의료기기 전문업체 누바시브, 14개월 만에 적층제조기술 상용화 성공
의료기기 전문업체 누바시브, 14개월 만에 적층제조기술 상용화 성공
  • 엄재성 기자
  • 승인 2020.07.10 09:55
  • 댓글 0
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3D시스템즈와 협력으로 척추임플란트 ‘Modulus’ 출시

미국 샌디에고에 위치한 정형외과기기 제작회사인 누바시브(NuVasive)는 지난 2015년 적층제조(AM)의 가능성을 보았다. 이 회사는 복잡한 설계의 위상 최적화가 가능한 적층제조 기술이 척추설계와 의료기기 제조산업에서 새로운 길을 열 수 있다는 확신을 가졌다, 그러나 당시 그 회사에는 적층제조기술에 대한 경험이 있는 사람이 아무도 없었다.

누바시브는 적층제조 프로세스를 위해 서비스 및 제조 제공업체와 협력할 필요가 있다고 생각했다. 그 협업의 결과로 누바시브는 2017년 출시한 임플란트 라인인 Modulus®를 통해 불과 1년 만에 시장으로 진출하면서 적층제조의 장점을 빠르게 활용했다.

전문성 향상을 위해 3D시스템즈를 파트너로 선정

누바시브의 전략적인 혁신과 노력으로 회사는 단 14개월 만에 최적화된 적층제조 임플란트 제품군을 성공적으로 설계하고 시장에 출시할 수 있었다. 누바시브는 오하이오주 웨스트캐롤튼에 제조시설을 갖추고 있었으며, 이곳에서 전통적인 제조방식으로 생산을 하고 있었다.

적층제조기술은 기존 방식과 다른 또 다른 제조방식으로, 노동력 접근에 대한 새로운 도전이었다. 그들은 외부자문이 필요하였으며 적층제조기술 전문가를 선정하기 위한 몇 가지 기준을 마련했다. 그들에게 3D프린팅기술의 품질과 신뢰성은 가장 중요하였고 새로운 기기를 효과적으로 제조하기 위해 소프트웨어 지원이 필요했다. 마지막으로, 적층제조산업 내에서 높은 신뢰가 있으며, 누바시브와 함께 성장할 수 있는 파트너가 필요했다.

누바시브는 여러 단계의 철저한 검증을 통해 DMP(Direct Metal Printing) 기술과 애플리케이션 엔지니어 및 적층제조 전문가로 구성된 팀인 3D시스템즈를 선택하였으며, 그 결과로 Modulus를 상용화하는 데 성공했다.

대규모 초기투자 없이 3D시스템즈의 공정 및 기술 활용해 상용화 진행

Modulus® 임플란트 라인의 설계철학은 새로운 기술이 아닌 혁신적인 최종제품을 전달하기 위해 의미 있는 방법으로 신기술을 활용한다는 것이었다. 이를 통해 최적의 척추임플란트를 제공하는 것이 이 회사의 목표였다.

누바시브의 척추임플란트 'Modulus'. (사진=3D시스템즈)
누바시브의 척추임플란트 'Modulus'. (사진=3D시스템즈)

Modulus® 라인은 다공성 구조에 하중의 균형을 이루며, 각각의 독립적인 SKU는 방사선량 향상에 최적화되어 있다. 이는 구조나 기능적 목적에 부합하지 않는 과도한 소재를 제거하는 알고리즘 기반의 설계전략인 위상학적 최적화를 통해 달성되었다. 위상적으로 최적화된 부품은 강도에 악영향을 미치지 않고 무게가 가볍다. Modulus® 라인의 위상 최적화는 임플란트의 모든 형태와 크기에 걸쳐 더 나은 영상특성을 촉진하여 후속시술 중 골격융합을 보다 잘 볼 수 있게 해준다. 또한, 최적화된 격자구조는 완전한 다공성구조를 제공하여 뼈 성장 시 도움이 되는 환경을 조성한다.

누바시브의 제품 개발 책임자인 말릭은 “우리는 이전에는 할 수 없었던 일들을 도전하고 싶었다. 이 기기에는 단순히 새로운 기술을 활용하여 시장에 출시하는 것 이상의 것이 있다. 우리는 새로운 기술을 사용하여 환자의 임상결과 개선을 촉진했다”고 말했다.

누바시브와 3D시스템즈 두 회사는 다양한 방법으로 다수의 파일 반복을 생성했으며, 3D시스템즈의 제작기술, 소재 물성 및 잔류소재 제거에 대한 업계 핵심 전문지식을 제공했다.

말릭은 “3D시스템즈는 적층공정을 활용하는 데 큰 도움을 주며 우리와 협력했다. 많은 대화를 나눴고, 그 소통이 성공의 열쇠였다”고 말했다.

이 과정에서 누바시브는 3D시스템즈의 고객혁신센터(CIC)를 활용했다. 이 시설은 프리미엄하드웨어, 소프트웨어 및 재료와 함께 설계와 제조능력을 포함하는 토탈 적층제조 솔루션을제공한다. 애플리케이션 개발 및 프런트엔드 엔지니어링, 장비 검증, 프로세스 검증, 부품 검증 및 생산에 이르기까지 모든 것을 망라한 3D시스템즈의 CIC는 다양한 기업들이 적층기술을 통해 혁신을 가속화 할 수 있도록 지원하고 있다.

설계에서 생산에 이르기까지 누바시브는 대규모 초기투자를 하지 않고도 향상된 기능성의 측면에서 다양한 기술을 활용할 수 있었다.

두 회사는 또한 설계 최적화를 넘어 협력함으로써 적격 적층제조 워크플로우를 달성했다. 기존 방식으로 생산된 제품에 대한 FDA 인증이 있음에도 불구하고, 새로운 공정을 사용하는 것은 규제 문제를 야기했다.

말릭은 “누바시브는 FDA 인증의 정당성을 강화하기 위해 제조 재현성에 대한 3D시스템즈의 데이터를 활용하여 이러한 문제를 해결했다. 3D시스템즈에는 FDA 인증을 취득한 고객사례가 다수 있었고 인증 관련 문제를 지원하기 위한 사내 전문팀의 지원이 있었다”고 말했다.

3D시스템즈 DMP 기술 활용해 연구개발 시제품 제작

누바시브(NuVasive)는 현재 연구개발(R&D) 시제품 제작에 DMP 기술을 사내에서 사용하고 있다.

Modulus®라인을 상용화까지 가는데 약 14개월이 걸렸다. 기존 제조공정에 대비해 상당히 표준화된 시간표지만, 적층제조의 첫 적용에서 같은 페이스를 유지할 수 있었다는 점에서 큰 의미가 있다.

누바시브는 3D시스템즈의 DMP 기술을 활용했다. (사진=3D시스템즈)
누바시브는 3D시스템즈의 DMP 기술을 활용했다. (사진=3D시스템즈)

말릭은 “제품을 디자인하고 제작하는 것 외에 생산공정을 구축하는 것은 중요한 사업”이라며 “우리는 이 두 가지 모두를 개발할 수 있는 능력이 있다는 것을 자랑스럽게 생각하며, 시장에 출시하기 위해 데이터셋과정당성을 구축하는데 도움이 되는 3D시스템즈에 의존했다. 제품 제조와 구축에 있어 3D시스템즈는 공급 유연성을 제공하고 내부 또는 공인파트너를 통해 대량생산 주문을 이행하는 것은 물론, 고객이 지식 및 기술이전을 통해 자체시설에서 적층생산으로 전환할 수 있도록 지원했다”고 말했다.

누바시브는 사내에서 티타늄 소재로 3D프린팅 제조를 시작했으며, R&D 시제품 제작에 DMP 기술을 활용하여 생산공정을 지속적으로 개발하고 있다.

말릭은 “현장에서 그런 능력을 갖게 된 것은 우리에게 엄청난 발전이었다. 이제 우리는 확장 가능한 제조공정과 향후 지속적으로 개선 가능한 능력을 갖추게 되었다”고 말했다.


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