적층 제조(DfAM) 3D 인쇄 전략을 위한 설계

적층 제조를 위한 설계와 기존 제조를 위한 설계

전통적으로 CNC 밀링용 부품을 설계할 때 밀링의 제조사와 모델, 기능 및 작업량을 고려해야 합니다. 이러한 고려 사항은 모두 기계 중심인 반면 고공차 기능, 도구 변경 및 설정은 모두 부품 중심입니다.

기계 중심 대 부품 중심 고려 사항 외에도 CNC 밀링으로 제조 공정에 추가로 영향을 미치는 스핀들 속도, 재료 및 도구 유형과 같은 세부 사항이 있습니다. 복잡한 부품이 있는 경우 더 복잡한 기계에서 만드는 것이 더 쉽지만 그러한 기계는 더 비쌉니다.

CNC 밀링을 위한 설계는 부품 생산에 필요한 모든 작업과 해당 작업을 수행하는 데 필요한 관련 도구를 사전에 고려해야 합니다.

3D 프린팅을 위한 설계는 기존 제조와 몇 가지 유사점을 공유합니다. 3D 프린팅 디자인의 일부 측면은 프로세스에 따라 달라지고 일부는 프린터에 따라 달라집니다. 3D 프린팅은 덧셈과 뺄셈 프로세스이기 때문에 부품의 단면이 레이어별로 서로 겹쳐져 모델을 구성합니다. 작업 및 필요한 도구의 수는 한두 개로 단순화되어 CNC 작업을 시작하기 전에 일반적으로 필요한 도구 변경, 도구 간극, 설정 및 맞춤형 워크홀딩과 같은 작업 고려 사항을 제거합니다.

예를 들어, CNC 밀링으로 생산된 부품은 3가지 다른 절삭 도구, 2가지 설정 및 맞춤형 소프트 죠 세트를 사용하는 5가지 개별 작업으로 구성된 단일 작업으로 하나의 도구를 사용하여 3D 프린터로 생산할 수 있습니다. 추가 설정. 20개의 작업, 8개의 도구 및 4개의 설정이 필요한 부품에도 동일한 단순화가 적용됩니다. 이는 광범위한 디자인 기회를 제공하지만 디자인에서 고려해야 하는 제한 사항도 함께 제공됩니다.

중 적층 가공 가장 큰 장점은 복잡한 부품이 기본 부품만큼 간단하게 설정할 수 있다는 것입니다.

두 가지 다른 부품 디자인을 예로 들어 보겠습니다. 디자인 #1은 수직 구멍이 있는 단순한 부품이고 디자인 #2는 제조하기 쉽지 않은 각진 구멍이 있습니다.

밀링을 하는 경우 설계 #1은 간단한 가공 설정이 필요합니다. 디자인 #2는 더 복잡한 기계나 더 복잡한 고정 장치 설정이 필요합니다. 약간의 디자인 차이를 위한 완전히 다른 두 가지 가공 접근 방식.

3D 프린팅을 사용하면 두 가지 접근 방식이 필요하지 않습니다. 두 부품을 모두 3D 인쇄 소프트웨어로 보내고 인쇄를 누를 수 있습니다. 프린터가 모든 설정을 자동으로 수행하므로 기하학적으로 복잡한 부품을 간단한 부품으로 설정하는 데도 같은 시간과 노력이 소요됩니다.

DfAM에서 기하학적으로 복잡한 피처 분리

증착 기반 플라스틱 인쇄 공정의 단점 중 하나는 부품이 이방성이어서 인쇄 베드에 평행한 평면과 수직 축을 따라 재료 강도가 다르다는 것입니다. 포스트잇 더미처럼 생각하십시오. 표면을 가로질러 부수기는 어렵지만 재료의 신중한 조각 사이의 이음새에서 분리하기 쉽습니다.

따라서 적층 제조를 위한 설계에서는 부품의 인쇄 가능성뿐만 아니라 부품의 성능과 기능 요구 사항을 충족하는 방법을 고려하는 것이 중요합니다.

간단한 사면체 모양을 예로 사용하여 이를 요약할 수 있습니다. 이것의 첫 번째 반복은 기본 종류의 블록 모양입니다. 작동하지만 기본적으로 블록 CAD 모델과 같습니다. 이 단계에 도달하고 좋은 평가를 받고 인쇄를 누르는 것은 쉽습니다. 이것은 9시간 동안 인쇄되며 비용은 $12.63 USD입니다.

이 모델을 여러 번 복사하거나 수정해야 하는 경우 시간과 비용을 절약하기 위해 몇 가지 개선 사항을 적용할 수 있습니다. 중앙에서 많은 양의 재료를 잘라내지만 솔리드 블록 대신 리브가 있는 부품의 구조적 무결성을 유지함으로써 인쇄 시간을 줄일 수 있습니다.

해당 버전의 부품은 인쇄하는 데 6시간이 걸리고 $6.12 USD가 소요되지만 구조적 관점에서 이 부품은 등방성입니다. 부품에 하중을 가하면 레이어 선을 따라 전단될 수 있습니다. 따라서 우리는 이 부분의 요구사항을 재고할 필요가 있습니다.

우리는 이것이 큰 하중을 견뎌야 할 수 있기 때문에 강도에 관심을 기울이고 정사면체를 만드는 데 필요한 각도에도 관심을 갖습니다. 이러한 각도는 정밀해야 하는 복잡한 형상이며 부품은 이러한 빔에서 파손될 수 없습니다. 이 버전의 부품을 빠르게 반복하고 설계 측면을 수정하려면 6시간 이상 주기로 수정해야 합니다. 여기에서 3D 프린팅을 우리에게 유리하게 사용할 수 있습니다.

3D 프린팅을 사용하면 중요한 복잡한 구성 요소(이 경우 모서리)를 분리할 수 있습니다. 전체 형상을 보존하면서 다웰로 부품의 이방성 요소를 우회했습니다. 부품에 대해 변경해야 하는 사항이 있는 경우 각 모서리 단위는 30분 인쇄 작업이고 비용은 $0.50 USD이므로 필요한 경우 각 조인트에서 훨씬 빠르게 반복할 수 있고 크기를 변경하려는 경우 모서리를 다시 인쇄하지 않고 맞춤 핀을 교체하기만 하면 됩니다.

여기서 3D 프린팅은 기하학적으로 복잡한 기능을 분리했기 때문에 이 디자인에 완벽합니다. 이것이 적층 제조를 위한 설계의 핵심입니다. 설계의 어떤 측면이 레이어별 프로세스에 도움이 될 수 있는지 식별합니다. 이는 비용과 인쇄 시간에 영향을 미치고 워크플로 및 부품 기능을 개선하며 반복 및 수정을 더 쉽게 만듭니다.