신속한 프로토타입 모델 설명:작동 방식 및 중요한 이유

신속한 프로토타입 모델은 일반적으로 고객이 개발 중인 제품을 검토할 수 있도록 컴퓨터 도면에서 생성된 플라스틱 또는 금속 부품입니다. 20세기 후반부터 디자이너가 3차원(3D) 도면을 만들 수 있는 컴퓨터 소프트웨어가 개발되었습니다. 이러한 도면을 바탕으로 물리적 구조물을 만들 수 있는 장비의 병행 개발이 신속한 모델링 사업으로 이어졌습니다.

3D 소프트웨어를 이용한 부품 설계는 원하는 부품의 개념도부터 시작됩니다. 설계자는 이 도면을 사용하여 소프트웨어 기반 3D 모델을 생성할 수 있으며, 이를 통해 부품을 다양한 각도나 방향에서 볼 수 있습니다. 또한 이 소프트웨어는 부품을 가상으로 분해하여 산업 플랜트에서 조립이 어떻게 이루어지는지 고객에게 보여줄 수도 있습니다. 소프트웨어 설계에는 부품 고장이나 설계 결함을 추정하기 위해 다양한 응력이나 충격 조건에서 부품을 "테스트"하는 기능이 포함되는 경우가 많습니다.

3D 프린터의 도입으로 신속한 프로토타입 모델 개발이 현실화되었습니다. 20세기 후반에 여러 가지 기술이 발전했지만 모두 소프트웨어 모델을 생성하는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 프로그램과 연결되었습니다. 모든 3D 프린터는 부품의 물리적 샘플을 생성하기 위해 플라스틱 또는 금속의 연속적인 층을 순서대로 만드는 기술을 사용합니다.

한 종류의 프린터는 프린터 캐비닛 내부에 미세한 분말을 사용했습니다. 컴퓨터 소프트웨어는 이미지를 극도로 얇게 자르는 것과 같이 그림을 수천 개의 매우 미세한 레이어로 변환했습니다. 프린터는 가장 낮은 층의 형태로 분말 위에 화학 바인더를 뿌렸습니다. 그런 다음 이 층에 분말을 혼합하고 평평한 트레이에서 소량을 낮췄습니다. 3D 부품이 만들어질 때까지 바인더와 분말의 다음 층을 추가하는 등의 작업을 계속했습니다. 부품의 복잡성에 따라 하나의 샘플을 완성하는 데 프린터를 며칠 동안 작동해야 할 수도 있습니다.

또 다른 유형의 쾌속 프로토타입 모델 프린터는 녹는 플라스틱을 사용했습니다. 노즐은 녹은 재료의 작은 점을 프린터 트레이에 연속적인 층으로 배치하여 부품을 구성합니다. 플라스틱 층이 견고한 플라스틱 프로토타입을 형성했기 때문에 이러한 부품은 기계에서 직접 사용할 수 있는 경우가 많았습니다. 이는 처리할 수는 있지만 테스트나 실제 사용에는 충분하지 않을 수 있는 부품을 만드는 일부 파우더 프린터에 비해 개선된 것입니다.

금속 소결이라는 공정을 통해서도 신속한 프로토타입 모델을 만들 수 있습니다. 상대적으로 녹는점이 낮은 알루미늄이나 구리와 같은 금속은 녹은 플라스틱과 유사한 방식으로 3D 프린터에서 사용될 수 있습니다. 완성된 금속 부품은 추가 처리가 필요하지 않은 경우가 많으며 테스트 또는 추가 개발을 위해 기계에서 직접 사용할 수 있습니다.

21세기의 많은 제품은 완전히 CAD 소프트웨어로 설계되어 실제 샘플을 만들 필요 없이 가상 이미지를 빠른 프로토타입 모델로 만들었습니다. 이는 대형 산업 기계, 항공기 및 선박과 같은 대형 차량에 일반화되었습니다. 많은 부품이 너무 커서 별도의 프로토타입을 제작할 수 없었거나 최종 제품 개발이 지연되었을 수 있습니다.

엔지니어들은 실제 테스트 조건을 시뮬레이션할 수 있는 소프트웨어 테스트를 개발하여 프로토타입 테스트가 필요하지 않게 되었습니다. 최초의 상업용 항공기는 20세기 후반에 이런 방식으로 설계되었습니다. 상업용 제트 항공기는 중간 프로토타입 없이 직접 설계부터 비행 가능한 항공기로 완전히 컴퓨터로 제작되었습니다.

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