Artec Eva를 사용하여 Cerebra에서 맞춤형 3D 프린팅 어린이 헬멧 만들기

 

3D 스캐닝 및 프린팅을 사용하여 맞춤형 승마 헬멧을 만드는 데 필요한 뇌 관련 신경 질환이 있는 어린이를 돕는 데 주력한 한 영국 자선 단체.

Imogen은 다른 어린이들과 달리고 놀 수는 없지만, 말은 탈 수 있습니다. 뇌성 마비의 한 형태인 경련성 양측 마비로 11주 일찍 태어난 Imogen은 삶의 대부분을 휠체어에서 아니면 앉아서 보냈습니다. 승마는 Imogen에게는 커다란 기쁨이었습니다. 그녀는 또한 뇌수종을 갖고 태어나 뇌의 과도한 종창이 있었기 때문에 머리가 정상보다 넓어서 정확하게 맞는 승마용 헬멧을 찾을 수 없었습니다.

Imogen이 썼던 모든 헬멧은 너무 크고 말을 타는 동안 그녀의 눈 위로 떨어지거나 너무 작아 불편했습니다. 그녀의 어머니는 헬멧이 움직이지 못하도록 더 큰 헬멧 밑에 작은 헬멧을 쐐기로 고정해야 했지만, 얼마 지나지 않아 Imogen은 계속 심해지는 두통을 앓았습니다.

편안한 승마용 헬멧을 찾을 수 없었음에도 불구하고, Imogen의 스포츠에 대한 사랑과 헌신은 그녀의 참여로 이어져 그녀는 승마에서 두각을 나타내기 시작하였으며. 이로 인해 정확하게 그녀에게 맞는 헬멧을 찾는 것이 더욱 중요해졌습니다. 승마는 부상한 승마자의 응급실 입원율이 오토바이 타기, 축구, 스키로 인한 입원율보다 최대 400% 높은 위험한 활동입니다.

선택할 수 있는 것이 부족하다는 것에 좌절감을 느낀 Imogen의 어머니인 Catherine은 Cerebra에 의지했습니다. Cerebbra는 특별한 도움이 필요한 어린이를 위한 맞춤형 제품 제작에 대해 영국 전역에 알려진 자선 단체입니다. 영국 웨일스의 University of Wales Trinity Saint David에 있는 Cerebra Innovation Centre(CIC)는 100% 기부금으로 운영되는 조직으로 어린이를 인생의 게임으로 다시 돌아가게 하는 매우 기능적이고 혁신적이며 재미있을 뿐만 아니라 놀이터에서나 학교에서 그것들을 보는 다른 어린이들도 아주 종종 부모에게 자기들도 똑같은 것을 가질 수 있는지 물어보는 꽤 매력적인 제품을 개발하고 있습니다.

Cerebra Innovation Center의 디자인 엔지니어는 수두 치료를 받은 어린이들을 위해 이미 몇 가지 맞춤형 헬멧을 만들었습니다. Ross Head 박사는 이 모든 것이 어떻게 시작되었는지 설명해 주었습니다. "첫 번째 과정은 Artec Eva 스캐너를 사용하는 것이었는데, 그 스캐너의 기능을 보았을 때, 저의 마음은 그것을 작업에 활용하는 방법에 대한 아이디어로 스며들기 시작했고, 그때 생각이 떠올랐습니다! 그 아이디어는 맞춤형 헬멧을 만드는 것이었습니다.”

그는 이어서 “최종 디자인/생산 과정은 스캐닝, 금형의 3D 프린팅, 셸을 섬유 유리화하고 폴리스티렌 라이너를 CNC 가공하는 시너지를 떠올렸을 때 딱 들어맞았습니다”라고 말했습니다.

ATiC(Assistive Technologies Innovation Center)와 그 혁신 팀의 이사인 Ian Walsh가 Ross Head에게 Artec Eva를 처음 소개했습니다. 이에 앞서 ATiC는 Artec의 스캐너에 대한 프리젠테이션 중에 Artec의 최우수 공식 대리점인 Central Scanning의 3D 스캐닝 전문가와 상의했으며, 이때 ATiC는 Eva가 ATiC의 도구함에 없어서는 안 될 귀중한 도구라는 것을 알았습니다.

ATiC는 통합 리서치 센터로, 사용자 중심의 디자인 사고 및 전략적 혁신 도구를 건강 및 웰빙 내에서의 협업에 중점을 두고 실행에 옮깁니다.

ATiC는 최첨단 3D 프린터와 같은 다양한 고급 프로토 타이핑 기능과 함께 3D 스캐닝, 생체 역학 및 시선 추적과 같은 다양한 현실 캡처 기술을 활용합니다. ATiC는 또한 건강 및 복지 분야의 새로운 제품, 서비스 및 시스템을 혁신함으로써 많은 다른 자선 단체 및 단체를 지원하고 돕고 있습니다.

ATiC 팀은 지금까지 Cerebra의 Ross와 협업해 오면서 Artec Eva를 사용하여 3D 스캐닝을 제공하고 Imogen의 헬멧 개발을 혁신했습니다. 이 협업은 ATiC와 Cerebra 모두가 디자인과 제조 프로세스를 발전시키고 혁신시키려 하고 있기 때문에 많은 사람의 첫 번째 희망이 될 것입니다.

 

스캐닝하고 있는 Imogen과 Artec Eva

Artec Eva는 100% 안전한 구조형 백색광을 사용하는 경량 3D 스캐너로 빠르게 스캔하므로 어린이가 1분 미만 동안만 움직이지 않으면 스캔할 수 있습니다. 3D 스캔은 스캐너의 소프트웨어인 Artec Studio의 화면에 실시간으로 나타납니다. 그런 다음 스캔은 3D 프린팅 전에 처리되어 CAD 소프트웨어로 내보내집니다. CAD 소프트웨어에서는 어린이 머리의 오프셋을 만들고, 이를 통해 정확한 3D 모형을 위한 정밀한 치수를 계산해 완벽하게 맞는 헬멧을 만들어냅니다.

 

스캐닝하고 있는 Imogen과 Artec Eva

"Imogen은 Eva가 자신의 얼굴과 머리를 스캔할 때 호기심이 많았습니다. 그것은 전적으로 안전하였기 때문에 스캔이 진행되는 동안 Imogen이 몇 번 몰래 들여다보는 것은 문제가 되지 않았습니다. 그리고 그녀는 스캔 중에 움직이지 않는 것이 힘들지 않다는 것을 알았습니다. 힘들다고 생각하기 전에 이미 스캔이 끝났기 때문입니다"라고 Ross Head는 말했습니다.

 

Artec Studio 소프트웨어에서 Imogen의 실시간 Artec Eva 스캔

스캔을 마치고 이를 CAD로 내보낸 후 두 개 부분으로 된 모형이 만들어집니다. 그런 다음 Ross는 "내부 폴리스티렌 보호층은 CNC 가공을 위해 내보내며 셸 모형은 3D 프린팅(암컷) 주형을 만드는 데 사용됩니다. 일단 주형의 내부 표면이 매끄럽게 만들어지면 유리 섬유와 케블라 층이 에폭시 수지를 사용하여 쌓여서 매우 강한 외부 셸을 만듭니다"라며 헬멧 제작의 물리적 과정을 설명했습니다.

 

상업적으로 구매 가능한 헬멧(좌측)과 Cerebra의 맞춤형 헬멧(우측)을 들고 있는 Ross Head

결과적으로, 헬멧은 BSI(영국 표준 협회)의 승인과 인증을 받았으며, 이는 헬멧의 높은 보호 및 품질 수준을 입증하는 것입니다. 지금까지 ATiC은 Artec Eva로 스캔하여 Imogen을 포함한 두 명의 어린이를 위한 헬멧과 함께 세 개의 헬멧을 만들었습니다. 더 많은 헬멧을 작업 중에 있으며, Cerebra Innovation Centre는 다른 곳으로부터 헬멧에 대한 관심을 점점 더 받고 있습니다.

Ross Head는 결과물에 매우 만족해하며 "우리는 Eva 스캐너를 통한 작업의 시작 단계에 있을 뿐입니다. 우리는 각각의 어린이를 위한 맞춤형 제품을 만들기 때문입니다. Eva를 통해 우리는 어린이에 대한 정확한 측정치를 사용하여 필요한 물건을 만들 수 있습니다. 그래서 어린이가 그것을 쓰거나 그 위 또는 안에 앉을 시간이면 마치 장갑처럼 들어맞습니다. 자신에게는 맞지 않는다는 느낌으로 인생을 살아온 어린이에게 이런 종류의 완벽한 착용감은 단순히 꿈이 실현되는 것입니다"라고 말했습니다.

 

새 헬멧을 쓰고 처음으로 휠체어를 타기 전의 Ross Head와 Imogen

그는 이어서 "이번에는 헬멧이지만, 우리는 이미 Eva에 대한 수많은 적용 사례를 보고 있습니다. Eva는 우리가 필요로 하는 모든 정확성을 제공한다는 것을 알고 있기 때문에, 우리가 어린이들을 위해 이곳에서 활기를 불어넣는 것은 마음만 먹으면 할 수 있습니다"라고 말했습니다.

Cerebra는 맞춤형 헬멧 외에도 장애 아동을 위한 다양한 맞춤형 제품을 만들었습니다. 여기에는 어린이들이 떨어질 위험 없이 안전하게 공원에서 그네를 탈 수 있는 그네 안전벨트, 어느 정도 나이가 든 어린이가 안전하게 놀고 신체 운동을 할 수 있는 탄력 의자, 눈 위에서 유유히 미끄러지듯 갈 수 있는 장애 어린이를 위한 안전 좌석이 달린 썰매, 흔들 목마와 흔들 의자, 신체적 어려움을 겪고 있는 작은 어린이가 이동 중에도 건강한 자세를 취할 수 있게 해주는 GoTo 자세 지지 의자 등이 있습니다!

Cerebra의 확고한 신념은 어떤 어린이든 꿈을 꿀 수 있고, 나중에 그 꿈을 추구하고 이룰 수 있는 기회가 있어야 한다는 것입니다. 다른 사람의 한계를 자신의 것으로 인정하지 마십시오. 이러한 방향에서 Cerebra는 철인 3종 경기, 서핑, 산악 등반과 같은 행사에 참가하기 위해 특별한 도움이 필요한 어린이를 위한 모든 종류의 특수 장비를 디자인했습니다! 예를 들어, 지난 가을, Cerebra는 Imogen이 자신을 위해 Cerebra가 특별히 디자인한 4륜 산악 자전거를 타고 사우스 웨일스의 최고봉 정상까지 올랐을 때 그녀와 함께 갔습니다.

 

사우스 웨일스의 최고봉인 Pen y Fan 정상에 있는 CIC 팀과 Imogen

Imogen의 어머니는 "Imogen은 등반을 마쳤다는 사실에 매우 흥분했습니다.  그 애가 이런 모험을 할 수 있었던 것은 전적으로 Cerebra 팀 덕분입니다. Imogen은 뇌성마비를 앓고 있기 때문에 이런 일을 전혀 할 수 없었습니다. 그 애는 육체적인 활동에 참여할 수 없었던 아주 많은 시간이 있었으며, 그래서 항상 소외감을 느꼈습니다.  이런 일을 할 수 있다는 것은 그 애의 자신감과 자부심을 높이는 데 큰 도움이 됩니다”라고 말했습니다.

 

Imogen, 새로운 헬멧과 덮개, 그리고 가장 친한 친구와 함께!

그녀는 이어서 “Imogen은 새로운 헬멧을 정말 좋아합니다! 그 헬멧은 아주 편안하고 모양도 좋기 때문에 그 애가 하고 싶은 대로 놔두면 그 헬멧을 쓰고 오랫동안 계속 말을 탈 것입니다! Cerebra Innovation Centre는 그녀가 사랑하는 운동에서 경쟁할 수 있게 해주는 훌륭하게 보이는 헬멧을 만들었습니다! Cerebra 사람들은 심지어 Imogen의 가장 좋아하는 색깔의 실크(승마 헬멧 덮개)로 헬멧을 덮었습니다!"라고 말했습니다.