3D 인쇄 격자를 사용하여 소음 및 충격 흡수 극대화

작성자:Tristan Antonsen, 애플리케이션 엔지니어, Fast Radius

격자는 교차하는 빔과 노드의 패턴에 의해 생성된 일련의 반복 단위 셀로 구성된 3차원 구조입니다. 이러한 마이크로 아키텍처는 레거시 구성 요소와 유사한 재료 특성 및 구조적 무결성을 가지며 종종 과잉 재료가 덜 사용되는 경량 부품을 생산할 수 있는 능력을 포함하여 여러 가지 이유로 최근 몇 년 동안 인기를 얻었습니다. 격자는 또한 낮은 강성과 변형을 견디고 회복하는 능력을 가질 수 있기 때문에 충격, 소음 및 진동을 흡수하는 데 사용됩니다.

이것은 아마도 놀라운 실제 응용 프로그램을 가지고 있습니다. Carbon의 파트너들이 선구적인 Digital Light Synthesis™ 기술로 성취한 것에 깊은 인상을 받은 스포츠웨어 대기업 Adidas는 격자가 제공하는 높은 충격 흡수 기능을 통합한 운동화용 중창을 디자인하기 위해 손을 뻗었습니다. 재료 요구 사항은 도전 과제를 제시했습니다. 밑창은 탄력 있고 유연해야 하며 뛰어난 반발력을 제공하고 운동 선수의 신체에 대한 충격을 최소화해야 합니다. Carbon의 기술은 도전에 부응했습니다. 그 결과 놀라운 고성능 Adidas Futurecraft 4D 미드솔이 탄생했습니다. 이 미드솔은 적은 양의 부품에서도 탁월한 충격 흡수 기능을 제공합니다.

다음은 최대 진동 감쇠 및 에너지 감쇠를 제공하기 위해 격자를 사용할 수 있는 방법에 대해 제품 관리자가 알아야 할 사항입니다.

격자에 대한 모든 것

일반적으로 격자의 작은 크기와 복잡한 기하학적 구조로 인해 기존의 빼기 제조 방법으로는 생성하기 어렵습니다. 따라서 격자는 일반적으로 3D 프린팅 공정을 통해 생산됩니다.

적층 제조를 위한 설계의 주요 이점은 제품 관리자가 역 설계 프로세스를 구현할 수 있다는 것입니다. 즉, 이미 존재하는 적절한 재료를 찾는 대신 주어진 응용 프로그램에 맞는 최적의 재료 특성을 설계할 수 있다는 의미입니다.

예를 들어 EPU 40은 EPU 41보다 진동 감쇠 소재가 더 우수하며, 부품 응용 분야의 요구되는 특성과 일치하는 소재를 선택하면 제조업체가 구성 요소의 충격 흡수를 높일 수 있습니다.

재료 선택은 진동을 감쇠하고 에너지를 분산시키는 격자의 능력에 중요한 역할을 하지만, 대부분의 경우 격자 디자인은 부품의 감쇠 효과에 더 큰 영향을 미칩니다. 거시적 수준에서 격자 구조는 일반적으로 충격 시 구부러지거나 구부러지도록 설계됩니다. 굽힘 격자는 매우 탄력 있고 탄력 있는 반면 좌굴 격자는 개별 빔이 분산되고 구부러지도록 하여 에너지 소산에 매우 효과적입니다. 부품에 프리 레이어 댐핑 처리를 적용할 수도 있습니다.

세분화된 수준에서 격자를 구성하는 빔과 노드의 반복 패턴을 단위 셀이라고 합니다. 노드와 빔의 잠재적인 조합은 엄청나게 많지만 개방된 희소 단위 셀은 일반적으로 부드러운 격자를 생성하는 반면, 삼각형과 빔의 집중도가 높은 단위 셀은 일반적으로 단단한 구조를 생성합니다.

셀 유형, 크기 및 방향은 격자의 재료 감쇠비에 직접적인 영향을 미치며 셀 단위 크기에 비해 빔의 상대적 두께가 변경되면 격자도 크게 다른 거동을 나타냅니다. 충격 흡수 및 에너지 분산을 최대화하기 위해 고려해야 합니다.

제조용 격자 설계

첨가제 방법을 통해 제조업체는 이전에는 불가능했던 것을 만들 수 있지만 의도한 기능을 효과적으로 수행하려면 격자를 여전히 잘 설계해야 합니다. DFAM(Design for Additive Manufacturing) 원칙을 통합함으로써 엔지니어는 3D 프린팅 프로세스의 특정 속성을 사용하여 격자 구조가 충격, 소음 및 진동을 최대한 효과적으로 흡수하도록 할 수 있습니다.

두 가지 중요한 DFAM 고려 사항은 격자 단위 셀의 구조와 방향입니다. 격자는 무엇보다도 인쇄 가능해야 합니다. 여기에는 인쇄 프로세스, 인쇄 방향 및 지원 구조와 같은 고려 사항을 고려하여 부품의 생존 가능성을 보장하는 설계가 포함됩니다.

격자 셀 방향은 본질적으로 이방성 부품을 생성하므로 구성 요소가 한 방향에서 다른 방향과 다르게 동작합니다. 그러나 이것이 반드시 단점은 아닙니다. 격자가 한 방향으로 동작해야 하는 경우(예:좌굴 격자의 경우) 제품 관리자는 구조의 셀 방향이 해당 방향으로 적절하게 정렬되어 있는지 확인해야 합니다.

제대로 구현되면 DFAM을 통해 제조업체는 기존 제조 방법의 한계를 극복하고 완전히 새로운 것을 가능하게 할 수 있습니다. 많은 경우 격자 구조를 포함하는 적층 방식으로 생산된 부품은 기존 프로세스를 통해 생성된 부품과 품질이 비슷하지는 않지만 비슷합니다.

Fast Radius가 제조 혁신을 주도하는 방법 알아보기

격자 구조는 충격, 소리 및 진동을 흡수하고 분산시키는 부품을 만드는 다재다능하고 효과적인 방법입니다. 격자 설계의 주요 고려 사항은 사전에 요구 사항을 명확하게 정의하고, 이러한 요구 사항과 격자의 원하는 기능을 기반으로 적절한 재료를 선택하고, 그에 따라 격자 구조를 설계하는 것입니다. 필요한 성능 특성에 따라 진동 감쇠에 가장 적합한 재료를 선택하는 것이 가장 이상적인 출발점입니다. 이렇게 하면 부품의 에너지 분산 및 충격 흡수 기능을 극대화하는 데 도움이 되기 때문입니다.

Fast Radius는 최첨단 기술과 검증된 방법을 사용하여 모든 제조를 보다 효율적이고 효과적으로 만들기 위해 최선을 다하고 있습니다. 우리는 우수한 품질의 구성 요소를 적시에 경쟁력 있는 가격으로 제공하는 데 자부심을 갖고 있기 때문에 각 고객과 협력하여 설계 및 제조 가능성을 위한 부품을 최적화합니다. 지금 연락하여 지원 방법을 알아보세요.