Rapid Prototyping이란 무엇이며 이상적인 프로토타이핑 방법을 어떻게 선택합니까?

최근에 제품 디자인을 생각해 냈다면 제조업체에서 자주 묻는 질문에 답했을 것입니다. 예를 들어, 선택한 재료, 치수, 강도 및 허용 오차 요구 사항은 무엇이며 생산하려는 단위는 몇 개입니까?

하지만 이 모든 질문에 답한 후에도 최종 제품을 양산하기 시작하면 실패할 가능성을 배제할 수 없습니다. 최상위 제품 설계자가 이러한 위험을 완화하는 한 가지 방법은 신속한 프로토타이핑입니다. 이 문서에서는 신속한 프로토타입 제작에 대해 설명하고 이상적인 방법을 선택하는 데 도움이 되는 유용한 정보를 제공합니다.

래피드 프로토타이핑이란 무엇입니까?

신속한 프로토타입 제작 구성 요소 적합성, 기능, 제조 가능성, 외관 및 강도를 테스트하기 위해 제품의 샘플 부품을 제조하는 작업이 포함됩니다. 이를 통해 제품 개발 초기에 설계 결함을 발견하여 수정 조치를 취할 수 있습니다. 그러나 오늘날 사용할 수 있는 여러 쾌속 조형 기술로 인해 프로젝트에 이상적인 쾌속 조형 기술과 방법을 선택하는 데 혼란스러울 수 있습니다.

이상적인 래피드 프로토타이핑 방법 선택

신속한 프로토타이핑에 일반적으로 사용되는 세 가지 방법은 다음과 같습니다.

1. 3D 프린팅
2. 사출 성형
3. CNC 가공

#1 3D 프린팅

3D 프린팅은 적층 제조 공정입니다. 즉, 원하는 프로토타입을 형성하기 위해 재료의 일부를 층으로 추가하는 것을 의미합니다. 높은 정확도, 재료 호환성 및 저렴한 비용(특히 소량의 부품)으로 인해 신속한 프로토타이핑을 위한 가장 일반적인 방법입니다.

그림 1:3D 프린팅 프로세스

그러나 3D 프린팅 기술은 다양한 프로토타이핑 요구 사항에 대한 기능과 적합성을 가진 여러 유형으로 제공됩니다. 예를 들어 일반적으로 사용되는 세 가지 3D 프린팅 기술은 다음과 같습니다.

• 융합 증착 모델링(FDM)
• 스테레오리소그래피
• 선택적 레이저 소결(SLS)

융합 증착 모델링

FDM(Fused Deposition Modeling)은 신속한 프로토타이핑을 위해 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 방법입니다. FDM 3D 프린터는 가열된 노즐을 통해 열가소성 필라멘트(예:PLA 및 ABS)를 층별로 압출하여 작동합니다. 일반적으로 최대 빌드 크기는 320 x 132 x 154mm이며 형태 적합성 테스트의 대상이 되는 프로토타입을 만드는 데 적합합니다.

예를 들어, 그림 2는 FDM 3D 프린터를 사용하여 만든 Raspberry Pi 케이스의 프로토타입을 보여주어 형태 적합성 테스트를 거쳤습니다.

그림 2:FDM으로 인쇄된 Raspberry Pi 케이스

그러나 압출 노즐의 크기는 FDM 인쇄 부품의 해상도를 정의합니다. 따라서 FDM은 복잡한 세부 사항이 필요한 프로토타입 부품을 만드는 이상적인 방법이 아닐 수 있습니다.

스테레오리소그래피(SLA)

광조형 3D 프린터는 고정밀 레이저를 사용하여 프로토타입을 만듭니다. 이 레이저는 액체 수지를 경화시켜 FDM 3D 프린팅에서 흔히 발생하는 저해상도 문제를 해결합니다. 그 결과, SLA 3D 프린터는 FDM 3D 프린터보다 더 높은 정확도와 미세한 디테일을 얻을 수 있습니다.

엄격한 허용 오차, 최고의 정밀도, 정확성 및 매끄러운 표면 마감이 필요한 세부적인 시각적 프로토타입을 만들려면 SLA 3D 인쇄를 선택해야 합니다. 그러나 SLA 3D 프린팅의 최대 빌드 크기는 일반적으로 145 x 145 x 175mm입니다.

그림 3:SLA 3D 프린터를 사용하여 만든 프로토타입

선택적 레이저 소결(SLS)

선택적 레이저 소결(SLS)에서 레이저는 원하는 프로토타입을 만들기 위해 층으로 분말 재료(일반적으로 폴리아미드 또는 나일론)를 소결하는 데 사용됩니다. SLS 3D 프린팅은 우수한 기계적 특성이 필요한 완전한 기능의 프로토타입을 만드는 데 적합합니다. SLA 3D 프린팅보다 더 큰 제작 크기(300 x 300 x 300mm)를 제공하지만 표면 마감이 더 거친 부품을 생산합니다.

그림 4:SLS 3D 프린터를 사용하여 만든 프로토타입

#2 사출 성형

사출 성형은 금형을 사용하여 프로토타입을 만드는 제조 방법입니다. 사출 성형기를 사용하여 프로토타입을 만들기 위해 제조업체는 먼저 원하는 제품의 모양으로 금형을 만듭니다. 다음으로 제조업체는 열가소성 폴리머를 가열하여 용융 유체로 변경합니다. 그런 다음 이 유체는 러너 시스템을 통해 금형 캐비티에 주입되어 원하는 모양을 형성합니다.

그림 5:사출 성형 공정

사출 성형은 많은 재료(열가소성, 금속 및 액체 실리콘 고무)와 호환되며 복잡한 제품 설계를 생성할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 프로토타입의 여러 복제본을 생성하는 데 이상적입니다. 특히 이러한 프로토타입에 대해 일련의 테스트를 수행해야 하는 경우에 적합합니다.

예를 들어, 전기 시스템이 없는 컴퓨터 마우스 프로토타입(실리콘 고무로 제작)을 보여주는 그림 6을 생각해 보십시오.

그림 6:컴퓨터 마우스 프로토타입

이 시나리오에서 인체 공학을 테스트하기 위해 이 프로토타입의 여러 장치를 만들 수 있습니다. 즉, 이 컴퓨터 마우스가 사용자가 편안하고 효과적으로 작업할 수 있는 능력에 어떤 영향을 미치는지 테스트하려는 것을 의미합니다. 예를 들어, 이 마우스 디자인이 사용자의 손에 어떻게 맞는지 또는 팔의 움직임이나 혈액 순환을 제한하는 방법을 결정할 수 있습니다.

이 테스트에서 얻은 결과는 마우스 팔 증후군 및 손목 터널의 위험을 줄이기 위한 제품 설계 조치를 취하는 데 도움이 될 수 있습니다.

#3 CNC 가공

CNC 머시닝은 절삭 공구를 사용하여 공작물에서 재료의 일부를 제거하여 원하는 프로토타입을 생성하는 절삭 가공 방법입니다. CNC(컴퓨터 수치 제어) 기술은 절단 도구와 공작물의 이동 순서를 자동화하여 프로토타입을 만듭니다.

그림 7:CNC 가공 공정

CNC 머시닝은 일반적으로 금속 부품을 위한 최고의 신속한 프로토타이핑 방법입니다. 특히 매우 정확한 기능의 프로토타입 제품(예:최종 사용 애플리케이션을 위한 지그, 고정 장치 및 구성 요소)을 생성해야 할 때 그렇습니다. 예를 들어, CNC 기계는 0.004mm의 작은 공차와 최대 136MPa의 기계적 강도를 달성할 수 있습니다. 그러나 CNC 가공의 절삭 특성으로 인해 일부 기능(예:언더컷)을 가공하기 어려울 수 있습니다.

자세히 알아보기:CNC 가공을 위한 설계 방법 이해

신속한 프로토타이핑 서비스:Gensun이 도와드립니다

3D 프린팅, 사출 성형 및 CNC 가공은 광범위한 제품 설계 프로토타입을 빠르게 생성할 수 있습니다. 그러나 래피드 프로토타이핑 프로젝트의 성공 여부는 주로 함께 일하는 기계 공장에 달려 있습니다.

Gensun Precision Machining은 아시아 전역에 신속한 프로토타이핑 서비스를 제공하는 선두 업체입니다. 당사는 3D 프린팅, 사출 성형 및 CNC 가공 기능을 보유하고 있을 뿐만 아니라 귀하의 제품을 올바르게 완성하기 위해 함께 일하는 고도로 훈련된 엔지니어와 품질 관리 전문가도 보유하고 있습니다.

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