최고 수준의 CAD/CAM을 요구하는 고품질 부품

CAD/CAM 소프트웨어를 사용한 제조에서 영원한 질문은 빌더가 부품을 항상 더 빠르고 저렴하며 더 좋게 만들 수 있도록 돕는 방법입니다. 최신 CAD/CAM 소프트웨어 릴리스를 통해 개발자는 제너레이티브 디자인 기능, 자주 사용하는 작업 프로세스의 자동화, 적층 제조의 신흥 영역을 위한 더 많은 도구를 포함한 새로운 주름을 추가하여 제품을 계속 수정하고 있습니다.

또한 시뮬레이션은 가공 프로세스 중 치명적인 충돌을 피하기 위해 공작 기계 요소의 정확한 계산이 필요한 고도로 복잡한 다축 기계와 함께 훨씬 더 중요해졌습니다. 따라서 CAD/CAM이 내장된 시각화 기능을 제공하는 것이 매우 바람직합니다.

이러한 최신 트렌드 중에서 제너레이티브 디자인과 적층 제조가 빠르게 전면에 나서고 있습니다. 텍사스에 위치한 Siemens Digital Industries Software의 NX 제품 엔지니어링 수석 마케팅 이사인 Paul Brown은 "적층 제조, 새로운 재료 처리 기능, 향상된 기계 용량 및 성능을 위한 더 많은 애플리케이션을 계속해서 보고 있습니다."라고 말했습니다. "이는 CAD 기술에 대한 수요를 증가시켜 엔지니어가 새로운 설계를 탐색하고 새로운 제조 방법이 제공하는 기능과 유연성을 수용할 수 있게 해줍니다."

회사는 여전히 제조 주기를 통해 설계를 간소화하려고 합니다. Brown은 DFM(Design for Manufacturability), 설계한 것을 만들고 구축하는 능력에 대한 자신감을 높이기 위한 검사와 같은 분야에 지속적인 관심을 가지고 있다고 말했습니다.

생성적 접근

제너레이티브 디자인은 제조업체가 디자인 프로세스를 가속화하고 개선하는 데 도움이 되었습니다. 보다 효율적인 방식으로 부품을 설계하고 보다 쉽게 ​​제조할 수 있는 부품을 개발하는 것을 의미합니다.

비즈니스 전략 관리자인 Sanjay Thakore는 "제조업체가 더 나은 제품을 더 빠르고 저렴한 비용으로 제공해야 한다는 압박을 그 어느 때보다 가중되면서 반복, 오류 및 배송 시간을 줄이기 위해 설계 및 제조 프로세스를 연결하고 자동화해야 할 필요성이 중요해지고 있습니다."라고 말했습니다. 캘리포니아 San Rafael에 기반을 둔 CAD/CAM 소프트웨어 개발자인 Autodesk Inc.를 위한 Fusion 360 시장 출시 전략

Thakore는 Manufacturing Engineering 9월호에 실린 인터뷰에서 “산업 융합과 새로운 제조 기술의 결합은 새로운 자동화 기회를 창출하고 있습니다. "복잡한 설계 및 엔지니어링 문제는 Autodesk Fusion 360에 포함된 제너레이티브 설계 기술을 사용하여 [기존 설계 프로세스에 비해] 훨씬 적은 비용으로 해결할 수 있습니다."

제너레이티브 디자인은 실제 제조 제약 조건, 제품 성능 요구 사항 및 비용 요구 사항을 기반으로 여러 CAD 지원 솔루션을 동시에 생성하는 탐색 도구입니다. "엔지니어는 여러 재료와 제조 방법을 고려하여 설계 공간을 탐색하고 성능과 비용 요구 사항의 균형을 가장 잘 맞추는 옵션을 선택할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.

일부 회사는 설계 문제를 해결하기 위해 생성적 접근 방식을 사용하기 시작했다고 Siemens의 Brown이 말했습니다. "이는 문제를 해결하기 위해 대안적인 모양과 재료를 탐색할 수 있는 더 많은 기회를 제공합니다." 문제는 이를 기존 프로세스에 통합하는 방법입니다. Brown은 "Convergent Modeling을 통해 우리는 시뮬레이션 및 최적화의 결과인 생성 설계를 핵심 모델링 지오메트리로 사용할 수 있도록 하는 기술을 보유하고 있습니다. 이를 기존 모델링 및 제조 기술과 결합합니다."라고 말했습니다.

이것은 격자 구조와 같은 전통적인 제조 기술을 사용하여 만들 수 없는 모양과 접근 방식을 허용하는 적층 제조의 사용으로 더욱 가속화됩니다. 이는 구성 요소의 무게를 획기적으로 줄이면서도 강성 및 기타 요소의 기계적 특성을 유지합니다.

Brown은 "통합된 CNC 프로그래밍 기능을 갖는 것은 완성된 부품을 생산하는 데 중요하며, 이는 적층 제조의 산업화를 가능하게 합니다."라고 말했습니다. "이러한 유형의 통합 기술의 사용은 초기 프로토타입에서 대량 생산으로 점진적으로 확장되고 있으며, 바로 여기에 Siemens가 집중하고 있습니다." 그는 회사가 작업 규모 1에서 1,000까지의 산업 규모에서 AM을 가능하게 하는 방법을 찾고 있다고 말했습니다.

HyperMILL CAD/CAM 소프트웨어 개발자이자 매사추세츠주 니드햄 소재 Open Mind Technologies USA Inc.의 전무 이사인 Alan Levine은 제너레이티브 디자인 기술이 매우 유기적인 모양을 생성한다고 말했습니다. "이러한 모양은 전통적인 밀링 기술이나 추가 기술로 제조될 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "첨가 기술을 사용할 때 밀링은 일반적으로 원하는 표면 마감 품질을 달성하기 위한 2차 공정으로 사용됩니다."

Levine에 따르면 가공된 부품의 우수한 표면 조도를 위해서는 CAM 시스템의 정밀한 설정, 고품질 공구 홀더 및 정확한 공작 기계가 필요합니다. “대부분의 CAM 시스템은 일반적으로 모델 표면 토폴로지 위에 근사 메시를 사용합니다. 이 방법의 장점은 CAD 시스템이나 CAD 변환기가 표면 엔티티를 정의하는 방식에 관계없이 균일한 계산 프로세스를 갖는다는 것입니다.”라고 Levine이 말했습니다. Open Mind는 최근 부품 표면에 직접 가공할 고정밀 모델을 추가하여 표면 품질을 개선했습니다.

첨가제의 급속한 성장

첨가제 응용 분야 작업을 위한 새로운 기술, 특히 지향성 에너지(분말 또는 와이어) 증착을 위한 CAM 시스템 내의 기술이 빠르게 성장하고 있다고 Levine은 덧붙였습니다. Levine은 "일부 CAM 공급업체는 새로운 첨가제 전략 또는 분말 베드 시스템에 적용된 수정된 기술로 이러한 시장 잠재력을 해결했습니다."라고 말했습니다. "후자를 사용하면 공구 경로 전략이 어떻게 든 제한됩니다. Open Mind는 거의 모든 밀링 공구 경로를 적층에 맞게 조정할 수 있는 적층 프로그래밍 프로세스를 개발했으며 이 시장에 필요한 추가 기술을 포함합니다. 이를 통해 사용자는 2D 및 3D 공구 경로 전략과 필요할 때 5축 제어를 포함한 프로그래밍 프로세스를 자유롭게 생성할 수 있습니다.”

적층 제조 및 하이브리드 제조(동일한 기계에서 적층 및 감산)가 인기를 얻고 있습니다. 왜요? 금속에 대한 대부분의 적층 공정은 적절한 표면 마감을 남기지 않습니다. 하이브리드 솔루션을 사용하면 추가 부품을 생산한 동일한 기계 및 설정에서 밀링 마감 처리가 가능합니다.

“이 기계는 최종 사용자에게 흥미로울 것입니다. Open Mind는 지향성 에너지 증착 개발을 기반으로 하는 적층 제조 공정에 적극적입니다.”라고 Levine이 말했습니다. 사용에는 기계 파트너와의 시연, 대학 및 연구 활동, 그리고 금속의 적층 및 하이브리드 가공 작업을 하는 일부 얼리 어답터 산업 최종 사용자가 포함됩니다.

ESPRIT CAM 소프트웨어 개발자인 캘리포니아 카마릴로 소재 DP Technology Corp.의 부사장인 Chuck Mathews는 "적층 제조 추세가 하이브리드 CAM 시스템으로 우리를 이끌고 있습니다."라고 말했습니다. "예를 들어, 직접 에너지 증착을 위한 ESPRIT Additive는 전체 스펙트럼 ESPRIT CAM 시스템 내에서 사용할 수 있으며, 하나의 통합 솔루션에서 적층 및 감산 공정을 위한 프로그래밍, 최적화 및 시뮬레이션을 제공합니다."

Mathews는 ESPRIT의 Additive App이 멀티태스킹, 다기능, 멀티 채널, 밀턴, 적층 및 절삭 공작 기계를 위한 프로그래밍을 제공한다고 말했습니다. 가산 및 감산 프로세스는 단일 인터페이스 내에서 함께 프로그래밍, 최적화 및 시뮬레이션됩니다.

적층 제조는 사용자에게 기존의 감산 방식에서는 볼 수 없는 설계 자유를 제공하므로 적층 기법은 거의 모든 CAD/CAM 제품에 적용되고 있습니다.

코네티컷주 톨랜드에 소재한 Mastercam 소프트웨어 개발자인 CNC Software Inc.의 수석 시장 분석가인 Ben Mund는 “이 새로운 기술은 과거에는 불가능했던 부품을 만드는 혁신적인 방법을 열었습니다. Mund는 "공정에서 절삭 가공으로 얻은 고정밀 표면과 적층 기술을 결합하여 두 공정의 장점을 모두 얻을 수 있습니다."라고 말했습니다.

CAD/CAM 소프트웨어는 엔지니어가 유사한 도구를 사용하여 덧셈 프로세스를 뺄셈만큼 제어할 수 있도록 해야 합니다. Mund는 소프트웨어 사용자가 제조 프로세스의 모든 측면을 제어할 수 있도록 하는 3D 네스팅 및 최적화된 부품 방향과 같은 기술과 함께 지지 재료, 등급이 지정된 재료 정의와 같은 기능을 찾습니다.

"적층 제조는 3D Systems에서 우리 유산의 일부이며 업계에서 많은 병렬 및 통합 적층 및 절삭 가공 제조를 보고 있습니다."라고 GibbsCAM의 적층 기계 제작업체 3D 제품 관리자인 Daniel Remenak이 말했습니다. Systems Inc., Rock Hill, S.C. “이러한 작업 흐름이 보다 보편화됨에 따라 프로그래머가 이러한 기술을 효율적으로 연결할 수 있도록 도와야 하는 프로그래밍 소프트웨어에 대한 고객의 기대치에 영향을 미치고 있습니다. 당사의 3DXpert 제품은 지원 및 격자 생성을 위한 전사적 CAD 경험과 고급 슬라이싱 엔진 및 인쇄 후 가공을 위한 감산 가공 전문 지식을 활용하여 주로 적층 워크플로우에 전념하고 있습니다."

Remenak은 GibbsCAM 팀이 지난 몇 년 동안 하이브리드 감산 및 증착 적층 기계를 프로그래밍하기 위한 전용 기술을 개발하기 위해 CNC 기계 공급업체 및 연구원과 협력해 왔다고 말했습니다.

빠른 생산을 위한 전략

머시닝의 "빵과 버터"는 항상 제 시간에 고품질로 부품을 만들기 위해 빠르고 정확한 결과를 필요로 하는 작업 현장 사용자를 위해 자주 사용되는 기능을 자동화하는 데 있을 수 있습니다. 이러한 목표의 핵심은 비용이 많이 드는 충돌 없이 부품 프로그램이 제대로 실행되도록 하여 상점을 계속 흥얼거리게 하는 인-캐드 시뮬레이션과 "CAM용 CAD"라고 불리는 다소 평범한 영역의 CAD 도구로 사용자에게 - 부품을 빠르게 만드는 데 필요한 볼트 옵션.

CNC Software의 Mund는 "모든 CAD 기능 및 개선 사항의 주요 초점은 'CAD for CAM'이라는 아이디어에 기반을 두고 있습니다. “우리의 최우선 목표입니다. 사용자가 Mastercam 내에서 처음부터 복잡한 부품을 생성했거나 다른 CAD 시스템에서 생성된 부품의 문제 영역을 분석 및 수리해야 하는 경우 당사의 와이어프레임, 곡면 및 솔리드 도구 제품군을 사용하여 모든 것을 기계 준비 상태로 만들 수 있습니다. 지체 없이.”

Mund는 몇 가지 요인이 CAD/CAM 설계에 영향을 미치지만 대부분은 혁신, 비용 절감, 시장 출시 시간 단축, 효율성 개선과 관련이 있다고 말했습니다. Mund는 "우리는 Mastercam CAD 도구 제품군 내에서 더 많은 것을 가능하게 하는 새로운 도구를 개발하기 위해 작업 중인 부품과 그들이 직면할 수 있는 문제에 대한 고객의 요구에 지속적으로 귀를 기울이고 있습니다."라고 말했습니다. "사용자가 제조 프로세스를 지원하기 위해 더 빨리 새 부품을 생성하거나 가져온 부품을 편집할 수 있을수록 절단을 위해 기계에서 더 빨리 프로그래밍할 수 있습니다.

그는 시장 출시 시간을 단축하는 것이 핵심이라고 덧붙였다. “CAD 도구를 사용하여 Mastercam 내부에서 많은 조정을 수행할 수 있으므로 원래 CAD 시스템으로 다시 보내는 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 이 경우 CAM 프로그래머는 고정물 설계, 임시 공정 중 형상 작성 또는 원본 CAD 파일의 문제 수정 등 가공 프로세스를 지원하는 변경 작업을 수행할 수 있습니다.

Mund는 계속해서 "효율성이란 하나의 목적을 위해 함께 작동하는 와이어프레임, 표면 및 솔리드와 같은 부품을 기계에 맞게 준비한다는 목표를 향해 우리의 모든 도구를 사용하는 것을 의미합니다."라고 말했습니다. 마지막으로 연결성이 중요합니다. "CAD 세계에서 이는 IGES 및 STEP과 같은 업계 표준 형식과 SAT, DXF, DWG, X_T 등과 같은 일반적인 독점 형식을 지원하는 모든 CAD 모델러의 부품을 읽는 것을 의미할 수 있습니다."

그는 또한 이것이 Mastercam 부품 파일의 CAD 모델이 CAM 정보와 연관되어 있음을 의미한다고 믿습니다. 모델을 변경하면 공구 경로가 인식되고 처음부터 시작하지 않고도 쉽게 업데이트할 수 있습니다.

다른 공급업체는 기존 CAM 사용자를 대상으로 유사한 CAD 접근 방식을 취하고 있습니다. “Open Mind는 hyperCAD-S 기반(hyperMILL 내)을 CAD-for-CAM 모듈로 설계했습니다. 인기 있는 CAD 시스템이 항상 CAM 사용자에게 최상의 사용자 경험을 제공하는 것은 아닙니다.”라고 Levine이 말했습니다. “hyperCAD-S의 초점은 CAM 시스템을 구동하는 데 필요한 기능을 단순화하는 것입니다. 몇 가지 예로는 경계 선택, 면 확장, 동일 평면 및 동축과 같은 필터 선택 및 필요할 때 표면을 복구하고 다시 맞추는 기타 기능이 있습니다.”

그런 다음 Open Mind는 기본 선택 사항이 필요 없이 CAM 사용자와 CAM 전략 내에서 사전 정의된 CAD 유틸리티 시퀀스를 제공하기 위해 더 나아갔다고 덧붙였습니다.

"예를 들어, 몰드 및 다이 산업에서 날카로운 모서리는 성형 공정 중 플래시를 방지하기 위해 코어와 캐비티 형상을 결합하는 데 중요합니다."라고 Levine이 말했습니다. "깨끗한 모서리를 얻고 커터가 모서리 위로 굴러가는 것을 방지하려면 이러한 표면을 확장하고 커터를 부품 위아래로 적절하게 안내하는 것이 좋습니다."

hyperMILL Z 레벨 형상 마무리 모듈에는 사용자를 위해 이 프로세스를 간소화하기 위한 자동 접선 확장이 포함되어 있습니다. 그 결과 CAM 프로그래밍 프로세스에서 부담스러운 선택과 추가 단계 없이 표면과 모서리를 가공할 수 있습니다.

복잡한 다축 가공의 경우 시뮬레이션이 필수이며 시장에서 더 비싼 타사 시뮬레이션에 비해 CAD 내 시뮬레이션이 널리 사용되었습니다. GibbsCAM의 Remenak은 “복잡한 멀티태스킹 기계와 기계 시뮬레이션의 사용 및 의존도가 증가하는 추세를 계속해서 보고 있습니다. "기계 공장은 최고의 프로그래밍 효율성, 최고의 기계 생산성, 입증되고 안정적인 후처리기를 통해 가장 강력한 검증 도구를 제공할 수 있는 소프트웨어를 구입하는 데 중점을 두고 있습니다."

후처리 Nixes 우회

우수한 후처리 또는 다른 제조 소프트웨어 솔루션과 함께 작동하는 완전한 CAD/CAM이 없으면 사용자는 예상치 못한 우회로로 끝날 수 있습니다. DP Technology의 Mathews는 “CAM 시스템을 '좋은' 것으로 만드는 것은 포스트 프로세서의 품질과 공급업체의 기술 지원에 달려 있다고 생각합니다. "프로그래밍 질문에 빠르고 정확하게 답하고 시스템에서 좋은 코드를 생성하면 프로그래밍이 단순화되고 기계 활용도가 높아지지만 설정 및 사이클 시간은 모두 줄어듭니다."

DP Technology는 최상의 사후 처리 및 기술 지원을 제공하기 위해 노력하고 있으며 "ESPRIT 전략은 공작 기계 제조업체와 긴밀하게 협력하고 출력하도록 설계된 공장에서 개발한 후처리 프로세서를 포함하는 각 CNC의 디지털 트윈을 구축하는 것입니다. 가공에 최적화되고 편집이 필요 없는 G 코드”라고 Mathew는 말했습니다. DP Technology는 ESPRIT 애플리케이션 엔지니어로 구성된 전담 팀을 통해 북미 고객에게 공장 직접 교육 및 기술 지원을 제공하여 ESPRIT를 지원합니다.

원스톱 쇼핑

완전한 패키지는 CAD/CAM과 검사 및 계측 또는 PLM, ERP 및 MES 솔루션을 결합하여 CAD/CAM에서 원스톱 쇼핑을 원하는 사용자의 관심을 끌 수 있습니다.

Hexagon Manufacturing Intelligence의 생산 소프트웨어 아메리카 지역 이사인 Nick Spurrett은 "고객과 새로운 잠재 고객으로부터 듣는 최신 트렌드 중 하나는 CAD/CAM 소프트웨어가 아닌 완전한 제조 솔루션을 제공해야 한다는 고객의 요구 사항입니다."라고 말했습니다. , North Kingstown, R.I. “그들의 요청은 MES 솔루션에서 전체 공작 기계 검증에 이르는 솔루션에 이르기까지 모든 것을 나타냅니다. NCSIMUL 및 WORKPLAN의 추가로 Hexagon Production Software는 이러한 최신 트렌드에 대응하도록 비즈니스를 조정하고 있습니다.”

Hexagon Manufacturing Intelligence는 최근 몇 년 전에 Hexagon이 인수한 Vero Software의 여러 CAD/CAM 타이틀과 고급형 NCSIMUL로 구성된 생산 소프트웨어 포트폴리오를 구성하는 디지털 생산 솔루션의 데모를 선보였습니다. Hexagon의 기존 검사 솔루션과 함께 시뮬레이션 및 검증 패키지.

새로 병합된 라인업의 Spurrett은 "더 빠른 도구 경로 생성과 제품 세트 전반에 걸쳐 파형 전략 제공을 포함하여 우리의 모든 제조 제품을 계속 개발하고 있습니다."라고 말했습니다. "우리는 또한 모든 도구 모양에 대해 5축 가공을 도입하여 Advanced Toolform 기술을 제공하고 있습니다." 그는 배럴, 타원, 포물선 또는 주어진 모양과 같은 5축 도구 모양을 음수 오프셋(허용)을 포함하여 부품 표면에 대해 계산할 수 있다고 언급했습니다.

Spurrett은 “제조를 위한 설계는 지난 12개월 동안 우리가 출시한 핵심 솔루션 중 하나입니다. “우리는 받은 CAD 데이터를 활용하거나 기계 공장이나 CNC 프로그래머가 활용할 수 있는 CAD 환경에서 작업하려는 기업을 위한 솔루션인 CAM용 CAD 또는 Machine Shop용 CAD를 제공하고 있습니다. 특히 제조를 수행하는 데 필요한 기능 유형을 제공합니다. 다이렉트 모델링을 사용하면 사용자가 적합하다고 생각하는 대로 모델의 조각을 밀거나 당겨 형상을 직접 수정할 수 있습니다.”