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교육용 적층 제조:UMass Amherst ADDFab

Dave Follette는 UMass Amherst의 ADDFab(Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility) 시설 책임자입니다.


적층 제조 산업은 지난 10년 동안 극적으로 변화했으며 교육의 적층도 마찬가지입니다. 이제 제 아이들을 포함한 학생들은 초등학교 때부터 3D 프린팅에 노출됩니다. 그러나 대부분의 초기 교육 기회는 학생들을 소비자용 프린터와 연결합니다. 제 목표는 3D 프린팅의 산업적 수준의 제조 능력을 학생들과 공유하여 학생들이 실제 세계에 적용하는 방법을 배우고 첨가제의 상업적 응용을 이해할 수 있도록 하는 것입니다.


점점 더 많은 회사에서 생산에 첨가제를 사용하고 있으며, 나머지 세계가 3D 프린터가 장난감용만이 아니라는 사실을 이해하기 시작하면서, 우리는 학생들에게 높은 생산성을 제공하는 프린터를 직접 체험할 수 있는 시설을 짓기 위해 노력했습니다. 품질, 산업 등급 부품.


저는 UMass Amherst의 생명 과학 연구소에서 ADDFab(Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility)를 운영하고 있습니다. ADDFab은 여러 프린터와 프린터 기술을 갖춘 완전한 디지털 설계 및 적층 제조 연구소입니다.




ADDFab의 프린터는 대부분 학부생이나 연구를 하는 대학원생이 운영합니다. 프린터는 모두 매사추세츠 생명 과학 위원회(MLSC) 연방의 보조금으로 구입했습니다. 우리는 특정 프린터 제조업체에 얽매이지 않고 이해 충돌 없이 다양한 회사 및 조직과 협력하여 추가 교육 및 기술을 발전시킵니다.


고급 3D 프린터 연구소와 함께 제공되는 광범위한 잠재력을 감안할 때 우리는 세 가지 주요 영역에 노력을 집중하려고 합니다.


훌륭한 부품 디자인 및 인쇄


우리의 가장 일반적인 서비스는 산업 등급 부품을 설계하고 인쇄하는 것입니다. 우리는 나일론-12, 스테인리스 스틸, 섬유 강화 폴리머 및 UV 경화 혼합 재료를 포함한 다양한 3D 프린팅 재료를 사용합니다. 다양한 옵션을 통해 캠퍼스와 지역에서 거의 모든 적층 제조 요구 사항을 충족할 수 있습니다.




당사 프린터 라인업에는 Markforged Onyx One 및 Mark Two가 포함됩니다. 실험실에 합류하여 5개의 서로 다른 소프트웨어 인터페이스를 사용하여 각 프린터와 작업할 때 눈이 번쩍 뜨였습니다. Markforged의 웹 기반 Eiger는 지금까지 내가 가장 좋아하는 것입니다. Markforged 프린터에 대해 제가 정말 좋아하는 또 다른 점은 "예열"되고 정말 빨리 인쇄를 시작한다는 것입니다. 다른 프린터는 설정 절차가 복잡하거나 헤드를 예열하거나 볼륨 또는 트레이를 만드는 데 몇 시간이 걸립니다. 따라서 빠른 프로토타이핑을 위한 탁월한 프린터입니다. 작동하기 쉽기 때문에 Markforged 프린터를 스스로 사용하는 다양한 학생들에게 편합니다. 따라서 그들이 새벽 2시에 프로젝트에서 작업하기를 원할 경우 몇 시간 안에 부품의 프로토타입을 만들 수 있고 필요하지 않습니다. 나를 기다리기 위해.


적층 제조 연구


ADDFab의 두 번째 초점 영역은 일반적으로 두 가지 범주로 분류되는 적층 제조의 기초 연구입니다. 첫 번째는 3D 프린팅에 가장 적합한 새로운 합금을 결정하기 위해 일반적으로 금속과 같은 재료에 중점을 둡니다. 기존 금속 합금은 다른 제조 공정에 최적화되어 있었습니다. 그렇다면 적층 제조 공정을 위해 합금을 최적화한다면 어떻게 될까요?


두 번째 연구 영역은 새로운 기하학 인쇄를 포함합니다. 격자는 이 연구의 주요 초점이며 고려 중인 다양한 개념이 있습니다. 우리의 기여는 기업이 원하는 지오메트리를 얻기 위해 사용 가능한 프린터 기술을 사용하는 방법을 이해하도록 돕는 것입니다. 이 작업은 과학이자 예술이며 일반적으로 완벽한 인쇄물을 얻기 위한 몇 가지 트릭을 개발해야 합니다.


가르침



ADDFab의 세 번째 주요 초점은 교육입니다. 우리는 적층 제조에 대한 학부 및 대학원 수업을 지원하고 학생들에게 이러한 기계를 사용하는 방법을 보여줍니다. 나 자신도 엔지니어로서 부품을 설계할 때 제조 프로세스를 이해하는 것이 필수적이라고 생각하며 학생들이 상용 적층 제조 도구의 기능(및 한계)을 이해하도록 돕고 싶습니다.


또한 업계 청중을 위한 실습 워크샵을 이끌고 이러한 고급 프린터 사용에 대한 실습 경험을 제공합니다. 우리는 종종 학생들이 수업의 일부를 광범위하게 도우도록 하여 업계 구성원들과 연결할 수 있는 기회를 제공합니다. ADDFab 동문 중 상당수가 자신의 경험을 활용하여 적층 산업에서 일했습니다.


최근 ADDFab 프로젝트


ADDFab의 현지 기업 지원은 COVID-19 전염병 동안 계속되었습니다. 최근 우리는 COVID-19 전염병을 돕기 위해 대량 생산 및 재사용이 가능한 호흡기를 개발하기 위해 오픈 소스 호흡기 프로젝트와 협력했습니다. 우리는 이러한 호흡 보호구의 금형 캐비티, 면 모델 및 다양한 구성 요소의 프로토타입을 도왔습니다. 이 프로젝트에서 학생 직원은 모든 프린터를 실행하고 3D 인쇄된 부품을 전달했습니다.




학문적 측면에서 우리는 최근 컴퓨터 과학 연구 프로젝트를 위한 비전자 센서를 만드는 임무를 받았습니다. 자택 대피령이 발효되면서 Markforged Onyx One과 Makerbot을 집에 가져와서 캠퍼스에서 보내는 시간을 줄일 수 있었습니다. 둘의 조합은 훌륭했습니다. Markforged Onyx 소재는 훌륭했지만 PLA가 딱 적당한 강성이었던 우리가 필요로 하는 헤어스프링에 대해서는 충분히 탄력이 없었습니다. 나는 부품의 일반적인 품질과 마감을 위해 Markforged를 선호했지만 두 프린터가 없었다면 프로젝트를 완료할 수 없었을 것입니다.


ADDFab의 미래


내가 해야 하는 학생 모집이 얼마나 적은지, 스스로 나를 찾아 연구실에 참여하고 싶어하는 학생이 얼마나 많은지 항상 놀랐습니다. 그들은 모두 첨가제에 정말로 관심이 있고 참여하기를 원하며 첨가제가 제조의 미래라는 것을 알고 있습니다. 우리의 목표는 학생, 캠퍼스 및 지역 사회에 3D 프린팅으로 할 수 있는 놀라운 일을 보여주는 것입니다. 물론 우리는 또한 사람들을 위해 훌륭한 부품을 제공하고 연구를 발전시키며 학생들이 적층 산업에서 훌륭한 기회를 찾도록 돕는 것을 정말 즐깁니다.



더 자세한 정보를 원하시면 Dave에게 [email protected]로 연락하거나 umass.edu.ials/addfab를 방문하십시오.



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