적층 제조는 데스크탑 3D 프린팅을 넘어 성숙하기 시작합니다

3D 프린팅이 성장하고 있습니다. 약속만큼 혁명적입니까, 아니면 작업 도구 상자의 또 다른 귀중한 도구입니까? 아니면 둘 다입니까? 우리는 러스트 벨트의 MakerBot 및 3D 프린팅 컨설턴트와 이야기하여 사물이 어디에 있고 어디로 향하고 있는지 확인합니다.

3D 프린팅은 전문적이고 제조 중심적인 환경에서 완전한 잠재력에 도달하지 못했지만, 적층 제조 엔지니어, 컨설턴트 및 학자들은 그곳에서 성장할 수 있는 건강한 여지가 많이 있다고 말합니다. 그리고 금속 분말의 혁신을 활용하는 새로운 기술과 기계가 등장하고 있습니다. 이 기술에 대한 가장 큰 질문 중 하나는 이 기술이 선호하는 부품 설계 및 프로토타이핑에서 작업 현장의 주류로 이동할 수 있는지 여부입니다. 더 높은 생산 수준에서 그 진가를 발휘할 것인가? 그리고 더 큰 파도를 만드는 데 장애물은 무엇입니까?

업계 관계자는 모든 규모의 상점에서 맞춤형 워크홀딩 및 금형부터 적층 제조에서만 가능한 형상을 특징으로 하는 기능적 최종 사용 부품에 이르기까지 다양한 독창적인 방식으로 이러한 3D 프로세스를 사용하고 있다고 말합니다.

3DDirections의 사장인 Chris Barrett은 "CNC 매장에서는 MakerBot과 같은 것을 사용하여 부품을 가공하는 데 필요한 각도로 장치를 공장에 고정할 수 있는 복잡한 구조를 3D 인쇄해 왔습니다. "그래서 상점에서는 지그, 고정 장치 및 일부 도구를 그런 식으로 만들고 있습니다."

Barrett은 직업이 화학자이자 물리학자이지만 시험관에 싫증이 났고 재료 과학 및 공학에 대한 길을 찾았습니다. 오하이오에 거주하고 있기 때문에 Barrett은 전통적인 제조 방식과 새로운 적층 및 3D 프린팅 기술의 세계에 노출되었습니다. 그는 두 세계에 대한 강한 이해를 바탕으로 컨설팅을 시작했으며 기업이 가장 적합한 기술을 활용할 수 있도록 돕는 데 중점을 두고 있습니다.

참고:Tooling U-SME의 트레이너인 Barrett은 6월 27일 Better MRO에서 적층 제조에 관한 웨비나를 주최하여 3D 프린팅의 7가지 주요 범주를 설명하고 각 유형의 장단점을 논의했습니다. 다시보기는 위의 동영상 링크에서 볼 수 있습니다. 포함된 주제:

• Vat 광중합
  • 광조형(SLA) 및 디지털 광 처리(DLP) 포함
• 파우더베드퓨전(PBF)
  • SLS, 직접 금속 레이저 소결(DMLS), SLM, 전자빔 용융(EBM) 포함
• 바인더젯 프린팅(BJP)
• 재료 분사 인쇄(MJP)
• 시트 라미네이션(LOM)
• 재료 압출
  • 융합 증착 모델링(FDM) 포함

• 방향성 에너지 증착(DED)

MakerBot의 엔지니어링 부사장인 Dave Veisz는 "오늘날 제조업체와 작업장이 전문 3D 프린터를 사용하는 주요 방법이 많이 있습니다. “회사는 작업장 조직을 위해 5S 린 제조, 조립 및 측정 고정구, 부품 그리퍼, 게이지를 구현하는 데 도움이 되는 부품, 그리고 고강도 플라스틱이 적절한 곳에 사용하고 있습니다. -오븐 고정 장치와 같은 힘 또는 고온 응용 프로그램이지만 많은 고정 장치 및 도구 응용 프로그램에서 잘 작동합니다."

3D 프린팅의 결정적인 이점:기하학적 복잡성이 "무료"라고 Veisz는 말합니다. 예를 들어, 주물을 선택하고 배치하는 그리퍼를 설계 중이고 복잡한 모양을 가지고 있다고 가정해 보겠습니다. CAD에서 주조 형상의 역을 생성하고 응용 프로그램에 맞게 수정하고 완벽한 일치를 인쇄할 수 있습니다. 3D 프린팅 비용과 시간은 주로 부품의 양에 따라 좌우되기 때문에 기존 제조 공정을 통해 형상을 구현하기 어려운 추가 비용이 없습니다.”

금속 3D 프린팅, 적층 제조:오늘날 누가 그것을 사용하고 있습니까?

금속 분말 또는 고온 열가소성 수지를 사용하는 적층 제조는 항공우주 및 방위 산업 분야에서 주로 사용되며 그만한 이유가 있습니다. 이러한 회사는 비용을 절감할 수 있는 더 작고 때로는 복잡한 부품에 연구 개발 비용을 투자할 여유가 있습니다. 배달 시간을 가속화하십시오. 부품에는 환경 제어 시스템을 위한 복잡한 덕트, 풍동 및 무인 항공기 구성 요소, 연료 및 기타 액체용 탱크, 대리 부품 및 합성 레이업이 포함됩니다.

Barrett은 "Boeing, Lockheed, GE, Northrop Grumman을 비롯한 대부분의 주요 항공우주 및 방위 OEM 업체들은 큰 수익 기반을 가지고 있습니다. “그리고 그것을 사용하기 시작한 다른 회사들은 오늘날 티타늄 고관절 임플란트를 만드는 생물의학 회사들입니다. 하지만 문제는 비용입니다.”

OEM은 작업을 입찰하고 소규모 제조업체에 아웃소싱할 수 있기를 원합니다. 문제는 표준이 아직 금속 인쇄 부품을 따라잡지 못했다는 것입니다. 특히 대형 여객기의 항공우주 부품에 대한 FAA 표준은 상당히 엄격할 수 있습니다. 허용 가능한 경미한 이상과 허용되지 않는 것을 이해하려면 많은 연구가 필요합니다.

현재 소규모 작업장은 OEM용 금속 부품을 인쇄할 수 있지만, 예를 들어 승인된 하나의 기계의 표준에 따라 기계의 한 종류의 금속 분말만 사용할 수 있으므로 제한 사항이 비쌉니다. , Barrett는 말합니다. 직업 상점은 수익을 창출할 수 있는 유연성이 필요합니다.

한 항공우주 및 방위 산업 제조업체가 3D 적층 작업에서 틈새 시장을 찾은 방법을 알아보십시오. " 읽기 3D 인쇄 부품을 항공우주 시장에 출시하는 방법 .”

Barrett은 "좋은 소식은 향후 5~10년 동안 표준이 영향을 미치기 시작할 것이라는 점입니다."라고 말합니다. “현재 NIST(National Institute of Standards and Technology)는 이곳에서 많은 연구를 하고 있습니다.”

그러나 우주항공이나 임플란트에만 국한된 것은 아닙니다. 휴대용 장치, 의료 카트, 수술 가이드 및 도구와 같은 기타 의료 기기와 에너지, 운송 및 소비재 카테고리용 부품이 만들어지고 있습니다. 석유 및 가스 분야에서 회전자와 고정자를 위한 부품이 생산되고 있습니다. 자동차 분야에서 기업들은 패널, 맞춤형 인테리어 및 그릴을 만들고 있습니다. 그리고 소비자를 위해 안경테와 사전 제작 디자인 등 형태와 적합성을 생각하십시오.

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MakerBot의 방법은 전문 시장과 구인업체를 대상으로 합니다.

소비자가 3D 프린팅을 처음 채택하는 동안 많은 관심과 주목을 받은 회사 중 하나는 MakerBot이었습니다. 2013년 Stratasys에 인수된 이 회사는 지난 몇 년 동안 취미 생활자 및 교육자 시장을 넘어 연구 개발에 주력해 왔습니다. Stratasys는 2015년부터 Airbus용 3D 부품을 만들고 있습니다.

지난 12월 MakerBot은 보급형 산업용 3D 프린터의 약 1/3 가격인 Method라는 전문 시장을 겨냥한 보다 발전된 3D 인쇄 기계를 출시했습니다. MakerBot은 Stratasys와 협력하여 새 기계에 사용되는 기술을 개발했습니다. Method는 MakerBot이 약 3년 만에 처음으로 선보이는 새로운 하드웨어 플랫폼입니다.

"이것은 Stratasys의 계열사로서 처음부터 우리가 개발한 최초의 플랫폼입니다."라고 Veisz는 말합니다. "Stratasys 지적 재산, 방대한 지식, MakerBot의 설계 및 엔지니어링 DNA가 결합된 것입니다. ... 두 부품이 없었다면 이 기계를 성공적으로 만들 수 없었을 것입니다."

Method의 기능 세트는 완전히 다르며 시중에 나와 있는 데스크탑 3D 인쇄 기계보다 더 강력하다고 주장합니다. 이 기능 세트에는 고체 모델 재료와 수용성 PVA(수용성 플라스틱)의 이중 압출과 금속 CNC 가공 프레임, 건식 밀봉 재료 베이 및 제어된 환경을 만드는 데 필수적인 따뜻한 공기 쿠션을 생성하는 순환 가열 챔버가 포함됩니다. . 추가되는 모든 레이어는 동일한 환경을 봅니다.

실제 작업을 보려면 3D 프린팅 및 CNC 가공에 대한 이 통합 웹 세미나를 시청하십시오. [출처:MakerBot]

"이것은 수만 달러부터 시작하는 산업용 3D 프린터에서 볼 수 있는 것이며 데스크탑 세계에서는 볼 수 없는 것입니다."라고 Veisz는 말합니다. 데스크탑 3D 프린터는 반복 가능한 치수 정확도를 제공하지 않는 취미용 아키텍처를 활용하므로 공차가 엄격한 많은 제조 응용 프로그램에 적합하지 않습니다.

데스크탑 3D 프린터의 인쇄 환경은 산업용 3D 프린터만큼 제어되지 않기 때문에 정확도와 기계 가동 시간도 저하됩니다. 대부분의 데스크탑 3D 프린터에서 Z 방향으로 위로 이동하면 부품이 더 시원한 환경에 노출되어 레이어가 약해지고 부품이 다르게 휘게 됩니다.

MakerBot은 Method를 사용하여 X, Y 및 Z축의 처음 100밀리미터에 대해 +-0.2밀리미터의 공차를 완성 부품에 부여한다고 주장합니다. 그런 다음 동일한 비율로 밀리미터당 0.002밀리미터로 확장됩니다 100밀리미터를 초과하는 치수.

"따라서 정밀한 CNC 가공 허용 오차는 아니지만 대부분의 지그, 고정 장치, 도구 및 프로토타입 작업에는 확실히 가깝습니다."라고 Veisz는 말합니다. “그리고 생산 플라스틱 사출 성형 허용 오차와 일치합니다. 대부분의 데스크탑 3D 프린팅에서 치수 정확도에 대한 주장을 볼 수 없으며 MakerBot은 이전 기계에서 완성된 부품 정확도에 대한 주장을 하지 않았습니다 ... [대부분의 데스크탑 3D 프린팅에서] 부품에 대한 치수 정확도에 대한 주장은 실제로 볼 수 없습니다 ... 주목할만한 이것이 우리가 출시한 최초의 프린터로, 용해성 지원 덕분에 모든 형상을 실제로 인쇄할 수 있고 기계 기능과 제어 기능으로 인해 일관된 부품 정확도로 인쇄할 수 있습니다.”

요즘 프로토타입, 지그 및 고정물을 만들기 위해 3D 프린팅을 사용하고 있습니까? 에서 이에 대해 이야기하십시오. 포럼 . [등록 필요]