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인쇄된 프로토타입 또는 가공된 프로토타입? 프로세스가 프로토타입에 미치는 영향

프로토타이핑은 모든 개발 프로세스에서 중요한 단계입니다. 컴퓨터에서 확인할 수 없거나 손에 있는 부품으로 평가하기가 더 쉬운 몇 가지 사항이 있기 때문에 CAD 환경 외부에서 설계를 검증하는 것이 중요합니다. 대부분의 휴먼 스케일 항목의 경우 이는 두 가지 주요 기술 간의 결정으로 이어집니다. 가공 또는 3D 인쇄. 역사적으로 이것은 3d 프린팅 재료가 부서지기 쉽고 비싸며 상당히 거칠기 때문에 상당히 쉬운 결정이었습니다. 그러나 기술과 재료가 향상됨에 따라 기계 부품 대신 3d 프린팅을 사용하고 싶은 유혹이 더 커집니다.

결정할 때 비용, 타임라인, 지오메트리 및 재료 속성과 관련된 각 프로세스의 장단점을 평가하는 것이 중요합니다. 3D 프린팅이 훌륭한 옵션인 5가지 경우와 가공 부품을 선택하는 것이 5번 더 나을 수 있는 경우를 살펴보겠습니다.

다음이 필요한 경우 3D 프린트를 사용하세요.

1.강력한 부분 :3d 프린팅의 가장 큰 장점은 일반적으로 추가 세부 사항을 추가하는 데 비용이 들지 않는다는 것입니다. 기계 공장에 복잡한 리브 배열을 생산하도록 요청하는 것은 항상 더 높은 비용으로 이어지지만 3d 인쇄에서 이러한 리브는 실제로 사용되는 재료의 양을 줄여 비용을 절감할 것입니다. 내부 샤프 및 돌출된 로고/텍스트와 같은 기능도 가공 부품에서 발생하는 추가 비용 없이 추가할 수 있습니다.

그림 1:상단 이미지에 리브를 추가하는 것은 가공 부품의 경우 비용이 많이 들지만 실제로는 더 저렴합니다. 인쇄용.

2. 비주얼 모델: 투자자나 미래의 고객에게 아이디어를 판매하려면 작동하지 않더라도 최종 제품처럼 보이는 부품을 보유하는 것이 좋습니다. 3d 프린팅은 가공된 부품에 필요한 타협 없이 부품을 설계된 대로 정확하게 만들 수 있기 때문에 이를 달성하는 데 매우 유용할 수 있습니다. 3D 프린트는 또한 최종 도구 부품과 일치하는 페인트 기술을 사용하여 다양한 색상과 질감으로 쉽게 완성할 수 있습니다.

그림 2:3D 인쇄 부품에 대한 표면 마감 옵션, 이것은 하나와 유사한 페인트 텍스처입니다. 금형에 적용될 것입니다

3. 추측 및 확인: 참조할 CAD 데이터 없이 이미 존재하는 다른 부품에 맞는 부품을 만드는 것은 드문 일이 아닙니다. 이러한 경우 3D 프린팅은 설계된 부품과 기존 부품 사이의 맞춤이 의도한 대로 일치하는지 확인하고 기하학적 조정을 확인하기 위해 매우 빠르게 반복을 수행할 수 있는지 확인하는 도구가 될 수 있습니다.

4. 인체 공학적 평가: 3D 프린팅은 올바른 느낌이 얻어질 때까지 여러 구성과 아이디어의 사소한 반복을 테스트하는 것이 빠르고 상당히 저렴하기 때문에 인체 공학적 평가에 좋습니다. 주방 용품의 윤곽이 있는 손잡이와 같은 품목의 경우 곡면이 많은 마무리 패스를 필요로 하기 때문에 가공이 광범위하고 비용이 많이 들 수 있습니다. 반대로 곡면을 인쇄하는 것은 직선을 인쇄하는 것만큼 시간이 오래 걸립니다.

그림 3:상당한 비용을 추가하지 않고도 인체공학적 평가를 위해 다양한 부품을 인쇄할 수 있습니다.

5. 조립 모형: 복잡한 시스템에서는 컴퓨터에서 설계하는 것이 한 가지입니다. 현실 세계에서 조립할 수 있다는 것은 완전히 다른 것입니다. 3D 프린팅은 조밀한 조립품을 조립할 때 패스너에 접근할 수 있는지 확인하기 위해 다양한 구성 요소의 볼륨을 조롱하는 데 매우 효과적일 수 있습니다.

필요한 경우 기계:

1. 엄격한 내성 :3D 프린팅보다 머시닝을 선택하는 가장 중요한 이유는 디자인에 맞는 부품을 얻기 위함입니다. 고급 프린터에서도 0.05mm(0.002") 이상의 정확도를 기대할 수 없으며 정확한 조립품을 확인하는 데 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대부분의 유능한 기계 공장에서는 +-.025mm(.001") 허용 오차 내에서 프로토타입을 쉽게 생산할 수 있어야 하며 필요한 경우 더 엄격하게 제작할 수 있습니다.

2. 재료 속성:

강도: 3D 프린팅 재료는 취성 석고 Binder Jet 프린터에서 먼 길을 왔지만 가공된 재료와 일치하는 재료를 찾는 것은 물론이고 고유 재료의 블록에서 부품을 가공하는 것도 여전히 어렵습니다.

그림 4:3D 프린트의 취성 실패(garyhodgson.com)

탄성 계수: 프로토타이핑을 위한 가장 좋은 사례 중 하나는 제품의 "느낌"을 평가하는 것입니다. 단추 및 걸쇠와 같은 것은 특히 개인적일 수 있습니다. 래치의 여는 힘을 상당히 쉽게 계산할 수 있지만 손에 부품이 없으면 그 힘을 "느낌"과 직접 연관시키기가 어렵습니다. 그러나 스냅 및 버튼은 스프링력을 제공하기 위해 재료의 굴곡 계수에 의존하기 때문에 단순히 부품을 인쇄할 수 없습니다. 따라서 생산 재료와 동일한 계수를 가진 재료로 프로토타입을 만들어야 합니다.

등방성 속성: 대부분의 3d 인쇄 부품에는 프로세스의 레이어 특성으로 인해 상당히 뚜렷한 측면 라인이 있습니다. 이것들은 대체로 외관상이지만 이러한 선의 방향에 따라 재료 특성에 차이가 있으므로 모든 방향에서 동일한 강도가 필요한 경우 기본 재료가 균질할 것이므로 가공 부품을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 인쇄 방향에서 인쇄 실패의 자연스러운 시작점

그림 5:인쇄 방향의 측면 줄무늬는 인쇄 실패의 자연스러운 시작점입니다.

프로세스 평가: 프로토타입이 일반적으로 사출 성형에 사용되는 것과 같은 열가소성 재료의 특성에 의존하는 경우 일부 3D 프린팅 기술이 실망스러울 것입니다. SLA 및 기타 수지 기반 인쇄 기술은 열경화성 재료(녹지 않음)를 생성하므로 열 나사산 인서트의 정확한 인발 강도를 보장하려는 경우 의도한 재료로 프로토타입을 가공하는 것이 가장 좋습니다. .

그림 6:열가소성 소재에 열 삽입물 설치

3. 대용량: 3D 프린팅 재료는 비용이 많이 들 뿐만 아니라 큰 부품을 프린팅할 수 있는 기계는 훨씬 더 비쌉니다. 이는 공급업체가 투자를 상각해야 하기 때문에 일반적으로 볼륨당 비용이 더 많이 든다는 것을 의미합니다. 따라서 제작할 크고 간단한 부품이 있는 경우, 특히 40lb 가공 가능한 폼과 같은 저렴한 프로토타이핑 재료를 사용할 수 있는 경우 가공 비용이 더 저렴한 경우가 많습니다.

이러한 모든 경우에는 분명히 예외가 있지만 프로토타입 제작에 적용되는 3D 프린팅 기술의 현재 환경에서 이러한 강점과 한계를 염두에 두는 것은 생산 투자를 진행하는 데 필요한 모든 검증을 제공하는 프로토타입으로 이어져야 합니다. 하나의 프로세스가 완벽한 답은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어 두 프로세스를 혼합하여 비용을 최적화할 수 있습니다. 인체 공학 및 쇼를 위해 3d 인쇄된 모델을 사용하지만 스냅 느낌을 평가하기 위해 기계로 가공된 부분을 사용합니다. 프로토타입 공급업체에 최종 부품의 사용 사례를 알려야 합니다. 대부분의 회사는 두 가지 프로세스 중 하나를 사용할 수 있으며 필요에 따라 올바른 방향으로 안내할 수 있습니다.


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