Autodesk on AWS를 활용하여 20% 더 가볍고 2배 더 강한 부품을 제공하며 사이클링을 혁신하는 SRAM

자전거 부품 제조업체인 SRAM은 전 세계 라이더에게 더 빠르고 재미있고 효율적인 사이클링 경험을 제공하겠다는 비전을 가지고 설립되었습니다. 이 회사는 창업 이래로 새로운 기술을 활용하여 회사의 경쟁력과 라이더 경험을 개선해왔습니다. SRAM은 Autodesk와 Amazon Web Services(AWS)의 도움을 받아 성능을 최적화하는 동시에 강력한 클라우드 컴퓨팅을 활용하여 설계 및 출시 시간을 단축하는 제너레이티브 설계 개념을 도입했습니다. SRAM은 제너레이티브 설계와 적층 제조(3D 프린팅) 기술을 결합하여, 더 적은 시간과 더 적은 리소스로 두 배 더 강하고 20% 더 가벼운 부품을 생산할 수 있게 되었습니다.

모든 유형의 자전거 부품을 생산하는 혁신적인 자전거 부품 제조업체인 SRAM은 모든 이를 위한 최고의 사이클링 경험을 창조한다는 하나의 목표에 집중하고 있습니다. SRAM의 산업 디자인 부문 글로벌 책임자인 Dhiraj Madura는 “저희의 목표는 고객, 최종 사용자 및 경쟁업체가 불가능하다고 생각했던 차세대 제품을 만드는 것입니다”라고 말합니다.

자전거를 더 빠르고 안전하게 만들고 라이더가 더 큰 목표를 추구하도록 유도하는 선구적인 제품 및 기능을 제공하기 위해, SRAM은 신소재와 고급 제조 기술을 사용하는 한편, 최근에는 AWS Advanced Technology 파트너 Autodesk의 도움을 받아 제너레이티브 설계의 개념을 도입했습니다.

제너레이티브 설계는 클라우드와 기계 학습을 활용하면서, 설계에서 제조에 이르는 전체 프로세스를 가속화하는 인공 지능의 한 형태입니다. 디자이너 또는 엔지니어가 성능 또는 공간 요구 사항, 재료, 제조 방법, 비용 제약과 같은 파라미터와 함께 설계 목표를 제너레이티브 설계 소프트웨어에 입력합니다. 그러면 이 소프트웨어가 솔루션의 가능한 모든 순열을 탐색하여 설계 대안을 신속하게 생성하고, 각 반복 실행을 통해 효과가 있는 것과 그렇지 않은 것을 테스트하고 학습합니다.

Autodesk는 제너레이티브 설계 기술의 선두 주자입니다. 검증된 Fusion 360 플랫폼은 컴퓨터 이용 설계(CAD), 컴퓨터 이용 생산(CAM), 컴퓨터 이용 공학(CAE), 인쇄 회로 기판(PCB) 소프트웨어를 AWS에서 제공하는 제너레이티브 설계 도구가 포함된 단일 플랫폼에 통합합니다.

SRAM은 강도나 성능을 희생하지 않으면서 무게를 줄이는 것을 목표로, 페달과 자전거를 연결하는 핵심 구조 부품인 자전거 크랭크 암에 초기 제너레이티브 설계 역량을 집중하기로 결정했습니다. 제너레이티브 설계를 적용하기 전에는 엔지니어와 디자이너가 모든 제품 요구 사항을 충족하기 위해 단일 3D CAD 모델에서 픽셀을 앞뒤로 조작하는 힘든 프로세스에 상당한 시간을 할애해야 했습니다. Madura는 “이제 Autodesk 제너레이티브 설계 기술과 AWS 클라우드 컴퓨팅을 활용하여 프로젝트 초기에 훨씬 더 많은 개념을 개발할 수 있게 되었고, 설계 팀에 프로토타입 제작 및 개선을 통해 검증하는 여러 솔루션을 제공할 수 있게 되었습니다. 촉박한 일정을 감안할 때 기존의 3D 모델링으로는 불가능했을 것입니다”라고 말합니다.

이 프로젝트는 기존 크랭크 암을 분석하는 것으로 시작되었습니다. SRAM의 엔지니어링 팀은 유한 요소 분석(FEA)이라는 가상 시뮬레이션을 실행하여 크랭크 암에 정적 응력을 가했습니다. 이 팀은 FEA를 사용해 최대 하중 상태에서 라이더가 페달에 서서 점프 후 착지하는 상황을 시뮬레이션할 수 있었습니다. Autodesk의 산업 전략 부문 선임 관리자인 Sean Manzanares는 “이 부분에서 처음으로 AWS와의 파트너십이 가져오는 이점을 확인할 수 있었습니다. 이러한 FEA 연구는 컴퓨팅 코어가 제한된 데스크톱 컴퓨터를 사용할 때와 달리, 몇 시간이 아닌 몇 분 만에 해결되었습니다”라고 말합니다.

이 정보를 바탕으로, 이 팀은 크랭크 암에 대한 기초적인 이해를 높이고 제너레이티브 설계 프로세스를 사용한 설계 방식을 탐색할 준비를 마쳤습니다. Fusion 360에 설계 파라미터를 입력함으로써 이 팀은 AWS의 슈퍼 컴퓨터 성능을 이용해 수백 가지의 다양한 설계 변형을 만들어낼 수 있었습니다. Manzanares는 “AWS를 사용하여 2만 건에 가까운 계산을 수행할 수 있었습니다. 각 제너레이티브 설계 연구마다 클라우드에서 최대 170개의 프로세싱 코어를 사용했으며 30분 이내에 결과를 얻었습니다. 종전에는 디자이너와 엔지니어로 구성된 팀이 최고의 디자인을 선택하기 위해 이렇게 많은 양의 반복 작업을 해낼 방법이 없었습니다”라고 말합니다.

각 설계 변형을 평가한 후 이 팀은 추가 탐색을 위해 가장 유망한 디자인을 선택했습니다. 여기에는 기존의 원래 크랭크 암에서 실행했던 것과 동일한 FEA 정적 분석을 실행하여 새로운 설계를 가상으로 검증하는 작업이 포함되었습니다. 다음 단계는 검증된 디자인을 가공하는 것이었습니다. 먼저 공정에서 잠재적인 문제를 방지하기 위해 실제 가공 작업을 시뮬레이션한 다음 추가 테스트를 위해 자전거에 설치할 수 있는 부품을 실제로 제작했습니다.

이 방식을 통해 무게와 성능이 최적화된 부품을 생산할 수 있었지만, SRAM의 궁극적인 목표는 적층 제조라고도 하는 3D 프린팅 기술로 생산할 수 있는 크랭크 암을 설계하여 혁신을 확대해나가는 것이었습니다. SRAM은 동일한 제너레이티브 설계 및 테스트 공정을 사용하여 원래 부품보다 두 배 더 강하고 20% 더 가벼운 부품을 생산했습니다.

SRAM의 선임 설계 엔지니어인 Will King은 “제너레이티브 설계는 라이더를 위한 성능 파라미터를 최적화할 뿐만 아니라, 새로운 아이디어를 시도하고 평가한 다음 폐기하거나 프로토타입 단계로 진행하는 개발 시간을 단축할 수 있는 도구입니다”라고 말합니다. “저희는 혁신 기업입니다. 부품으로 소비자에게 감동을 주고자, 계속해서 혁신 기술을 추가하고 더 나은 라이딩 경험을 제공하고 있습니다. 제너레이티브 설계는 이 목표를 더 빠르게 실현할 수 있도록 해줍니다.”