파운드리 트렌드 스포팅:3D 프린팅을 통한 신속한 프로토타이핑

주물 공장에서 신속한 제품 설계를 위해 3D 프린터를 사용하는 방법

제품 개발은 흥미로운 발견 과정입니다. 신제품에 대한 투자는 고객의 요구에 대한 회사의 약속을 보여줍니다. 연구 개발은 모델과 프로토타입을 만들고 조정하는 반복적인 작업으로 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 효과가 있는 것과 그렇지 않은 것을 배우는 데는 시간이 걸립니다. 3D 프린팅은 금속 제품을 비롯한 많은 제조 제품의 설계를 신속하게 처리하는 데 매우 유용한 도구입니다.

왜 프로토타입인가?

프로토타이핑은 제품 제조의 필수 단계로서 이론적인 설계와 최종 작업 제품 사이의 큰 격차를 해소합니다. 이는 제품 디자이너에게 실제 모델을 사용하여 작업하고 배울 수 있는 기회를 제공합니다. 이를 통해 최종 제품을 위해 개선하고 개선하는 것을 목표로 새로운 아이디어를 테스트하고 시도할 수 있습니다.

새로운 제품을 설계할 때 형태와 기능을 여러 단계에서 테스트할 수 있습니다. 일부 프로토타입은 크기와 모양을 검사하기 위해 제작됩니다. 기타 기능 및 적합성에 대한 특정 특성을 테스트하도록 설계할 수 있습니다.

래피드 프로토타이핑에 대해 알아야 할 사항

몇 가지 표준 프로토타입이 있습니다. 전통적으로 가장 기본적인 프로토타입은 도면이나 디지털 디자인을 통해 장인이 만든 종이, 나무 또는 거품 모형입니다. 설계 과정에서 계속되는 복잡성으로 프로토타이핑 단계가 추가로 이루어질 수 있습니다. 생산 실행이 시작되기 전에 공장은 테스트 실행을 통해 제품의 품질을 평가하고 공장에서 프로세스를 평가하기 위해 생산 프로토타입을 만듭니다.

신속한 프로토타입은 많은 첫 번째 프로토타입 단계의 유용성과 효율성을 향상시킵니다. 장인들은 전통적으로 목업을 만들어왔고 생산 프로토타입에는 일반적으로 맞춤형 도구가 필요했기 때문에 프로토타이핑은 일반적으로 느리고 비용이 많이 들었습니다. 즉석에서 프로토타입을 인쇄하고 조정할 수 있으므로 이러한 반복적인 설계 단계를 상당히 단축할 수 있습니다. 경우에 따라 플라스틱 프로토타입을 사용하여 생산 프로세스를 간소화할 수 있습니다. 특히 주조 방법은 패턴 및/또는 다이를 사용해야 하는 경우가 많습니다. 이는 비용이 많이 들고 대규모 생산이 투자 수익을 창출할 때만 정당화될 수 있으며 3D 프린터에서 패턴 모형을 생성하면 디자이너가 다음을 수행할 수 있습니다. 더 큰 규모의 목재 또는 금속으로 이동하기 전에 문제를 파악하십시오.

물론 이러한 프로토타입은 프로덕션 프로토타입이 아닙니다. 이 기간 동안 금속을 플라스틱으로 대체한다는 것은 확인할 수 없는 일부 금속 특성이 있음을 의미합니다. 3D 프린터에서 전체 크기의 볼라드를 플라스틱으로 인쇄하는 것도 단위당 수준에서 볼라드를 주조하는 것보다 훨씬 더 비쌉니다. 그러나 확장 가능한 인쇄 모델은 설계자가 검토하고 조작할 수 있는 무언가를 제공하며, 이로 인해 발생하는 변경 사항은 디지털 CAD 파일을 수정하고 빠른 재인쇄만 하면 됩니다.

많은 프로토타입은 또한 최종 제품보다 더 작은 규모로 그리고/또는 덜 세부적으로 생산됩니다. 최종 디자인의 일부나 측면만을 나타내지만 나중에 수정하는 데 비용이 많이 드는 것이 아니라 디자인 단계의 초기에 결정을 내리는 데 여전히 유용할 수 있습니다.

3D 프린터를 사용한 신속한 프로토타이핑

3D 프린팅을 통한 신속한 프로토타이핑은 적층 제조 기술을 사용합니다. 디지털 디자인 또는 CAD 모델은 일반적으로 컴퓨터 알고리즘에 의해 여러 개의 미세한 수평 레이어로 "슬라이스"된 다음 한 번에 하나씩 인쇄됩니다.

3D 프린팅은 70년대와 80년대 이후 다양한 형태로 존재해 왔지만 최근에야 상업적 규모로 유용하게 발전했습니다. 한계가 있지만 기술은 빠르게 발전하고 있습니다. 가장 진보된 3D 프린터는 다양한 속성과 색상을 가진 여러 재료를 인쇄할 수 있습니다. 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 프린터는 금속 제품도 인쇄할 수 있습니다.

3D 인쇄 프로토타입의 크기 제약과 표면 품질도 수년에 걸쳐 크게 개선되어 초기 개발 단계를 반복하는 디자이너에게 특히 유용합니다.

3D 프린팅으로 금속 부품 만들기

DMLS 프린터가 금속 주조 또는 작업 산업에 도전할 것입니까? 3D 산업은 거의 매일 발표되는 새로운 개발과 함께 역동적입니다. 암스테르담의 MX3D가 3D 인쇄한 다리와 같은 대규모 프로젝트는 구조적 제조에도 많은 잠재력이 있음을 보여줍니다. 그러나 이러한 형태의 인쇄는 전통적인 금속 제조와 경쟁하지 않습니다. 이러한 발전에도 불구하고 3D 프린팅은 향후 수십 년 동안 대규모로 기존 금속 제조를 대체하기보다는 향상될 가능성이 더 높습니다. 암스테르담의 다리도 데크를 지지하는 기존 철강으로 고정되어 있습니다.

물론 3D 금속 프린팅은 일반적으로 용융 금속을 붓고 적층하는 것이 아닙니다. 오늘날의 기술은 가열되고 파이프 형태로 된 비금속 매트릭스에 금속 분말을 통합하여 금속을 인쇄합니다. 일부 공정에서는(위의 브리지는 제외) 금속이 가열되어 매트릭스가 증발합니다.

이 인쇄된 금속은 플라스틱보다 더 강한 강도를 제공할 수 있지만 전통적인 주조 공장에서 사용할 수 있는 광범위한 합금을 제공할 수 없습니다. 많은 특정 등급의 철강 및 철에 필요한 엄청나게 높은 열과 제어된 냉각 조건은 한 등급과 다른 등급을 달성하기 위한 작업이 온도와 압력의 까다로운 균형을 이룬다는 것을 의미합니다. 또한 주조물의 한 부분이 다른 부분보다 빨리 냉각되고 접합 부위에서 제어해야 하는 경우 금속 변형이 발생할 수 있습니다. 3D 프린팅은 층을 순서대로 증착하여 물체를 만듭니다. 일부 철 합금에 필요한 기존의 거의 용융된 강철로 이것이 가능했더라도 다른 수준의 냉각으로 인한 응력은 전체 주조에 비해 금속의 특성을 근본적으로 변경합니다. 조각.

그럼에도 불구하고 금속 프린터로 인쇄한 재료는 플라스틱보다 강철에 가깝습니다. 흥미롭게도 주조 공장의 경우 이 금속 인쇄 기술이 언젠가는 신속한 프로토타입의 기능 테스트를 허용할 수 있습니다. 금속 부품을 저렴하게 인쇄하고 상대적인 스트레스를 받은 다음 생산 공정을 통해 조정할 수도 있습니다.

오늘날 파운드리를 위한 신속한 프로토타이핑

주조 장비와 기술은 수세기에 걸친 학습과 개발을 통해 개선되었습니다. 모래 주조는 제조업체가 금속의 기계적 특성을 변경하는 용융 및 냉각 상태에서 금속의 거동을 많이 제어할 수 있도록 합니다. 주조 공정을 통해 다르게 처리된 금속은 다른 모양으로 결정화될 수 있으며 각각의 추가 특성을 위해 가공될 수 있습니다. 이것은 금속 주조를 통해 고객이 사용할 수 있는 기계적 특성의 범위를 설명합니다.

그러나 이러한 주물에 대한 패턴을 만드는 것은 모래로 형성하기 위해 나무 패턴을 손으로 힘들게 조각하는 것을 의미했습니다. 이러한 패턴은 금속이 "풀"되어 더 천천히 냉각되어 부품에 내부 응력을 생성할 수 있는 장소 없이 생성되어야 합니다. 각인하고 있는 모래에서 빠져나올 수 있을 정도로 부드러워야 합니다. 인쇄된 개체를 만들면 디자이너와 주조 공장에서 프로젝트에 가장 효율적이고 최상의 모양을 만드는 패턴을 만드는 데 도움이 되는 개체 변경을 고려할 수 있습니다.

매몰 주조는 특히 복잡한 설계와 표면 품질이 중요한 대량 생산에 이상적인 다용도 공정입니다. 인베스트먼트 주조로 다이는 일반적으로 왁스 패턴을 생성하도록 만든 다음 코팅되어 세라믹 몰드를 형성합니다. 왁스 패턴은 쉽게 녹아서 용융 금속을 위한 금형 캐비티를 남깁니다.

그러나 다이는 생산하는 데 비용이 많이 들 수 있으므로 설계 단계 초기에 단위 비용이 크게 증가할 수 있습니다. 많은 제조업체가 하고 있는 일은 프로토타입용 왁스 패턴을 3D 프린팅하는 것이므로 맞춤형 다이가 필요하지 않습니다. 설계자는 장기 생산을 위해 더 비싼 도구를 사용하기 전에 부품을 검토하고 최종 버전으로 작업할 수 있습니다. 인쇄 패턴은 또한 단기 및 원샷 제작에 더 경제적입니다. 따라서 매몰 주조에서 3D 프린터는 사용할 최종 패턴을 생성할 수 있습니다.

빠른 프로토타입 제작의 혁명

3D 프린팅은 기존의 금속 제조를 대체하지 않더라도 금속 주조의 혁명입니다. 이 빠르게 발전하는 기술의 미래가 전통적인 생산 관행을 어떻게 향상시킬 수 있는지 고려할 때 전통적인 부문은 상상력에 의해서만 제한됩니다. 프로토타이핑을 통해 얻을 수 있는 비용 절감으로 더 많은 조정과 변경, 본격적인 생산에 들어가기 전에 추가 반복이 가능합니다. 3D 프린팅의 미래에 무엇이 등장하든, 고객을 위한 최고의 제품을 만들고자 하는 모든 디자이너에게 분명히 유용한 도구가 될 것입니다.