TPU 소재를 활용한 소량 생산형 인솔의 내부 지지 구조에 관한 연구

이시창

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이시창 (동의대학교)

저널정보: 인제대학교 디자인연구소 Journal of Integrated Design Research Journal of Integrated Design Research Vol.17 No.2(Wn.42)

발행연도: 2018.6

수록면: 31 - 42 (12page)

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연구배경: 전 세계 신발산업은 단순 노동집약적 산업에서 점점 고부가가치화 양상으로 변화하고 있고 신발 생산 또한 맞춤형, 소량 생산 체계로의 변신을 꾀하고 있는 현실에 있어서 대규모 생산라인 없이 소규모의 생산공장에서 3D 프린터로 양산할 수 있는 보편적 인솔의 개발은 필수적이다. 이에 본 연구에서 금형을 통해서만 제작되는 기존 EVA 인솔을 대체할 수 있는 TPU 소재 인솔을 양산화할 수 있는 방안을 모색하고자 한다.
연구방법: 정확한 형상의 인솔 모델링을 진행하기 위하여 1단계로 기존 EVA 인솔을 3D 스캐너를 통하여 스캔 받는다. 2단계로 스캔 받은 인솔 3D 데이터를 실제 모델링에 활용할 수 있도록 Design X 소프트웨어를 사용하여 역설계를 진행하고 3단계로 Rhino와 Solidworks 소프트웨어를 활용하여 인솔 내부 지지 구조 샘플 모델링을 진행하고 샘플 모델링은 2D 내부 지지 구조 4종과 3D 내부 지지 구조 모델링 4종으로 총 8종 진행한다. 마지막으로 8종의 모델링 데이터를 FDM(FFF) 3D 프린터를 통하여 TPU 소재로 출력한다. 출력된 샘플을 경도계를 사용하여 경도테스트를 진행하고, 실착 테스트 후 설문 조사도 병행하여 정량적 정성적 테스트를 모두 진행하고 이를 바탕으로 결과를 도출하고자 한다.
연구결과: 평면적인 2D 내부 지지 구조 모델 4종과 입체적인 3D 내부 지지 구조 모델 4종에 대한 경도 측정 결과 양산형 EVA 인솔과 유사한 경도를 보여주는 것은 2D 내부 지지 구조 모델들이라는 것이 정량적 결과로 도출되었고, 또한 2D 내부 지지 구조 모델 중에서 기본적인 X형태의 지지구조가 출력하였을 때 인솔로서의 적합한 경도를 가지고 있었다. 또한 인솔의 기능성을 위한 위치별 경도에 있어서도 X형태의 지지구조가 인솔 생산에 적합함을 본 연구의 테스트 결과로 도출하였다. 그리고 웨어러블 제품인 만큼 제품 착용감 및 감성적 부분을 실착테스트를 통하여 평가하고 경도와 착용감의 관계성을 연구 결과로 나타내었다.
결론: 본 연구는 신발 산업 현장에 있어 대형 생산라인을 갖추지 않은 소규모의 신발 생산 업체에서도 3D Printer를 활용한 TPU 소재 인솔을 제작하여 활용할 수 있도록 인솔 제작에 따른 내부 지지 구조 최적 생성에 대한 방안을 제시하였다. 이를 통하여 TPU 인솔 제작 가능성을 높이고 기존 EVA 인솔을 대체할 수 있는 방안의 일부를 제시한 것에 본 연구의 의의가 있다고 하겠다.

Background: The global shoes industry is changing more and more to the drive for high value aspect from the basic labor intensive industry and the making shoes is attempting the customized and change to. The development of the there is no enormous production line, it can mass-produce with 3D printer in the small scale of the manufacturing plant universal leading is essential. Accordingly, the research aims to find ways to mass produce TPU material leaders to replace the existing EVA lead produced only through molds.
Methods: In order to proceed with accurate insole modeling, the original EVA insole is scanned through a 3D scanner in one step. In order to utilize the insole 3D data scanned in two stages, we use reverse design using Design X software to use it for actual modeling. We use Rhino and Solidworks software in three stages to carry out sample modeling of insole support structure. Four kinds of supporting structure and four kinds of 3D internal supporting structure modeling are carried out. Finally, eight kinds of modeling data are output to TPU material through 3D printer. The hardness test is performed using the hardness meter of the output sample, and the quantitative and qualitative test is conducted in parallel with the test after the test.
Result: The hardness measurement of the four model types of flat 2D internal support structure and the four model types of 3D internal support structure were found to show the hardness similar to that of mass production model. In addition, the test results show that the support structure in the form X is most suitable for leading production for the location and hardness by location. As it is a wearable product, it evaluates the product`s wear and sensitivity through the actual adhesion test and indicates the relationship between hardness and wear.
Conclusion: This study was performed internally by leading production of TPU material for small shoe producers who did not have large production lines in the shoe industry. This research is meaningful in that it suggested part of a way to increase possibility of TPU lead production and replace current EVA lead.

#인솔 #열가소성 폴리우레탄 #지지 구조 #3D 프린터 #Insole #TPU #Support Structure #3D Printer

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