개인에게 완벽하게 맞춤화되고 기존보다 더 가볍고 뛰어난 성능을 발휘하는 차세대 방호 솔루션을 제시하고 있는 것입니다.
3D프린팅 방탄 헬멧 – 단순 보호를 넘어선 ‘성능’과 ‘편안함’
전장에서 군인의 헬멧은 단순히 파편을 막는 것을 넘어, 야간 투시경, 통신 장비, 조명 등 수많은 추가 장비를 지탱하는 플랫폼 역할을 합니다. 이로 인해 헬멧의 무게와 내부 압박은 전투원의 집중력과 생존성에 직접적인 영향을 미칩니다.
기존 폼 패딩의 한계
기존 헬멧 내부에 사용되는 폼(Foam) 패드는 여러 한계를 가지고 있었습니다.
- 기능 저하: 땀에 젖으면 통기성이 사라지고 열이 배출되지 않아 착용감이 급격히 저하될 뿐만 아니라, 충격 흡수 성능까지 떨어집니다.
- 압력 문제: 야간 투시경과 같은 추가 장비의 무게에 폼이 짓눌리면서, 충격을 완화하는 본연의 기능을 상실하게 됩니다.
3D프린팅 '격자 구조(Lattice Structure)' 패딩
이러한 문제를 해결하기 위해 독일의 국방 R&D 전문 기업 센드 노즈 나이트비전(Send Nods Nightvision)과 미국의 하드 헤드 베테랑(Hard Head Veterans) 같은 혁신적인 기업들은 3D프린팅 ‘격자 구조(Lattice Structure)’ 패딩을 개발했습니다. 이는 컴퓨터 알고리즘을 통해 설계된 복잡한 그물망 형태의 내부 구조로, 기존 폼 패딩을 완벽하게 대체합니다.
월등한 충격 흡수 및 경량화: 이러한 격자 구조는 본질적으로 경량화에 유리하면서도, 충격 에너지를 훨씬 효율적으로 분산시키고 흡수합니다. 실제로 미국의 하드 헤드 베테랑(Hard Head Veterans)이 진행한 테스트 결과, 자사의 3D프린팅 패드는 총탄 충격 시 헬멧 안쪽 면이 변형되는 '후면 변형(Back Face Deformation)'을 표준 패드 대비 최대 66%까지 감소시키는 것으로 나타났습니다. 또한, 둔탁한 충격이 머리에 전달되는 속도를 21.7%나 늦춰, 뇌에 가해지는 충격을 최소화하는 탁월한 성능을 보여줍니다.
비교할 수 없는 편안함과 통기성: 격자 구조의 가장 큰 장점 중 하나는 공기가 자유롭게 통과할 수 있다는 것입니다. 이는 땀과 열을 효과적으로 배출하여 장시간 착용에도 쾌적함을 유지시켜 줍니다. 땀에 젖어 기능이 저하될 우려가 없으며, 이는 곧 전투원의 집중력과 임무 수행 능력 향상으로 직결됩니다.
3D프린팅 기술은 개인의 두상 데이터를 기반으로, 특정 부위의 압력을 줄이거나 지지력을 강화하는 등 격자 구조의 밀도와 형태를 자유자재로 조절할 수 있습니다. 이는 미식축구, 하키 등 최고 수준의 보호가 요구되는 프로 스포츠 헬멧 시장에서 이미 검증된 기술로, 방탄 헬멧이 필요한 모든 사람에게 완벽한 맞춤형 보호를 제공할 수 있는 가능성을 열어줍니다.
맞춤형 설계 된 3D프린팅 방탄복 구조
북아일랜드 벨파스트의 스타트업 비켈라(Vikela)는 이 문제를 해결하기 위해, 아르마딜로의 등껍질이나 중세 시대의 사슬 갑옷(Chainmail)처럼, 수많은 육각형 조각들이 서로 맞물려 움직이는 형태의 혁신적인 방탄복을 산업용 3D프린팅으로 구현했습니다.
경량화와 완벽한 맞춤 핏(Lightweighting and Custom Fit)
3D프린팅의 가장 강력한 장점은 '맞춤화'입니다. 개인의 신체 데이터를 3D스캔하여, 몸의 모든 굴곡에 완벽하게 들어맞는 방탄복을 단 하나부터 제작할 수 있습니다. 이는 기존의 S, M, L 사이즈 개념을 뛰어넘어, 보호의 사각지대를 원천적으로 제거하고 착용감을 극대화합니다. 동시에 DfAM 설계를 통해 불필요한 무게를 제거하여 전투원의 피로도를 크게 줄여줍니다.
전례 없는 유연성과 기동성
방탄복의 맞물리는 구조는 유연성에 초점을 맞춥니다. 맞물린 조각들로 구성된 이 방탄복은 몸의 움직임에 따라 모든 방향으로 자연스럽게 구부러지고 유연하게 움직입니다. 이는 달리기, 등반, 엎드리는 등 어떤 격렬한 동작에서도 움직임을 방해하지 않아, 사용자의 기동성을 최고 수준으로 보장합니다.
다층 구조로 구현하는 고강도 방호 설계
산업용 3D프린팅은 서로 다른 성질의 소재나 구조를 교차 인쇄해 단단한 층은 외부 충격을 막고, 부드러운 층은 충격을 흡수하는 고강도·고내구성 방호 구조를 단일 공정으로 제작할 수 있습니다.
글룩이 산업 현장에서 증명한 경량화 설계 솔루션
방탄 헬멧과 방탄복 사례에서 보듯, 산업용 3D프린팅이 제공하는 핵심 가치는 '경량화(Lightweighting)'와 '개인 맞춤화(Customization)'로 요약할 수 있습니다. 이는 비단 국방 분야에만 국한되지 않습니다. 글룩은 이러한 DfAM(적층제조특화설계)의 원리를 다양한 산업 현장에 적용하여, 효율성과 성능을 극대화하는 솔루션을 제공하고 있습니다.
경량화 설계가 된 지그(Jig)
제조 라인에서 작업자가 사용하는 보조 도구(지그, 픽스처)는 생산성과 직결됩니다. 글룩은 산업용 SLA 기술을 활용하여 기존의 무거운 금속 지그를 가볍고 인체공학적인 지그로 대체합니다. 경량화 설계는 작업자의 피로도를 줄이고 작업 효율을 높이며, 글룩의 내열 레진 ‘죠스 그레이’를 사용하면 금속에 준하는 내구성까지 확보할 수 있습니다.
성능과 효율을 모두 잡은 자동차 휀더
자동차의 휀더(차량 흙받이)는 강성과 공기역학적 성능, 그리고 경량화가 동시에 요구되는 복잡한 부품입니다. 글룩은 산업용 SLA 3D프린팅으로 이 문제를 해결합니다. 최대 ±50μm 수준의 고정밀 출력으로 복잡한 곡면 형상을 완벽하게 구현하며, 설계 데이터 수정만으로 즉시 개선된 부품을 제작하여 개발 리드타임을 획기적으로 단축시킵니다. 금형 없이도 최종 제품 수준의 품질을 확보하여, 빠르고 유연하게 경량화 설계를 검증할 수 있습니다.
방탄 헬멧과 방탄복 사례에서 보듯, 산업용 3D프린팅은 더 이상 미래의 기술이 아닙니다. 이는 군인과 경찰의 생명을 보호하고 임무 수행 능력을 극대화하기 위한 가장 현실적이고 강력한 솔루션입니다.
글룩은 작업용 지그의 경량화부터 자동차 휀더의 성능 최적화에 이르기까지,
이러한 혁신을 실제 산업 현장에서 구현하는 대량생산이 가능한 산업용 SLA 3D프린팅 서비스 기업입니다.
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References
[1] All3DP Pro, "3D Printing Better Body Armor." (online article).
Limk : 3D Printing Better Body Armor
[2] All3DP Pro, "Armed for Innovation: Fortifying Tactical Helmets with 3D Printing." (online article).
Limk : Armed for Innovation: Fortifying Tactical Helmets with 3D Printing
Lighter, Stronger! Industrial 3D Printing for Ballistic Helmets and Body Armor
Ballistic gear is a soldier's, police officer's, or first responder's last line of defense, where equipment is not just a tool but a lifeline. However, conventional ballistic equipment has long been plagued by persistent issues: heavy weight, poor comfort, and protection gaps due to standardized sizing. Weight increases combat fatigue and hinders mobility, while ill-fitting body armor can pose an even greater risk.
But now, industrial 3D printing technology is fundamentally changing the manufacturing of this protective gear. It goes beyond simple part production to offer next-generation protection solutions that are perfectly customized to the individual, lighter than ever, and deliver superior performance.
3D Printed Ballistic Helmets: Beyond Protection to Performance and Comfort
On the battlefield, a soldier's helmet does more than just stop shrapnel; it serves as a platform for numerous attachments like night vision goggles, communication devices, and lights. Consequently, the helmet's weight and internal pressure directly impact a soldier's focus and survivability.
The Limitations of Conventional Foam Padding The foam padding used inside traditional helmets has several drawbacks.
-
Performance Degradation: When soaked with sweat, it loses breathability and traps heat, not only making it uncomfortable but also reducing its shock-absorbing capabilities.
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Pressure Issues: The weight of additional equipment, like night vision goggles, compresses the foam, causing it to lose its ability to dampen impacts.
The Solution: 3D Printed Lattice Structure Padding To solve these problems, innovative companies like the German defense R&D specialist Send Nods Nightvision and the US-based Hard Head Veterans have developed 3D printed ‘lattice structure’ padding. This is a complex, web-like internal architecture designed by computer algorithms to completely replace traditional foam padding.
- Superior Impact Absorption and Lightweighting: This lattice structure is inherently conducive to lightweighting while being far more effective at dispersing and absorbing impact energy. In tests conducted by Hard Head Veterans in the US, their 3D printed pads were shown to reduce 'Back Face Deformation'—the indentation on the helmet's inner surface upon ballistic impact—by up to 66% compared to standard pads. They also demonstrated a 21.7% decrease in blunt impact acceleration, meaning they slow the forces transmitted to the head, minimizing trauma.
- Unparalleled Comfort and Breathability: One of the greatest advantages of the lattice structure is that it allows air to flow freely. This effectively wicks away sweat and heat, maintaining comfort even during prolonged wear. With no risk of performance degradation due to moisture, a soldier's focus and mission effectiveness are directly enhanced.
3D printing technology allows the density and shape of the lattice structure to be freely adjusted based on an individual's head scan data, reducing pressure points or enhancing support. This technology, already proven in professional sports helmets for football and hockey where top-tier protection is required, opens the door to providing perfectly customized protection for every person in need of a ballistic helmet.
3D Printed Body Armor: Changing the Paradigm of Protection with Customization and Flexibility
The weight and comfort of body armor worn by police and military personnel have always been a challenge. For individuals with diverse body shapes, especially women, ill-fitting body armor can create dangerous gaps in protection. The discomfort can even lead high-risk professionals to opt out of wearing it altogether.
A Custom-Designed 3D Printed Armor Structure To solve this problem, the Belfast-based startup Vikela has used industrial 3D printing to create an innovative form of body armor, shaped like the interlocking hexagonal plates of armadillo skin or medieval chainmail.
- Lightweighting and a Perfect Custom Fit: The most powerful advantage of 3D printing is 'customization.' By 3D scanning an individual's body, armor can be produced to fit every curve perfectly, starting from a single unit. This goes beyond the traditional S, M, L sizing concept to eliminate protection gaps and maximize comfort. DfAM design also removes unnecessary weight, significantly reducing operator fatigue.
- Unprecedented Flexibility and Mobility: Composed of interlocking pieces, this body armor bends and flexes naturally with the body's movements in all directions. This ensures that it does not restrict mobility during strenuous actions like running, climbing, or crouching, guaranteeing the user maximum agility.
- High-Strength Protection through Multi-Layer Design: Industrial 3D printing can print a structure with alternating material properties. This allows for the creation of a high-strength, highly durable protective structure in a single process, where hard layers stop impacts and soft layers absorb the shock.
GLUCK's Proven Lightweight Design Solutions in Industrial Fields
As seen in the ballistic helmet and body armor cases, the core values offered by industrial 3D printing can be summarized as 'Lightweighting' and 'Customization.' This is not limited to the defense sector. GLUCK applies these principles of DfAM (Design for Additive Manufacturing) to various industrial fields to provide solutions that maximize efficiency and performance.
Lightweight Designed Jigs The auxiliary tools (jigs and fixtures) used by workers on a production line are directly linked to productivity. GLUCK utilizes industrial SLA technology to replace heavy, traditional metal jigs with lightweight, ergonomic ones. A lightweight design reduces worker fatigue and improves efficiency, and by using GLUCK's heat-resistant 'Jaws Gray' resin, durability comparable to metal can also be achieved.
High-Performance and Efficient Automotive Fenders An automotive fender is a complex part that requires rigidity, aerodynamic performance, and lightweighting all at once. GLUCK solves this problem with industrial SLA 3D printing. With ultra-high precision printing up to ±50μm, complex curved shapes are perfectly realized, and by simply modifying the design data, improved parts can be produced immediately, dramatically shortening development lead times. By achieving final-product-level quality without molds, lightweight designs can be validated quickly and flexibly.
As the ballistic helmet and body armor cases show, industrial 3D printing is no longer a technology of the future. It is the most realistic and powerful solution for protecting the lives of soldiers and police and maximizing their mission performance. GLUCK is implementing these innovations in real industrial settings, from lightweighting work jigs to optimizing the performance of automotive fenders.
he innovation that will change the future of protective gear—GLUCK's industrial 3D printing service is here to help.
GLUCK is an industrial 3D printing service company capable of mass production. We transform small ideas into repeatable productivity, providing realistic manufacturing solutions.
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References
[1] All3DP Pro, "3D Printing Better Body Armor." (online article).
Limk : 3D Printing Better Body Armor
[2] All3DP Pro, "Armed for Innovation: Fortifying Tactical Helmets with 3D Printing." (online article).
Limk : Armed for Innovation: Fortifying Tactical Helmets with 3D Printing
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