금속
산업 제조
신제품을 시장에 출시하려면 설계, 시장 조사 및 제조의 복잡한 프로세스가 필요합니다. 신속한 프로토타이핑은 제품의 작동 모델을 개발하기 위해 구성 부품이 만들어지는 이 프로세스의 한 부분으로 기능과 한계를 테스트합니다. 이 프로토타입은 최종 제품과 동일한 재료로 만들거나 테스트 케이스의 목적을 위해 대체 재료를 사용할 수 있습니다.
금속 프로토타이핑의 몇 가지 방법은 다음과 같습니다.
각 프로토타이핑 방법에는 장점과 단점이 있으며 특정 프로젝트에 가장 적합한 요소가 있습니다.
3D 프린팅은 적층 제조라고도 하는 비교적 새로운 프로세스로, 3D 구성 요소가 여러 레이어로 구성될 때까지 제품의 한 레이어를 한 번에 한 레이어씩 인쇄하는 프로세스입니다. 각 층의 두께는 약 100미크론일 수 있습니다. 프린터는 3D 디자인을 입력으로 받아 3D 제품을 출력으로 만드는 컴퓨터 시스템에 의해 제어됩니다.
시간이 지남에 따라 기술이 발전했고 인쇄에 사용할 수 있는 재료가 다양해졌습니다. 플라스틱, 나일론, 수지, 은, 티타늄, 강철, 왁스, 광중합체 및 폴리카보네이트는 모두 3D 프린팅 재료로 사용할 수 있습니다.
3D 인쇄 기계에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
3D 프린팅은 프로세스가 매우 자원 효율적이기 때문에 신속한 프로토타이핑에 널리 사용됩니다. 생산 라인의 도구가 필요하지 않으며 노동 요구 사항이 최소화되며 폐기물이 거의 생성되지 않습니다. 3D 프린팅의 단점은 복잡한 부품을 만드는 데 몇 시간, 때로는 며칠이 걸리는 시간이 많이 걸린다는 것입니다. 부품 크기는 기계의 인쇄 영역에 의해 제한됩니다. 또한 일부 금속은 녹는점이 매우 높아 원하는 소재로 부품을 생산하지 못할 수 있습니다.
금속 주조 공장에서 패턴은 금속 부품을 주조하는 데 사용할 주형을 만드는 데 사용됩니다. 프로토타입 패턴은 가장 간단하고 비용 효율적인 방법으로 만들어지므로 필요한 경우 부품을 테스트하고 조정할 수 있습니다. 이러한 이유로 이 패턴은 가장 저렴하고 빠르게 생산할 수 있는 금형이기 때문에 모래 금형을 만드는 데 자주 사용됩니다. 느슨한 나무 패턴을 사용하여 처음부터 끝까지 프로토타입을 2~4주 안에 만들 수 있습니다.
느슨한 나무 패턴은 선삭, 도구, 금형 제작 및 고급 목공 작업과 같은 기술을 사용하여 패턴 제작자가 나무로 만듭니다. 패턴은 금속이 냉각될 때 발생하는 수축에 대해 일부 허용 오차가 내장된 프로토타입 설계에 따라 제조됩니다. 프로토타입 디자인에 백드래프트가 있는 부품이 필요한 경우 이러한 부품은 핀으로 고정된 패턴의 느슨한 조각으로 만들어집니다.
주물사는 금속주조에 필요한 특성을 가지도록 성분의 적절한 배합으로 특별히 구성됩니다. 모양을 유지하고 수분을 너무 많이 방출하지 않고 좋은 품질의 마감재를 제공해야 합니다. 느슨한 나무 패턴 주위에 모래를 채워 주물을 만든 다음 금속 프로토타입을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
금속 프로토타입을 주조하는 것은 금속을 녹이고 조성을 제어하고 용융 금속을 주형에 붓는 표준 주조 공정입니다. 냉각되면 금형이 분리되고 금속 프로토타입이 완성될 준비가 됩니다.
느슨한 나무 패턴을 가진 빠른 프로토타입의 금속 주조는 생산 비용이 낮고 패턴을 조정하고 필요한 경우 다시 주조하기가 상대적으로 쉽기 때문에 인기가 있습니다. 또한 최종 제품과 동일한 재료로 프로토타입을 만드는 것도 가능하므로 라인에서 추가 개발 단계를 생략할 수 있습니다. 제조업체는 종종 프로토타입을 개발하는 프로세스가 사소한 수정으로 최종 생산을 위한 방법이 되는 경우가 많습니다.
인베스트먼트 주조도 금속 주조 공정이지만 다른 기술을 사용하여 주형을 만들기 위한 패턴을 만듭니다. 첫 번째 단계는 프로토타입의 디자인과 일치하는 왁스 패턴을 만드는 것입니다. 역사적으로 왁스 패턴은 사출 성형기나 왁스 프레스로 만들어졌지만 신소재와 3D 프린팅의 발달로 매몰 주조 패턴을 보다 쉽고 빠르게 만들 수 있는 기회가 생겼습니다.
패턴이 만들어지면 패턴이 설정될 때 패턴의 모양을 취하는 세라믹 소재로 케이스가 만들어집니다. 그런 다음 주형은 왁스가 녹고 주조 주형에서 흘러 나올 때까지 가열됩니다. 따라서 다른 이름은 분실 왁스 주조입니다. 용융 금속을 주조물에 붓는 표준 주조 주조 공정이 따릅니다. 금속이 냉각되고 응고되면 세라믹 캐스트가 떨어져 나와 금속 프로토타입을 마무리할 준비가 된 상태로 남습니다.
이 신속한 프로토타이핑 방법의 장점은 느슨한 나무 패턴의 장점과 유사하며 더 미세한 공차와 마감이라는 이점도 있습니다.
스톡 금속 재료에는 시트, 로드, 튜브, 바 및 와이어가 포함됩니다. 이들 중 무엇이든 주조 또는 3D 프린팅과 같은 1차 제조를 통하지 않고 다운스트림 2차 단계로 금속 프로토타입을 제작하기 위한 원료로 사용할 수 있습니다.
판금 프로토타입 제조의 경우 프로토타입을 제작하기 위해 다양한 프로세스를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 물리적 모델을 평평하게 만들고 금속판에 배치하여 템플릿으로 사용한 다음 레이저 또는 토치를 사용하여 윤곽과 개구부를 자르고 굽힘을 표시할 수 있습니다. 프레스를 사용하여 표시된 경계에서 금속을 구부릴 수 있으며 특수 용접 장비를 사용하여 부품을 함께 연결할 수 있습니다.
튜빙은 디자인과 일치하는 프로토타입 부품을 만들기 위해 다양한 작업을 통해 처리하여 프로토타입 제작에 사용할 수 있습니다.
스톡 재료로 금속 프로토타입을 제작하는 주요 이점은 시간 효율성입니다. 패턴이나 금형이 필요하지 않으며 원자재는 선반에서 구할 수 있습니다. 단점은 일부 프로토타입 디자인이 표준 제조 프로세스에 너무 복잡하여 이 기술로 만들 수 없다는 것입니다.
가공은 감산 제조라고도 하는 통제된 재료 제거 공정에 의해 원료 조각을 원하는 최종 모양과 크기로 절단하는 모든 공정입니다. 다양한 금속 제품은 물론 목재, 플라스틱, 세라믹, 복합 재료 등의 소재를 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 현대 생산에서 가공은 컴퓨터 수치 제어(CNC)에 의해 수행됩니다.
CNC는 3D 설계에 따라 부품을 만들기 위해 가공 장비를 컴퓨터로 제어하는 것입니다. 가공 장비에는 선반, 밀, 라우터, 드릴 및 그라인더가 포함됩니다. CNC 기계의 원료는 철판, 봉과 같은 스톡 금속 제품입니다.
3D 설계는 컴퓨터 프로그램으로 변환된 다음 제어 시스템에서 기계를 지시하는 데 사용됩니다. 가공에 의한 금속 제거를 통해 프로토타입을 제조하기 때문에 선택한 원자재는 제작 중인 프로토타입보다 커야 합니다. 고급 CNC 기계는 3축(x, y, z) 모두에서 작업을 제어하고 부품을 뒤집고 가공 도구를 자동으로 전환할 수 있어 고품질 마감과 정확도 수준을 얻을 수 있습니다.
다른 제조 기술에 비해 CNC 기계의 장점은 3D 설계를 기반으로 하는 자동화된 작업입니다. 사람의 개입은 제한적이며 제조된 프로토타입은 높은 수준의 정확도로 설계와 일치합니다. 수동 작업보다 CNC 기계를 사용하여 더 복잡한 프로토타입을 제조할 수 있습니다. 부품 가공의 단점은 원자재에서 금속을 제거하여 부품을 만들기 때문에 폐기물이 발생한다는 것입니다. 폐기물을 재활용할 수 있지만 비용 영향과 손실이 발생합니다.
연구에 따르면 3D 프린팅의 발전은 엔지니어가 아이디어를 테스트하고 제품을 시장에 신속하게 출시하는 능력에 극적인 영향을 미치고 있습니다. 한 자동차 기사는 특정 자동차 부품의 공기역학 테스트가 자동차 성능에 미치는 영향을 측정하는 데 중요하다는 사실을 강조합니다. 테스트 결과가 나오면 디자인을 약간 조정할 수 있으며 새로운 프로토타입이 매우 빠르게 재인쇄됩니다. 공기역학적 테스트의 경우 강도가 아니라 테스트 대상인 모양이므로 최종 재료로 부품을 만드는 것이 필수는 아닙니다. 3D 프린팅은 자동차 엔지니어가 개발을 가속화하고 효율성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
다른 응용 프로그램은 다른 제조 방법에 적합합니다. 한 예에서 설계자는 내부 공간에 마이크로 SD 카드를 위한 공간이 있는 2파트 링 어셈블리를 제조할 때 이를 발견했습니다. 첫 번째 프로토타입은 DMLS(Direct Metal Laser Sintering)로 제작되었지만 낮은 품질의 표면 마감과 불량한 조립으로 인해 정전기 방전 가공이 있는 CNC 기계를 사용하는 조사가 진행되었습니다. 프로토타입의 향상된 성능은 이 특정 애플리케이션에서 CNC의 장점을 강조했습니다.
개발 비용을 줄이는 것은 새로운 창조물을 시장에 출시할 때 많은 하이테크 기업에게 경제적인 필수 요소입니다. Icon Aircraft가 A5 레크리에이션 항공기를 위한 프로젝트를 시작했을 때 프로토타입 및 대량 생산을 위한 구성 요소를 구축하는 가장 비용 효과적이고 효율적인 방법을 찾는 데 상당한 시간과 에너지를 투자했습니다. 사례 연구에 따르면 Icon Aircraft는 특수 도구의 필요성을 줄임으로써 생산 일정에서 2~3주, $2000, 공기 덕트 부품당 2인분의 시간을 벌었다고 합니다.
American Foundry Society의 2017 올해의 주조상은 항공기 조수석 프레임용 새 주조물을 개발한 회사에 수여되었습니다. 역사적으로 이 구조적 구성 요소는 단일 빌렛으로 만들어졌지만 세부적인 설계 및 엔지니어링 과정을 거쳐 알루미늄보다 가볍지만 3D 인쇄할 수 없는 마그네슘으로 격자 구조가 만들어졌습니다. 주조 프로토타입은 요구되는 강도를 가지면서도 기존 기계 부품보다 훨씬 가벼운 제품을 생산했습니다. 단일 여객기에서 연간 $100,000의 절감액은 더 가벼운 좌석으로 인한 연료 비용 절감과 관련 배출 감소를 기반으로 계산되었습니다.
혁신가와 엔지니어가 사용할 수 있는 신속한 프로토타입 제조 방법이 점점 늘어나고 있습니다. 각 방법에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 주조 공정은 특히 고융점 금속의 경우 프로토타입을 완제품과 동일한 재료로 만들어야 하는 응용 분야에 적합합니다. 3D 프린팅은 특정 인쇄 가능한 재료로 만들어진 더 작은 구성 요소에 적합합니다. 이 기술은 지속적으로 개발 및 개선되고 있습니다. 가공은 복잡성이 너무 심하지 않고 밀링 및 그라인딩과 같은 표준 프로세스를 계속 사용할 수 있는 재고 제품에서 금속을 절단하는 데 사용할 수 있습니다.
James Dyson 경은 가정 청소 시스템에서 백 진공 시스템을 대체한 사이클론 진공 시스템 개발로 가장 유명한 상징적인 발명가, 기업가 및 엔지니어입니다. BBC와의 매혹적인 인터뷰에서 다이슨은 자신의 발명품이 완성되기까지 5년이 걸렸고 총 5,127가지의 수정과 수정이 필요했다고 밝혔습니다. 그는 "처음에 성공하지 못하면 시도하고 다시 시도하십시오!"라는 오래된 좌우명을 확고히 믿습니다. 다이슨의 이야기는 제품 개발자와 엔지니어가 신제품을 시장에 출시하기 위해 여러 번의 개발과 개선이 필요하다는 현실을 강조합니다. 신속한 프로토타이핑의 개선은 혁신가와 소비자 모두의 이익을 위해 계속해서 비효율을 줄이고 비용을 절감할 것입니다.
금속
게시일:2019년 06월 21일 | 작성자:Kenzi, WayKen 프로젝트 관리자 보석 제조는 세계에서 가장 오래된 무역 중 하나이지만 보석 제조에 유용할 수 있는 모든 것이 이미 발명되었다고 말하기는 이릅니다. 금속 쾌속 조형 서비스와 레이저 및 워터 제트 절단을 통해 보석의 CNC 쾌속 조형이 진행되고 개선될 수 있습니다. 이 기사를 읽으면 방법을 알 수 있습니다. 장신구 제조의 기존 공정 보석은 전통적으로 주조로 제조되었습니다. 귀금속은 주조 특성이 좋고 표면 마감이 매우 낮은 주형을 만들 수 있기 때문입니다. 주조
프로토타입은 초기 단계에서 새로운 디자인, 개념 또는 프로세스를 검증하기 위해 만들어진 물리적 모델 또는 샘플입니다. 자동차, 항공 우주, 의료 기기, 전자 및 건축을 포함한 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 금속 프로토타입은 우리 사회에서 자신의 역할에 대해 충분한 신용을 얻을 수 없습니다. 우리가 일상 생활에서 사용하는 모든 제품이 그것들로 시작될 정도로 매우 중요합니다. 프로토타이핑 프로세스는 새로운 아이디어의 평가와 완성 사이의 단계이기 때문입니다. 금속 프로토타입이란 무엇입니까? 금속 프로토타입은 새 제품의 샘플 또