적층 제조의 성공에 필수적인 6가지 공정 제어 변수

적층 제조 공정은 인간 기계 작업자가 도움 없이 제어할 수 있는 것보다 훨씬 더 복잡하고 복잡한 규모에서 작동합니다. FDM(Fused Deposition Modeling)과 같은 레이어 기반 방법은 픽셀 스케일 및 인쇄 각도를 비롯한 다양한 변수에 따라 구성할 수 있으며, 이는 수동으로 검증하는 것이 불가능하지는 않지만 어렵습니다. 이러한 이유로 제조업체는 인쇄 작업 내에서 그리고 인쇄 작업 전반에서 적층 생산 공정이 정확하고 정확하며 경제적이며 안전한지 확인하는 입증된 방법이 필요합니다.

일반적으로 프로세스 제어로 알려진 이러한 방법은 엔지니어가 복잡한 프로세스를 관리하여 일관된 결과를 생성할 수 있도록 하는 산업 시스템입니다. 예를 들어, 적층 제조 공정 제어는 부품이 기하학적 정확도, 성능 특성, 기계적 특성, 치수 허용 오차 및 품질에 대해 유사한 표준을 달성하도록 하는 데 중요한 수많은 생산 매개변수를 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

대부분의 LBPF(레이저 분말 베드 퓨전) 기계를 포함한 대다수의 산업용 3D 프린터에는 이제 카메라와 열 및 위치 센서를 사용하여 프린터 출력에 대한 데이터를 수집하고 편차를 실시간으로 감지하는 폐쇄 루프 모니터링 시스템이 포함됩니다. .

피드백 시스템이라고도 하는 이러한 현장 공정 제어는 출력을 기반으로 조정하여 원하는 조건이나 특성을 달성함으로써 부품 생산의 일관성과 품질을 개선합니다. 덜 일반적이지만 일부 3D 프린터에는 장치의 폐쇄 루프 시스템에 피드백을 직접 입력하는 "피드포워드" 시뮬레이션 도구가 있어 실시간 프로세스 제어와 보다 일관된 인쇄가 가능합니다.

중요 적층 공정 제어 변수

3D 인쇄 부품의 정밀도와 품질은 일관된 결과를 얻기 위해 엄격하게 제어되어야 하는 수십 가지 변수의 영향을 받습니다. 일반적으로 이러한 변수는 6가지 범주 중 하나와 일치합니다.

1. 환경

부품이 생성되는 공간의 물리적 조건을 제어하는 ​​것은 일관된 인쇄를 보장하는 기본입니다. 습도, 공기 품질 및 온도와 같은 요소는 재료가 레이어 사이에서 돌출되고 결합되는 방식에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 각 요소가 인쇄 품질에 어떤 영향을 미치는지 아는 것이 중요합니다.

2. 기계

생산 중에 사용된 기술은 설명해야 하는 여러 변수를 도입합니다.

기계의 품질은 이러한 요인 중 일부를 완화할 수 있습니다. 예를 들어, 달성할 수 있는 허용 오차는 기계의 가장 정확도가 낮은 부분만큼만 좋습니다. 압출기를 구동하는 컨트롤러와 모터가 정확하지 않다면 압출기가 얼마나 비싼지는 중요하지 않습니다. 압출력, 프린터 및 플랫폼 온도와 같은 추가 요소는 재료 접착 강도 및 인터페이스 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.

3. 자료

물론 다양한 재료 특성이 최종 부품의 성능과 기능에 영향을 미치지만 이러한 품질도 생산 공정에 고려해야 합니다. 재료에 특정 보관 또는 취급 요구 사항이 있거나 인쇄하기 전에 특정 방식으로 준비해야 하는 경우, 유사한 결과로 작업을 반복할 수 있도록 각 변수에 대한 공정 제어를 설정해야 합니다.

4. 부품 형상 및 방향

제조를 위해 부품 설계를 최적화하는 것 외에도 엔지니어는 프린터의 빌드 챔버 내에서 부품을 생산하는 방법을 정의해야 합니다. 제작판을 기준으로 한 부품의 방향, 지지 재료의 디자인, 기계의 가장 정확한 인쇄면에 대한 중요 기능의 정렬과 같은 요소는 모두 생산 효율성과 품질에 기여합니다.

5. 후처리

인쇄가 완료되면 여러 가지 이유로 부품이 후반 작업 전에 추가 프로세스를 거쳐야 할 수 있습니다. 지지 재료가 사용된 경우 제거해야 합니다. 최종 제품의 정확도를 높이기 위해 특정 기능을 드릴해야 할 수도 있습니다. 2차 단계도 시간에 민감할 수 있습니다. 모든 경우에 이러한 프로세스는 표준화되어야 합니다.

6. 품질 보증

사후 처리를 최적화하면 부품 정확도를 보장하고 원하는 미적 품질을 달성하는 데 도움이 됩니다. 지지대 제거 방법, 표면 마감 방법, 핫 스탬핑 또는 도금과 같은 외관 세부 사항 적용 방법에 대해 유사한 매개변수를 설정해야 합니다. 마지막으로 부품을 측정, 검증 및 검증하는 데 사용되는 방법(측정이라고 하는 관행)은 일관되어야 합니다.

중요 변수에 대한 적층 생산 공정 최적화

주어진 생산 작업과 관련된 변수를 식별한 후 제품 팀의 다음 단계는 효과적인 변수 관리를 허용하는 프로세스를 설계하는 것입니다. 공정 교정에는 시행착오가 필요하지만 적층 제조 공정의 중요한 장점은 반복적이어서 값비싸고 시간 소모적인 도구 변경 없이 디지털 설계를 신속하게 업데이트할 수 있다는 것입니다.

정확성과 정밀도를 위해 적층 생산 공정을 최적화하려면 일반적으로 다음 단계를 거쳐야 합니다.

1. 공정 제어 변수를 기반으로 광범위한 데이터 세트 수집
2. 변수와 입력 간의 종속성을 설정하기 위해 데이터 세트의 통계 및 상관 분석을 실행합니다.
3. 변수 종속성을 기반으로 하여 불일치 또는 편차의 주요 원인을 밝히기 위해 표적 실험 설계(DOE)를 수행합니다.
4. 정확도와 정밀도를 높이기 위해 생산 공정 변경

프로세스가 원하는 특성과 치수 허용 오차를 가진 고품질 부품을 안정적으로 생산할 때까지 이 주기를 반복해야 합니다. 그러나 프로세스가 일관되고 효과적임을 보장하기 위해 테스트를 지속적으로 수행해야 합니다.

일관된 주문형 제조 발견

공정 제어는 생산 방법이 효율적이고 일관되게 유지되도록 하는 데 중요하며 적층 제조 공정 제어 기술의 발전은 빠르고 중요합니다. IoT 센서와 기계 학습 알고리즘이 3D 프린터 시스템에 통합되면서 제품 팀이 더 정확하고 빠르게 부품을 만들 수 있게 되었습니다. 또한 시뮬레이션 분석, 실험 설계 및 제어 시스템 산업화와 같은 획기적인 신기술은 적층 제조 부문을 간소화하고 개선할 잠재력이 있습니다.

Fast Radius는 적층 제조 및 사출 성형에서 우레탄 주조 및 CNC 가공 서비스에 이르는 다양한 생산 기술을 제공하는 미래 지향적인 주문형 제조 플랫폼입니다. 우리는 효율성과 품질을 극대화하기 위해 부품 설계를 개선할 뿐만 아니라 고객이 적시에 경쟁력 있는 속도로 작업을 완료할 수 있도록 올바른 생산 프로세스(또는 프로세스 조합)를 찾도록 돕는 것을 전문으로 합니다. 시작하려면 지금 저희 팀에 문의하세요.

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