새로운 CAD/CAM 도구로 적층 제조 설계 프로세스 가속화

제조 엔지니어링: Autodesk의 최신 PowerMill 2019 업데이트는 새로운 추가 플러그인 모듈을 추가합니다. 이 "고속" 적층 제조 시스템과 작동 방식을 설명할 수 있습니까?

클린턴 페리: PowerMill 2019는 일반적으로 DED(Directed Energy Deposition)로 알려진 고속 적층 공정을 프로그래밍하기 위한 전용 도구 모음을 제공합니다. DED 프로세스는 전원(일반적으로 레이저, 아크 또는 전자빔)을 공간의 한 지점에 집중시킬 수 있는 CNC 공작 기계 또는 산업용 로봇을 사용합니다. 동시에 [금속 분말 또는 와이어 형태의] 재료가 '핫스팟'으로 공급됩니다. 전원이 재료를 녹게 하여 용융 웅덩이를 형성합니다. 이 웅덩이를 움직이면 3D 모양을 만들 수 있으며 고도로 통제된 방식으로 만들 수 있습니다.

파우더 베드 3D 프린터에 익숙한 사람들은 믿을 수 없을 정도로 복잡한 3D 형태를 생산할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 기반 기술은 재료 증착 속도와 생산할 수 있는 부품 크기 측면에서 제한적임을 의미합니다. 이러한 제한은 특정 산업 및 응용 분야에서 이러한 형태의 적층 제조 채택에 영향을 미쳤습니다.

이에 비해 DED 공정은 더 높은 전력 수준과 재료 흐름 속도를 사용하므로 증착 속도가 상당히 높아져 부품을 더 빨리 제작할 수 있습니다. 또한 CNC 기계와 로봇이 제공하는 더 큰 작업 영역은 DED가 훨씬 더 큰 부품을 만들 수 있음을 의미합니다. 이러한 두 가지 주요 기능으로 인해 DED는 항공 우주, 발전 등과 같은 산업에서 일반적으로 볼 수 있는 대규모 구성 요소를 생산하는 비용 효율적인 솔루션입니다.

DED 공정을 구동하려면 국부적인 과잉 제작을 피하면서 재료가 증착되는 방법과 위치를 정확히 제어하는 ​​고도로 전문화된 도구 경로가 필요합니다. PowerMill 2019에서는 제조업체가 DED의 잠재력을 활용할 수 있도록 증착 전략을 생성, 제어 및 시뮬레이션하기 위한 전용 도구 모음이 제공됩니다.

나: 순수 CNC 또는 기존 적층 시스템에 비해 하이브리드 유형 CNC/AM 기계가 제공하는 장점은 무엇입니까?

페리: 대부분의 주류 CNC 공작 기계 제조업체는 적층 및 절삭 기술을 모두 제공할 수 있는 하이브리드 기계를 제공하기 시작했습니다. 몇 가지 분명한 이점이 있습니다. 단일 하이브리드 공작 기계는 바닥 공간을 덜 차지하고 부품 설정 시간을 단축하며 인적 오류의 위험을 최소화합니다. 그러나 실제 이점은 훨씬 더 근본적입니다.

별도의 추가 및 감산 워크플로를 사용하면 일반적으로 정밀 밀링을 위해 CNC 기계로 전송하기 전에 부품이 완전히 증착됩니다. 이는 하이브리드 머신으로도 달성할 수 있지만 유연성이 향상되면 두 프로세스를 다른 방식으로 결합할 수 있습니다.

예를 들어, CNC 밀링 중요 형상 전에 부품이 부분적으로 증착될 수 있습니다. 그런 다음 부품이 완료될 때까지 빌드 및 절단 단계가 교대로 진행됩니다. 이러한 방식으로 기술을 결합하면 하이브리드 기계가 별도의 기계로 생산할 수 없는 부품을 생산할 수 있습니다.

이에 대한 주목할만한 예는 최근 Autodesk의 UK Advanced Manufacturing 시설에서 선보였습니다. 이곳에서는 Hamuel Reichenbacher HSTM 150 HD 하이브리드 기계가 손상된 항공우주 압축기 디스크를 수리하는 데 사용되었습니다. 이 프로세스는 레이저 및 분말 형태의 DED를 사용하여 가공된 재료를 대체하기 위해 티타늄을 증착하기 전에 디스크에 있는 블레이드의 손상된 팁을 CNC 밀링으로 시작했습니다. 마지막으로 기계는 매우 정확한 프로빙을 사용하여 초과 재료를 측정하고 CNC 밀링하여 기존 재료와 새 재료를 거의 완벽하게 혼합했습니다.

나: 새로운 PowerMill Additive 시스템은 3축 및 5축 가공 시스템과 로봇을 모두 대상으로 합니다. CNC와 함께 사용하거나 로봇과 함께 사용하면 어떻게 다릅니까?

페리: 공구 경로 생성에 관한 한 차이점은 없습니다. PowerMill의 추가 도구 경로는 CNC 공작 기계 또는 로봇에서 실행할 수 있습니다. 다음과 같은 응용 프로그램을 지원하기 위해 다양한 추가 전략이 제공됩니다.

• 완전한 프리즘 모양을 만들기 위한 2D 도구 경로 만들기
• 3축 또는 5축 전략을 만들어 기존 부품에 현지화된 기능을 추가합니다[예:항공기 엔진 케이스 측면에 러그 추가].
• 3축 또는 5축 모션을 생성하여 부품에 완전히 또는 국부적인 영역에 코팅을 추가합니다[예:높은 수준의 마모를 경험하는 부품에 내마모성 코팅을 추가].

추가 전략은 빼기 공구 경로를 생성하는 데 사용되는 것과 동일한 인터페이스에서 생성됩니다. 즉, PowerMill의 도구 경로 편집 도구를 사용하여 최적화할 수 있습니다. 또한 PowerMill을 사용하면 레이저 출력, 분말 유량 및 가스 유량과 같은 주요 공정 매개변수를 지점별로 편집할 수 있습니다.

공구 경로가 생성 및 최적화되면 CNC 공작 기계/로봇의 가상 쌍을 사용하여 시뮬레이션할 수 있으므로 축 반전 및/또는 초과 이동과 같은 문제가 있는 기계 동작을 식별하고 방지할 수 있습니다.

마지막으로 PowerMill을 사용하면 열 및 응력 관련 검토를 포함하여 전체 빌드 프로세스에 대한 보다 심층적인 분석을 위해 도구 경로를 Autodesk Netfabb 시뮬레이션으로 내보낼 수 있습니다. 이를 통해 제조업체는 제작 과정에서 좋은 부품을 생산할 수 있다는 확신을 갖게 됩니다.

나: 어떤 고객 또는 어떤 산업 또는 애플리케이션이 시스템을 사용하고 있습니까?

페리: AM은 항공 우주, 석유 및 가스, 금형 및 금형, 발전, 모터 스포츠 및 해양을 포함한 많은 산업에 상당한 이점을 제공합니다. 로테르담 항구는 세계에서 가장 분주한 운송 허브 중 하나이며 유지 관리가 필요한 대형 선박의 중심지입니다. 상업용 화물선이 교체 부품을 기다리며 부두에 좌초된 경우 손실된 비즈니스에 문자 그대로 수백만 달러의 비용이 들 수 있습니다. 전통적인 접근 방식은 전 세계 주요 위치에 창고를 짓고 필요한 경우에 대비하여 예비 부품으로 채우는 것이었습니다.

RAMLAB [Rotterdam Additive Manufacturing Lab] 팀은 필요할 때 언제 어디서나 필요할 때 교체 부품을 생산하기 위해 DED 및 하이브리드 제조를 사용할 가능성을 인식했습니다.

그들의 첫 번째 프로젝트는 직경이 1.5미터 이상이고 400kg 이상의 재료를 투입해야 하는 청동 합금 프로펠러를 만드는 것이었습니다. 완성된 프로펠러는 철저한 테스트를 거쳐 정부 당국으로부터 항해에 적합하다는 인증을 받았습니다. 이는 세계 최초로 적층 가공된 프로펠러입니다! 이러한 방식으로 부품을 생산함으로써 RAMLAB은 화물선의 서비스 중단 시간을 줄일 수 있습니다. 수백만 달러의 지연을 방지할 뿐만 아니라 재고가 가득 찬 창고 네트워크가 필요하지 않습니다.

나: 기계공이 기존 기계 가공을 위해 PowerMill 2019에서 찾을 수 있는 다른 새로운 기능은 무엇입니까?

페리: 이 소프트웨어에는 절삭 가공을 위한 몇 가지 개선 사항이 포함되어 있습니다. PowerMill은 수년 동안 5축 충돌 방지 기능을 제공해 왔습니다. 즉, 절삭 공구 어셈블리와 관련된 충돌 또는 아차 오류를 방지하는 공구 경로를 생성할 수 있습니다. 이전 릴리스에서 사용자는 다양한 회피 옵션 중에서 선택할 수 있었습니다. 선택은 가공되는 부품의 모양과 사용되는 전략에 따라 다릅니다. PowerMill 2019에는 모든 공구 경로 유형 및 모든 모델 모양에서 작동하는 새로운 '자동' 공구 축 틸팅 옵션이 포함되어 있습니다. 이를 통해 프로그래머는 안전한 5축 NC 코드를 더 쉽게 생성할 수 있으며 특히 5축 가공을 처음 접하는 사용자에게 적합합니다.

PowerMill의 Vortex 고효율 황삭 전략은 새로운 '재고에서' 옵션을 제공하도록 향상되었습니다. Autodesk의 어댑티브 클리어링 기능을 기반으로 가공되는 스톡 모양을 기반으로 오프셋이 있는 도구 경로를 생성하고 일반적으로 주기 시간을 단축합니다. 테스트에서 P20 코어 인서트는 새로운 '재고에서' 옵션과 이전 '모델에서' 공구 경로 유형을 사용하여 가공되었습니다. '재고에서' 옵션은 주기 시간이 33% 더 빨랐습니다.

ViewMill은 PowerMill의 스톡 시뮬레이션 도구입니다. 가공 공정의 어느 지점에서나 스톡의 사실적인 표현을 표시합니다. PowerMill 2019 출시와 함께 ViewMill에는 프로그래머가 부품의 가공되지 않은 스톡 분포를 보다 쉽게 ​​시각화할 수 있는 새로운 두께 음영 모드가 포함됩니다. 일련의 동적 슬라이더 막대를 통해 시뮬레이션 색상을 변경하여 완료된 표면을 즉시 식별할 수 있을 뿐만 아니라 남아 있는 재료를 제거해야 하는 영역 또는 가우징이 발생할 수 있는 국소 영역을 표시할 수 있습니다. 이러한 개선으로 프로그래머는 공작 기계에서 부품을 제거할 때 부품이 완전히 가공될 것이라는 확신을 가질 수 있습니다.

PowerMill 2019에는 제조업체가 작업을 예약하고 작업을 추적하며 CNC 기계 활용도를 모니터링할 수 있는 클라우드 기반 도구인 Autodesk Fusion Production으로 중요한 제조 데이터를 내보내는 기능도 포함되어 있습니다. Fusion Production을 통해 주요 프로젝트 이해 관계자는 제조 시설의 상태에 대한 주요 정보에 액세스할 수 있으므로 병목 현상을 식별하고 프로세스를 검토 및 개선하며 전반적인 장비 효율성을 극대화할 수 있습니다. 클라우드 기반 시스템인 Fusion Production을 사용하면 언제 어디서나 거의 모든 모바일 또는 데스크톱 장치에서 데이터에 액세스할 수 있습니다.

신규 출시

계측 개발업체인 Hexagon Manufacturing Intelligence(노스 킹스타운, RI)는 2018년에 예정된 두 개의 PC-DMIS 릴리스 중 첫 번째 릴리스가 포함된 회사 측정 소프트웨어의 PC-DMIS 2018 R1 업데이트를 출시했습니다.

PC-DMIS 2018 R1을 통해 사용자는 AutoFeature를 포인트로 변환하거나 평면, 원 및 실린더 AutoFeature에 사용할 수 있는 새로운 구성 및 치수에 대해 측정된 히트를 사용할 수 있다고 회사는 말했습니다. 각 히트를 벡터 포인트로 변환함으로써 최적 경로 기능을 사용하여 포인트 측정 순서를 향상하고 프로브 팁 변경 횟수와 전체 측정 시간을 줄일 수 있습니다. Q-DAS 추적에 대한 새로운 지원으로 PC-DMIS 데이터를 보다 쉽게 ​​분석할 수 있습니다. 새로운 QuickSet 컨트롤을 통해 사용자는 QuickFeature와 GD&T Selection을 모두 사용할 수 있으며 여전히 측정 전략을 수정할 수 있습니다.

Hexagon Manufacturing Intelligence의 계측 소프트웨어 제품 라인 관리자인 Ken Woodbine은 “PC-DMIS 2018 R1을 통해 사용자 '아이디어 센터'에서 가장 많이 요청된 항목을 추가하겠다는 약속을 이행합니다. “여기에는 그래픽 포인트 조작 기능과 '푸시 투 포인트(push-to-points)' AutoFeature 기능이 포함됩니다. 또한 업계 표준 Q-DAS 소프트웨어와의 통합을 도입하여 품질에 영향을 미치는 주요 프로세스 매개변수를 식별하고 추적할 수 있습니다.”

QuickFeature 측정의 향상된 속도를 통해 사용자는 한 번의 클릭으로 여러 원과 실린더를 생성할 수 있으며, 볼트 구멍 패턴에 최적화되거나 표면에 동일한 크기와 모양의 여러 피처가 포함될 때마다 최적화됩니다. 또한 이 시스템은 포인트 클라우드 검사를 위해 개선된 Flush 및 Gap AutoFeature 워크플로를 도입합니다.

Corel Corp.(Ottawa, ON)의 iOS 버전 CorelCAD Mobile은 이제 iPhone 및 iPad용으로 제공되어 기술 디자이너에게 이동 중에도 생산성을 높일 수 있는 CAD 기능을 제공합니다. iOS용 새로운 CorelCAD 모바일은 이제 사용자에게 Apple 장치와 Android 모바일 시스템에 대한 옵션을 제공하여 현장 사용자가 태블릿 및 스마트폰용 2D 디자인 및 주석 도구에 액세스할 수 있도록 합니다.

CorelCAD Mobile은 Windows 및 Mac용 CorelCAD 2018 데스크탑 응용 프로그램을 보완하도록 설계된 독립 실행형 CAD입니다. CorelCAD Mobile 가입자는 2D 그리기, 편집 및 3D 보기 도구 세트, 전체 주석 기능 등을 받습니다. 더 가벼운 기능 세트를 찾는 사용자를 위해 2D 및 3D.DWG 보기 및 기본 주석을 포함하여 간소화된 기능이 포함된 무료 버전도 제공됩니다.

CorelCAD Mobile은 사용자에게 이동 중에 아이디어를 스케치하고, 데스크탑과 모바일 간에 설계를 공유하고, 회의를 보다 효율적으로 만들고, 현장에서 도면에 주석을 달고, 필요에 따라 도면을 수정할 수 있는 기능을 제공합니다. 이 소프트웨어는 이제 Apple App Store의 iPhone 및 iPad와 Google Play Store의 Android에서 사용할 수 있습니다. 구독 가격은 월 $99.99 또는 $9.99입니다. 무료 단순 모드 버전도 있습니다.

Vero Software의 최신 WorkNC 2018 R1 CAM 소프트웨어 업데이트(영국 Gloucester 및 Tuscaloosa, AL)에는 새로운 WorkNC Designer "CAD for CAM" 다이렉트 모델링 CAD 시스템뿐만 아니라 새로운 로봇 모듈도 포함됩니다. WorkNC 브랜드 매니저 Miguel Johann에 따르면 로봇이 작업장에서 점점 보편화되면서 로봇에 오프라인 프로그래밍을 제공해야 할 필요성이 증가하고 있습니다.

Johann은 "WorkNC 2018 R1의 새로운 시뮬레이션 및 특이점 해결 도구는 사용자가 로봇이 제조 공정에 제공하는 막대한 이점을 최대한 활용할 수 있음을 의미합니다."라고 말했습니다. "예를 들어, 로봇 팔 끝에 있는 도구는 그라인더, 레이저 헤드, 용접 노즐 또는 엔지니어링 창의성이 생각할 수 있는 기타 도구가 될 수 있기 때문에 밀링의 한계에서 도구 경로를 자유롭게 합니다."

또한 로봇은 고정된 구성 요소와 움직이는 도구의 전통적인 방법 대신에 도구를 고정하고 부품을 그 주위로 이동할 수 있다고 Johann은 말했습니다. "하지만 로봇은 소프트웨어를 프로그래밍하는 것만큼 훌륭합니다. WorkNC 2018 R1의 최신 개발은 제조업체가 로봇 기술의 최첨단에 설 수 있도록 보장합니다."

WorkNC는 또한 트로코이드 가공 전략의 새로운 도구 지원을 포함하여 효율성과 성능을 향상시키는 파형 황삭에 통합된 새로운 기능을 가지고 있습니다.

소프트웨어 업데이트는 수석 편집자 Patrick Waurzyniak이 편집했습니다.