로봇 및 휴머노이드 산업에서는 제품의 외장 케이스나 내부 부품을 소량 맞춤 생산해야 하는 상황이 자주 발생합니다. 전통적인 제조 방식인 사출성형이나 CNC 가공은 초기 금형 비용이나 대량생산을 전제로 하기에 이러한 요구에 유연하게 대응하기 어렵다는 한계가 있습니다. 바로 이 지점에서 산업용 3D프린팅, 특히 SLA(Stereolithography) 방식이 비용 절감과 설계 자유도를 무기로 강력한 대안으로 주목받고 있습니다.
SLA 3D프린팅은 디지털 디자인 파일만 있으면 최소 주문 수량(MOQ) 1개부터 필요한 만큼 부품을 제작할 수 있고, 복잡한 형상도 정밀하게 구현하며, 짧은 리드타임으로 반복적인 설계 변경과 개선을 지원합니다. 실제로 적층 제조(Additive Manufacturing) 기술과 로봇 공학은 상호 보완적인 기술로 부상하며, 두 분야의 융합을 통해 더 발전된 로봇을 구현하려는 움직임이 전 세계적으로 활발합니다.
SLA 3D프린팅의 기술적 특성과 로봇 산업 적용의 이점
SLA 3D프린팅 공정은 액체 광경화성 수지가 담긴 수조(vat)에 UV 레이저를 선택적으로 조사하여 수지를 경화시키며 3차원 물체를 한 층씩 쌓아 올리는 광중합(Vat Polymerization) 기술입니다. 이 방식은 다른 3D프린팅 기술과 비교해 월등한 정밀도와 뛰어난 표면 품질로 알려져 있으며, 이는 로봇 제작에 다음과 같은 명확한 장점을 제공합니다.
- 초고정밀도 및 미세 디테일 구현 : SLA 기술은 일반적으로 ±0.05mm에서 ±0.15mm 범위의 높은 치수 정밀도를 제공합니다. 이는 소형 기어, 센서 마운트, 복잡한 엔드 이펙터(end-effector) 부품 등 정교하고 복잡한 로봇 부품을 오차 없이 생산하는 데 매우 중요한 요소입니다.
- 매끄러운 표면 마감 : SLA로 제작된 부품은 별도의 후처리 없이도 사출 성형 부품에 필적할 만큼 매끄러운 표면을 자랑합니다. 이는 로봇의 외장 케이스처럼 심미성이 중요한 부품을 추가 공정 없이 완성할 수 있게 하여 시간과 비용을 절약하게 해줍니다.
- 복잡한 형상 구현 (설계 자유도 향상) : 적층 방식의 가장 큰 장점은 설계 자유도입니다. 기존 가공법으로는 제작이 불가능했던 복잡한 내부 구조나 유기적인 형상도 손쉽게 구현할 수 있습니다. 이를 통해 로봇 엔지니어들은 형상을 최적화한 경량 구조나 일체형 설계를 자유롭게 시도하여 로봇의 성능을 극대화할 수 있습니다.
- 등방성(Isotropy) 기계적 특성 : SLA 부품은 기계적 물성이 모든 방향(X, Y, Z축)에서 비교적 균일하여 예측 가능한 성능을 제공합니다. 이는 실제 작동 환경에서 예측 불가능한 스트레스에도 안정적으로 견디는, 신뢰성 높은 기능성 부품을 제작하는 데 매우 중요한 특성입니다.
로봇 및 휴머노이드 개발의 핵심, 프로토타이핑부터 기능성 부품까지
SLA 기술은 단순 시제품 제작을 넘어 실제 작동하는 기능성 부품 생산으로 그 영역을 확장하고 있습니다.
- 맞춤형 그리퍼, 엔드 이펙터 및 툴링 : SLA의 정밀도와 재료 다양성은 특정 작업이나 제품 형태에 완벽하게 맞춰진 특수 도구를 신속하게 설계하고 생산할 수 있게 합니다. 이는 다품종 소량 생산 환경에서 로봇의 적응성과 운영 효율성을 크게 향상시킵니다.
- 지그 및 고정구 : 로봇을 활용한 조립, 용접, 품질 관리 공정에 사용되는 맞춤형 지그 및 고정구를 필요할 때 즉시 제작하여 공정의 정확성과 반복성을 높이고, 다운타임을 최소화할 수 있습니다. 이러한 보조 도구는 제조 작업의 정확성, 반복성, 인체공학적 효율성을 극대화하도록 설계 및 제작될 수 있습니다.
- 하우징 및 인클로저 : 산업용 로봇이나 협동 로봇에 통합되는 센서, 컨트롤러, 케이블 관리 시스템 등 전자 부품을 보호하는 맞춤형 케이스를 효율적으로 생산할 수 있어, 최적화된 폼팩터와 안정적인 환경 보호 기능을 제공합니다.
특히 수많은 구동 관절과 정교한 균형 감각, 복잡한 센서 통합이 요구되는 휴머노이드 로봇 개발에서 SLA 기술의 역할은 더욱 중요해지고 있습니다. 경량이면서도 강한 구조 부품, 복잡한 관절 메커니즘, 맞춤형 외피("로봇 피부") 등을 제작하는 데 있어 높은 정밀도와 복잡한 형상 구현 능력은 필수적입니다.
초기에는 프로토타이핑에 주로 활용되었으나, 엔지니어링 등급의 고기능성 레진이 개발되면서 하중을 지지하는 사지(limbs) 부품이나 기어 시스템, 보호 케이스 등 기능성 부품으로의 적용이 확대되는 추세입니다.
DfAM(적층 제조 설계): 3D프린팅의 잠재력을 극대화하는 열쇠
DfAM(Design for Additive Manufacturing)은 3D프린팅 기술의 장점을 최대한 활용하여 부품의 성능을 최적화하고 제조 효율성을 높이며 비용을 절감하는 설계 방법론입니다. 이는 기존 제조 방식의 제약에서 벗어나 새로운 설계 가능성을 탐색하는 데 중점을 둡니다.
SLA를 이용한 로봇 부품 생산에서 DfAM은 특히 다음과 같은 혁신적인 장점을 제공합니다. :
- 부품 일체화(Part Consolidation) : 여러 부품으로 구성된 어셈블리를 하나의 통합된 부품으로 설계하여 조립 공정을 획기적으로 단축하고 인건비를 감소시킵니다. 이는 생산 리드타임을 줄여 제품 출시를 앞당기는 직접적인 효과로 이어집니다. 또한, 여러 조각을 연결하며 발생하는 체결 부위가 사라져 진동이나 충격에 대한 제품 내구성이 향상되고 유지보수 비용도 절감됩니다.
- 경량화 : 위상 최적화나 격자 구조 설계를 통해 재료 사용을 최소화하면서도 필요한 강도를 유지할 수 있습니다. 로봇의 무게가 줄어들면 더 빠른 동작과 증가된 적재 하중 등 직접적인 성능 향상으로 이어지며, 에너지 효율 또한 높아집니다.
- 성능 최적화 : 복잡한 내부 채널 설계를 통해 냉각 효율을 극대화하거나, 유체 흐름을 최적화하는 등 기존 방식으로는 불가능했던 기능적 성능 향상을 이룰 수 있습니다.
산업용 3D프린팅의 경제성 분석: 비용, MOQ, 그리고 설계 유연성
3D프린팅 기술, 특히 3D프린팅서비스기업을 통한 주문제작은 로봇 개발 및 생산의 경제성을 크게 개선합니다.
- 초기 투자 비용 절감 : SLA 3D프린팅은 별도의 금형이 필요 없어 초기 투자 비용을 획기적으로 줄여줍니다. 특히 부품 종류가 다양하고 수량이 적은 맞춤형 로봇 제작에 있어 단가 상승을 억제하는 효과가 뛰어납니다. 한 예로 영국의 Labman Automation사는 3D프린터를 활용해 고객 맞춤형 로봇 부품을 직접 생산함으로써, 외주 제작 대비 비용을 약 75% 절감하는 효과를 얻었습니다.
- MOQ 1개, 유연한 소량 생산 : 최소 주문 수량(MOQ)이 1개부터 가능하므로 필요한 만큼만 생산하는 유연한 소량 맞춤 생산이 가능합니다. 프로토타입 1개를 만들거나, 특정 고객을 위한 맞춤형 로봇을 단 몇 세트만 생산해야 할 때 이는 엄청난 이점입니다. 대량생산 전, 시장 반응을 보기 위한 파일럿 생산에도 최적화되어 있습니다. 또한 제조 단위가 유연해지면서 대량 맞춤화(mass customization)도 가능해져, 각 고객의 요구에 최적화된 로봇 부품을 각각 별도로 생산하는 것도 현실화되고 있습니다.
- 신속한 설계 변경 및 유지보수 : 로봇 개발 과정에서 빈번하게 발생하는 설계 변경에 신속하게 대응할 수 있습니다. CAD 데이터만 수정하면 즉시 새로운 부품을 출력할 수 있기 때문입니다. 이를 통해 기업은 디지털 부품 라이브러리를 구축하고, 필요시 최신 버전의 개선된 부품을 즉시 생산하여 유지보수에 활용함으로써 다운타임을 최소화할 수 있습니다.
수량에 따른 비용을 비교해보면, 수백 개 미만의 소량 생산 구간에서는 금형비가 없는 SLA가 사출 성형보다 부품당 단가가 낮습니다. 글룩과 같은 대량생산 SLA 팩토리 시스템은 처리량 증대와 공정 자동화를 통해 부품당 비용을 낮춰 중량 생산 영역에서도 경쟁력을 확보하고 있습니다.
로봇 부품의 대량생산을 향한 과제와 솔루션
산업용 3D프린팅 기술이 로봇 산업의 최종 부품 대량생산에 본격적으로 적용되기 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 합니다. 가장 중요한 것은 엔지니어링 레진의 장기적인 동적 내구성 확보입니다. 반복적인 하중을 받는 부품의 경우, 피로, 크리프(creep), 충격에 대한 저항성이 기존 엔지니어링 플라스틱 수준에 도달해야 합니다.
또한, 대량생산 시의 비용 경쟁력은 재료비 절감, 프린팅 속도 향상, 그리고 생산 자동화를 통해 확보할 수 있습니다. 자체적으로 대규모 3D프린팅 설비를 구축하는 것은 막대한 초기 투자 비용을 요구하지만, 대량화된 3D프린팅 서비스 시스템을 이용하면 합리적인 비용으로 높은 처리량과 효율적인 재료 활용의 이점을 누릴 수 있습니다.
SLA 3D프린팅은 맞춤형 부품 제작, 신속한 프로토타이핑, 복잡한 설계 구현 측면에서 이미 로봇 산업에 혁신적인 가치를 제공하고 있습니다. 이제 기술의 발전과 함께 소량 및 중량 대량생산의 가능성까지 열리고 있습니다.
GLUCK은 대량생산이 가능한 산업용 3D프린팅 서비스 기업입니다.
작은 아이디어를 반복 가능한 생산성으로 전환해, 현실 가능한 제조 솔루션을 제공합니다.
향후 소재 과학의 발전, DfAM 원칙의 보편화, 그리고 경제성 확보 노력이 결실을 맺는다면, SLA 기술은 미래 로봇 제조 생태계의 핵심적인 역할을 수행하며 더 지능적이고 유연한 고성능 로봇 시스템의 등장을 가속할 것입니다. 로봇 산업의 제조 혁신, 글룩과 함께 시작할 수 있습니다.
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Revolutionizing Robotics: How Industrial SLA 3D Printing Enables Scalable, Flexible Manufacturing
In the world of robotics and humanoid development, there’s a growing need for low-volume, custom-manufactured parts—whether it’s exterior casings or internal components. Traditional manufacturing methods like injection molding or CNC machining often fall short in this scenario due to high tooling costs and the need for large production runs.
This is exactly where industrial SLA (Stereolithography) 3D printing steps in as a game-changing alternative. Offering unmatched design flexibility and cost efficiency, SLA printing enables on-demand production—starting from just a single unit—and supports rapid iteration without compromising on quality.
Today, additive manufacturing and robotics are emerging as complementary technologies, with a global surge in efforts to integrate the two. In this article, we’ll explore how SLA 3D printing is transforming the robotics and humanoid industries by offering unprecedented precision, customization, and scalability.
Why SLA 3D Printing is Ideal for Robotics Manufacturing
SLA 3D printing works through vat photopolymerization—using UV light to selectively cure liquid photopolymer resin layer by layer. Among all additive manufacturing techniques, SLA is widely recognized for its exceptional precision and superior surface finish, making it particularly suitable for robotic applications.
Key Advantages:
- Ultra-High Precision and Fine Detail
SLA delivers dimensional accuracy typically within ±0.05mm to ±0.15mm—essential for producing complex components like miniature gears, sensor mounts, and intricate end-effectors with absolute reliability. - Smooth Surface Finish
SLA-printed parts boast near-injection-mold quality surfaces without extensive post-processing. This is ideal for visible or aesthetic components such as outer casings or robot "shells." - Freedom of Design for Complex Geometry
SLA allows engineers to create intricate internal channels, lightweight lattice structures, and organic shapes—far beyond the limitations of subtractive methods. - Isotropic Mechanical Properties
SLA parts exhibit relatively uniform mechanical strength across all axes (X, Y, Z), making them dependable in unpredictable operational environments.
Prototyping to Production: Real-World Applications in Robotics
SLA has evolved from a prototyping tool to a viable solution for producing functional parts in working robots and humanoids.
Key Use Cases:
- Custom Grippers, End-Effectors & Tooling
Engineers can quickly produce application-specific tools that increase robot flexibility and operational efficiency—especially in high-mix, low-volume settings. - Jigs & Fixtures
SLA-printed alignment tools and fixtures enhance precision and repeatability during assembly, welding, and inspection processes—helping minimize downtime. - Housings & Enclosures
Custom SLA parts can securely house sensors, controllers, and wiring, providing protection and tight integration in both industrial and collaborative robots.
As humanoid robots become more complex—incorporating multiple joints, sensors, and dynamic balancing systems—the need for lightweight, strong, and precisely tailored parts becomes critical. SLA excels at producing skeletal structures, joint components, and even customized “robot skin” with outstanding surface quality and mechanical performance.
With the development of engineering-grade SLA resins, SLA is increasingly used for load-bearing parts, gear systems, and durable outer shells—not just prototypes.
DfAM: Design for Additive Manufacturing—Unlocking Full Potential
DfAM (Design for Additive Manufacturing) is about designing with the strengths of 3D printing in mind, rather than adapting traditional manufacturing designs.
In robotics, DfAM applied to SLA offers transformative benefits:
- Part Consolidation
Combine multiple components into a single part to reduce assembly time and labor. This leads to stronger, more durable assemblies and faster product development cycles. - Lightweighting
Using topology optimization and internal lattice structures, engineers can reduce material use while maintaining strength—improving robot agility, payload capacity, and energy efficiency. - Functional Optimization
Incorporate complex internal channels for thermal management or fluid dynamics that would be impossible with traditional methods.
The Economic Case for SLA in Robotics Manufacturing
Partnering with a 3D printing service company specializing in SLA allows robotics teams to scale faster and more affordably.
- Reduced Initial Costs
SLA requires no tooling, drastically lowering upfront investment—especially valuable in low-volume, high-mix production scenarios. - For example, UK-based Labman Automation reduced production costs by up to 75% by using in-house SLA printers for custom robotic parts.
- MOQ of 1—Flexible Production
SLA supports true on-demand manufacturing, making it ideal for prototyping, pilot runs, or even producing just a few units for specific clients. - Fast Iteration and Maintenance
Design changes? Simply update the CAD file and print. Companies can build digital part libraries and produce the latest version of any part as needed—minimizing downtime and enhancing responsiveness.
In fact, for production volumes under a few hundred units, SLA often delivers a lower per-part cost than injection molding—especially when mold costs are factored in. 3D printing service companies like GLUCK are further reducing costs through high-throughput 3D printing smart factory systems and automated post-processing workflows.
Challenges and Solutions for Scaling SLA in Robotics
To fully realize SLA’s potential in end-use, high-volume production, the following challenges must be addressed:
- Material Durability Under Stress
Engineering resins must achieve long-term resistance to fatigue, creep, and impact—on par with traditional thermoplastics. - Production Cost Efficiency
Through faster print speeds, material innovation, and production automation, SLA can remain cost-competitive at scale without sacrificing quality.
Rather than investing heavily in internal infrastructure, robotics companies can partner with large-scale 3D printing service companies to access production-grade capabilities at a fraction of the cost.
SLA 3D printing is already revolutionizing robotic manufacturing—from prototyping to functional part production. As material science progresses, DfAM becomes mainstream, and economies of scale improve, SLA will play a central role in building the next generation of agile, intelligent robots.
GLUCK is an industrial 3D printing service company specializing in scalable SLA manufacturing. From rapid prototyping to full production, GLUCK transforms ideas into manufacturable, cost-efficient solutions—ready for deployment.
If you're building the future of robotics, start manufacturing with GLUCK’s 3D printing smart factory today.
📩 Inquiries & Consultation: support@glucklab.com
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