의료장비업체의 ‘맞춤형 리니어 모션’ 구성요소 선택 가이드

의료 및 생명과학 장비를 설계하고 제조하는 것은 항상 까다롭다. 필요한 형태, 적합성 및 기능을 갖춘 리니어 모션 구성요소는 첨 단 의료장비에서 종종 중요한 부분이다. 대부분의 이러한 구성요 소는 표준제품으로 구현한다. 그러나 표준 리니어 모션제품이 작 동하지 않거나 잘 맞지 않아서 적절한 성능을 제공하지 못한다면 어떻게 될까? 의료·생명 과학 장비 제조업체 측면에서는 반드시 옵션을 선택해야 하며, 독창적인 요구사항에 맞는 솔루션을 제공 할 수 있는 리니어 모션 공급업체를 찾아야 한다. 이 기사는 맞춤 형 공급 업체와 협력하는 방법 및 맞춤형의 이점에 대해 언급한 다. 적절하게 지정된 리니어 모션 구성요소 및 시스템을 맞춤화 하면 설계 프로세스, 성능 및 총 소유 비용을 개선할 수 있다.

맞춤화를 두렵게 하는 요인

의료장비 및 생명과학 기술분야의 많은 장비 제조 업체는 리니어 모션 관점에서 그들의 설계구현을 위해 검증된 접근 방식을 취한 다. 그들은 제품의 새로운 디자인이나 업그레이드 부분에 대한 사양을 개발하고, 표준 또는 카탈로그 구성요소 또는 시스템에 가장 가까운 사양에 대해서는 리니어 모션 담당자와 문의를 통해 구매 하여 목적에 맞도록 최선을 다한다. 그러나 그들은 주문을 할 때 맞춤화 하는 것을 실제로 고려하지 않는다. 비용이 너무 많이 들거나 리드 타임에 너무 많은 비용이 추 가되는 것을 두려워한다. 맞춤화는 관리가 필요하다고 일부 OEM 들은 걱정한다. 특히 설계 품질 수준에 대한 관리가 자신의 손에서 벗어나는 것을 걱정할 수 있다. 많은 의료분야의 OEM이 리니어 모션에 대한 맞춤화를 시도하 지 않은 근본적인 이유가 있다. 상대적으로 소수의 공급업체만이 이를 제공할 수 있거나 제공할 의향이 있기 때문이다. 리니어 모션 제품 제조업체의 25%만이 진정한 ‘사양 시트에서 프로토타입 제 작’ 기능을 제공한다. 다른 공급업체는 너무 작아서 필요한 자원이 부족할 수 있다. 또는 너무 큰 경우는 대량 상품 생산 모델을 선호 한다. 그들은 맞춤형 프로젝트가 요구하는 시간과 자원의 투자 위 험을 감수하고 싶지 않을 뿐이다. 

맞춤화가 가능한 이유

의료 장비는 엄격한 특성을 요구한다. 리니어 모션 구성요소를 의 료·생명 과학 장비에 통합하려고 할 때 일반적인 요구사항에는 높은 강성, 최대 정밀도 및 위치 정확도, 부드러운 움직임, 매우 낮 은 변형과 같은 요소가 포함된다.

목적에 맞게 구현

디자인하거나 업데이트하는 특수한 장비에는 다른 크기, 새로운 모양, 특수 코팅 또는 비표준 재료가 필요할 수 있다. 맞춤화를 원 하는 OEM은 종종 정확도, 속도, 평탄도, 예압, 서비스 수명, 유지 관리 수준 또는 가격에 대한 특정 목표를 달성하는 제품 또는 시스템을 요구한다. 기성품의 리니어 모션 구성요소를 사용하는 경우, 해당 구성요 소를 중심으로 설계해야 한다. 이는 종종 다른 면에서도 선택을 과도하게 제한할 수 있다. 예를 들어, 어떤 표준 레일이나 캐리지 에 정착하면 정해진 유형의 모터나 컨트롤러 또는 특정 인코더 피 드백만을 사용해야 할 수 있다. 끝내는 최적화되지 않은 리니어 모션 솔루션이 되고 만다. 이는 결과적으로 실제로 필요하지 않은 제품의 기능들에 대해 추가 비용을 지불해야 한다는 의미이다. 대조적으로, 맞춤형은 사용자가 선호하는 프로세스 및 툴(tool) 아키텍처를 수용하도록 설계하는 것을 의미한다. 이는 품질, 성능 및 수익성에 대한 목표를 달성하는 결과를 낳는다.

전문가 디자인

맞춤화를 해야 하는 또 다른 이유는 ‘직접 수행’이 항상 최상의 결 과를 산출하지 않기 때문이다. 설계자는 리니어 모션 기술이 아니라 의료 장비의 전문가이다. 때로는 장비업체로부터의 자체 설계가 고객에게 허용될 수 없는 성능으로 제공된다. 예를 들어 과도한 진동, 불충분한 직진도, 과 도한 소음, 부적절한 베어링 크기, 부적절한 위치의 윤활 포트, 캐 리지 와이퍼 또는 스크레이퍼 부족 등으로부터 생성된 먼지에 인 한 고장 등이다. 이와 대조적으로 전문 공급업체는 전문적인 리니 어 모션 기술 노하우의 모든 이점과 함께 까다로운 의료 장비 애 플리케이션에 적합한 맞춤화 솔루션을 제공할 수 있다.

합리적인 리드 타임

맞춤형 작업이 과도한 지연을 의미하는 것은 결코 아니다. 표준 구성요소에 대한 간단한 조정은 놀라울 정도로 짧은 시 간이 소요된다. 물론 복잡성이 증가함에 따라 리드 타임이 길어 질 수 있다. 복잡한 맞춤형 프로젝트는 시작부터 프로토타입까지 12~16주가 소요될 수 있다. 그러나 맞춤화가 실제로는 전체 프로 젝트 일정을 단축할 수 있다. 무엇보다 설계 프로세스 중에 가능한 한 빨리 리니어 모션 공급 업체를 참여시키는 것이 중요하다. 사양을 완전히 알게 되면 공급 업체는 지연을 피하기 위해 노력할 수 있다. 예를 들어 특정 사양 에 적합한 구성요소 목록을 검토하고 설계·재료·제조·배송에 가 장 시간이 걸리는 것을 선택할 수 있다. 회사는 프로토타입을 신 속하게 완료하고 납품 기한을 준수하도록 노력할 수 있다.

낮은 총 소유비용

맞춤화는 생각보다 비용이 많이 들지 않을 수 있다. 사실, 많은 경 우에 추가 비용이 거의 또는 전혀 추가되지 않으며 실제로는 비용 이 절약된다. 확실히 표준 품에서 좋은 구성요소를 구입하는 것과 비교할 때 완벽한 맞춤형 리니어 모션 솔루션을 구입하려면 평균 15%의 프리미엄이 필요할 수 있다.  그러나 전체적으로 고려해야 한다. 올바른 공급업체와 함께 해 당 맞춤형 구성요소 또는 시스템은 특정 비용 및 성능 목표에 맞게 설계된다. 많은 경우, 설계 단계에서 값비싼 대가 피할 수 있으며 더 적은 실패와 더 길고 문제없는 서비스 수명 동안 우수한 성능을 제공한다. 결과적으로는 실제로 더 낮은 총 소유비용과 경쟁력 있 는 차별화된 우수한 의료 장비를 고객에게 제공할 수 있다.

확실한 품질 관리

표준 구성요소를 사용하여 스스로 리니어 모션 솔루션을 설계할 때 원하는 품질 수준을 보장하기 위해 자체 검사를 수행하는 것은 사실이다. 반대로 맞춤화 프로젝트에서는 리니어 모션 공급업체 가 맞춤형 제품을 위해 확실한 품질을 구축하고 품질 및 성능 검 증을 위한 테스트 수행을 신뢰해야 한다. 

가치가 있는 파트너십

단일 소스의 리니어 시스템 공급 업체를 피하는 대신, 많은 OEM 이 이러한 가치가 있는 유형의 파트너십을 환영한다. 맞춤형 단 계 솔루션에 관심이 있는 의료 장비 OEM은 연구 및 개발, 설계 및 엔지니어링 리소스를 자체 핵심 역량에 전념할 수 있다. 우수 한 리니어 모션 공급업체와 진정한 파트너십을 통해 상호 이익을 위한 장기적인 비즈니스 및 기술 로드맵에 대해 협력하여 제조 및 성능 개선 및 비용 절감 조치를 실현하기 위해 협력할 수 있다. 

맞춤화의 성공 사례

스위스에 본사를 둔 오랜 글로벌 공급업체인 SCHNEEBERGER는 맞춤형 디자인을 전문으로 수행해 왔다. 스테이지와 시스템은 항 상 맞춤화로 수행된다. 또한 다양한 표준 제품에서 가져온 구성요 소와 부품도 검증된 OEM 제품의 프로토타입 및 생산 모델에 사 용하기 위해 광범위하게 맞춤화 할 수 있다. 

• 성공사례1: DNA 시퀀싱
DNA sequencer 제조업체는 프로파일 가이드웨이를 선택할 때 일찍 회사와 상의했다. 초기 논의에서 OEM의 엔지니어는 장비 내부의 높은 습도가 생길 가능성과 솔벤트가 엎질러질 가능성이 있다고 언급했다. SCHNEEBERGER 리니어 모션 전문가들은 표 준부품의 적용 시에 부식으로 이어질 수도 있으므로 표준 품목이 부적절하다는 것을 깨달았다. 맞춤형 부식 방지 코팅이 된 모노 레일 가이드웨이를 제공함으로써 인클로저의 까다로운 환경에서 도 이러한 위험이 제거되었다.

• 성공사례2: 미세절제술(Microtomy)
마이크로톰(microtome)의 선두 제조업체는 최신 설계를 위 한 정밀한 움직임을 제공하기 위해 리니어 베어링이 필요했 다. 그러나 리니어 모션 공급업체의 표준 제품은 허용할 수 없 는 정도의 변형과 지정된 가속도를 달성하지 못했다. 그래서 OEM은 고유한 부품을 맞춤 제작할 수 있는 공급업체를 찾았다. SCHNEEBERGER는 특수 케이지 크리프 솔루션을 특징으로 하는 롤러 베어링을 맞춤화할 수 있었다. 결과 어셈블리는 요구되는 강 성 대 변형 및 사양 가속을 제공하는 것으로 입증되었다. 

• 성공사례3: 자동 진단
탁상형 자동 혈액 진단 시스템의 제조업체는 장치의 이젝터 장치 가 계획한 대로 작동하도록 하는 데 문제가 있었다. 여러 공급업 체의 다양한 프로파일 가이드웨이를 사용하여 테스트를 실행하 는 동안 약 절반은 원하는 대로 움직였고 그러나 다른 절반은 그 렇지 않았다. 아마도 이젝터의 독특한 디자인으로 인해 모든 표준 가이드웨이에 비정상적으로 나타났다. 이젝터 시스템 설계는 새 로 잘 진행되었다. 이를 변경하려면 재검증하고 재설계하는 데 감 당할 수 없는 노력이 필요하다. SCHNEEBERGER는 수직으로 잡 았을 때 이젝터 캐리지가 레일 위로 자유롭게 떨어질 수 있도록 하기 위해 미는 힘이 증가된 맞춤형 레일을 공급하고 있다.

리니어 모션 맞춤화의 미래

의료 기술이 발전함에 따라 모션에 대한 고정밀 제어는 항상 중요하다. 소형화에 대한 요구도 높아지고 있다. 그리고 예산 압박은 어디에나 있다. 주요 의료 장비 제조업체는 전문 설계, 최적화된 소유 비용, 주요 리니어 모션 구성요소에 대한 더 높은 성능 지수 를 갖춘 맞춤형 솔루션으로 점점 더 눈을 돌릴 것이다. 미래의 의료 장비 프로토타입에 적용될 수 있는 성공적인 맞춤 화 프로젝트에는 독창적인 스테이지 베이스 모양, 서로 다른 축에 대한 서로 다른 드라이브의 조합, 맞춤형 플렉스 케이블링 및 화 강암 또는 광물 주물 베이스 위에 통합 스테이지 조립이 포함된 다. 형태, 적합성 및 기능의 정확한 일치가 필요할 수 있는 최첨단 의료 장비 애플리케이션으로서 로봇 수술 장비, CRISPR 유전자 편집 기술, 보철 기구용 3D 프린터, 가상 현실 제어 장비 등이 해 당 될 수 있다. 점점 더 많은 의료 및 생명 과학 OEM이 독창적 제품을 위해 맞 춤형 리니어 모션 솔루션의 이점을 모색하고 있다. 이를 위해 공 급업체는 목표 성능, 전문적인 설계, 수용 가능한 리드 타임, 소유 비용 절감, 안정적인 품질, 가치 있는 파트너십과 같은 이점을 제공하기 위해 노력하고 있다.

자료제공: Schneeberger (www.schneeberger.com)