3D 프린팅 툴링이 프로토타이핑의 미래를 형성하는 방법

제조 세계에서 3D 프린팅의 역할에 대해 논의할 때 우리는 종종 적층 제조가 결국 전통적인 기술을 대체할 수 있는 방법을 고려합니다. 실제로 많은 AM 하드웨어 개발자는 CNC 기계 또는 사출 성형 시스템과 같은 것을 직접 대체하기 위해 기계를 효과적으로 마케팅합니다.

그러나 3D 프린팅은 CNC 가공, 사출 성형, 판금 제작, 압출 및 주조와 같은 기존 기술을 보완하는 데에도 사용할 수 있습니다.

그 이유는 AM 시스템(DMLS와 같은 산업용 금속 기술 또는 FDM 또는 SLS와 같은 플라스틱 기술)을 사용하여 이러한 프로세스를 위한 3D 인쇄 도구를 만들고 생산을 가속화 및/또는 개선하여 더 나은 결과를 제공할 수 있기 때문입니다.

이 기사에서는 3D 인쇄 도구가 프로토타이핑 및 소량 생산의 미래를 어떻게 형성하는지 살펴봅니다. 다양한 종류의 3D 인쇄 도구, 3D 인쇄 도구가 유용한 이유, 사용 가능한 재료에 대해 설명합니다.

3D 인쇄 도구 유형

툴링은 제조에 사용되는 다양한 고정, 지지 또는 성형 메커니즘을 설명하는 데 사용되는 포괄적인 용어입니다. 부품용 툴링은 하나 또는 여러 구성요소로 구성될 수 있으며 일반적으로 공구강과 같은 견고한 재료로 만들어집니다.

3D 프린팅은 여러 종류의 도구를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 일부 구성 요소는 다른 구성 요소보다 만들기 쉽고 일부 구성 요소는 고급 AM 장비로만 제작할 수 있습니다.

1. 금형

금형은 부품을 만들기 위해 재료로 채워지는 일종의 중공 용기입니다. 금형 제작은 일반적으로 기계 가공을 통해 이루어지지만, 3D 프린팅과 내열성 재료가 결합된 특정 부품에 대한 실행 가능한 옵션이 되고 있습니다.

인쇄된 주형은 사용할 준비가 되기 전에 광범위한 표면 연삭 또는 기타 표면 처리가 필요할 수 있지만 제작 속도는 프로토타입 회사에 큰 이점이 되고 있습니다.

독일 AM 회사 EOS에 따르면 "가장 복잡한 구조도 고품질로 짧은 생산 시간으로 생산할 수 있는 능력은 3D 프린팅이 ... 금형 제작에 분명한 이점을 제공한다는 것을 의미합니다."

2. 지그

지그는 제조 중 부품의 일관성을 개선하는 데 사용되는 맞춤형 워크홀딩 장치입니다. 일반적으로 절삭 공구의 움직임을 안내하고 제어하는 ​​데 사용됩니다.

3D 프린터는 일회성 부품에 대한 공정이 저렴하기 때문에 지그 및 고정 장치와 같은 맞춤형 품목을 제작하는 데 점점 더 유용해지고 있습니다.

3D 프린팅 지그 및 고정 장치 제조업체는 특히 프린팅이 사내에서 이루어지는 경우 리드 타임을 크게 줄일 수 있습니다.

3. 비품

고정 장치는 일반적으로 기계 가공과 같은 제조 중에 공작물을 고정하는 데 사용되는 맞춤형 워크홀딩 장치입니다. 지그와 달리 공작물은 일반적으로 제조 장비가 아니라 만들어지는 부품에 고유합니다.

지그와 고정 장치는 금속이나 TPU 또는 탄소 섬유 강화 나일론과 같은 엔지니어링 플라스틱으로 3D 인쇄할 수 있습니다.

4. 압출 다이

다이는 모양의 구멍이 있는 두꺼운 강판입니다. 압출 공정에서 재료가 다이 개구부를 통해 강제로 들어가고 다이의 구멍과 일치하는 단면을 가진 긴 부품이 생성됩니다.

금형과 마찬가지로 다이는 일반적으로 DMLS 및 SLM과 같은 공정으로 인쇄하기가 더 쉬워지는 강철과 같은 내열성 재료로 제조됩니다.

3D 인쇄 도구의 장점

등각 냉각 채널

사출 성형과 같은 공정에서 냉각 채널은 용융된 재료 주위에 냉각수를 주입하여 균일하게 냉각되고 경화되도록 하는 데 사용됩니다. 이는 성형 부품의 뒤틀림 및 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다.

일반 금형에서 채널은 더 복잡한 형상을 가공하기 어렵기 때문에 일반적으로 직선입니다. 그러나 3D 프린팅을 사용하면 부품의 각 영역이 냉각수의 영향을 동등하게 받을 수 있도록 부품의 윤곽을 따라가는 채널인 등각 냉각 채널을 생성할 수 있습니다.

금속 AM 전문가인 Desktop Metal에 따르면 "맞춤형 금형을 위한 등각 냉각 채널과 같은 복잡한 디자인과 내부 구조를 가진 부품은 제조 시간과 부품당 비용이 설계 복잡성에 반드시 의존하지 않는 적층 제조에 이상적으로 적합합니다."

빠른 제작

3D 프린팅은 최소한의 설정이나 준비 시간이 필요한 빠른 프로세스입니다. 이를 통해 툴링을 신속하게 생산할 수 있으며, 툴이 파손되거나 변경이 필요한 경우 즉시 툴링을 다시 사용할 수 있습니다.

3D 프린팅 툴링은 아직 초기 단계이고 대부분의 제조업체(또는 고객)가 선호하지 않지만 리드 타임 고려 사항이 다른 요소보다 우선시되는 래피드 프로토타이핑에서는 이미 중요해지고 있습니다.

3D 프린팅 툴링은 기존 프로토타이핑 프로세스의 속도를 확실히 높인다는 사실만으로도 프로토타입의 미래에 큰 영향을 미칠 것입니다.

저렴하고 효율적

툴링은 특히 여러 구성 요소가 필요하거나 설계가 특히 복잡한 경우 매우 비쌀 수 있습니다. 3D 프린팅은 복잡하고 복잡한 디자인을 단순한 디자인만큼 빠르게 제작할 수 있기 때문에 툴링 비용을 줄일 수 있습니다.

AM은 공작물에서 폐기물을 절단하지 않기 때문에 재료 사용 측면에서도 효율적입니다.

결국 프로토타입 단계에서 비용을 획기적으로 절감하는 해결 방법은 궁극적으로 프로토타입 프로세스에서 점점 더 큰 역할을 하게 될 것입니다.

3D 프린터 제조업체인 Markforged는 "제조업체가 프로세스에 사용되는 내구성 툴링의 10-50%를 3D 프린팅할 수 있는 것을 보고 있다"고 말합니다. 가공 부품은 80%입니다.”

다양한 프로세스에 사용할 수 있음

3D 인쇄된 도구는 다음을 포함한 여러 고유한 제조 공정에 사용할 수 있습니다.

• 다이 캐스팅
• 사출 성형
• 압출
• CNC 가공
• 판금 가공

최고의 AM 도구 자료

공구강

공구강은 까다로운 제조 응용 분야에 적합한 경강입니다. 경도 때문에 정확하게 가공하는 데 시간이 오래 걸립니다.

그러나 일부 금속 3D 인쇄 기술은 재료를 인쇄할 수 있으므로 사출 금형과 같은 3D 인쇄 항목에 대한 기회가 생깁니다. 산업용 AM 회사 EOS는 Maraging 강 및 공구강 1.2709를 포함하여 다양한 3D 인쇄 가능한 공구강 분말을 생산합니다.

인코넬

DMLS 및 SLM과 같은 프로세스를 사용하여 Inconel 니켈 합금으로 툴링을 인쇄할 수 있습니다. 인코넬은 고온에 강하여 성형 및 압출을 포함한 다양한 툴링 응용 분야에 적합합니다.

합성물

탄소 섬유 강화 나일론 또는 PEEK와 같은 복합 재료는 지그 및 고정 장치와 같은 3D 인쇄 도구를 만들 때 고강도 금속을 대체할 수 있습니다.

엔지니어링 열가소성 수지

3D 프린팅 회사인 Stratasys는 TPU, 강화 나일론 또는 ASA와 같은 고성능 FDM 재료로 특정 지그와 고정구를 만들 것을 권장합니다.

3ERP는 기계 가공, 적층 제조 및 기타 분야에서 다년간의 경험을 가진 신속한 프로토타이핑 전문가입니다. 무료 견적을 받으려면 저희에게 연락하십시오.