전문가 인터뷰:pencerw.com 및 nTopology의 Spencer Wright

제조 세계에 관련된 거의 모든 사람들은 어느 시점에서 Spencer Wright의 블로그나 제조 뉴스레터를 검색했을 것입니다. Spencer는 금속 적층 제조를 위한 워크플로우의 오랜 전문가이자 nTopology의 연구 및 파트너십 책임자입니다. Spencer는 친절하게도 RP Platform과 함께 AM 및 기존 제조에 대한 배경, 최적화된 워크플로를 설계하는 현재 작업, 가까운 장래에 이 분야가 어떻게 발전할지에 대해 논의했습니다.

원래 3D 프린팅에 관심을 갖게 된 계기는 무엇입니까?

메탈 프린팅이 멋있어서 관심을 갖게 되었어요!

제 배경은 전통적인 제조 분야입니다. 저는 프로젝트 매니저, 제품 매니저, 꽤 괜찮은 기계 디자이너입니다. 저는 몇 년 동안 맞춤형 자전거 프레임을 만들었습니다. 그 후 저는 전기기계 어셈블리를 개발하는 프로토타이핑 공장에서 일하면서 임베디드 시스템 설계에 대한 경험을 어느 정도 얻었습니다.

나는 2012년에 뉴욕으로 이사했고 한 발 물러서서 내가 집중하고 싶은 것에 대해 생각하면서 전통적으로 제조된 것들을 계속 작업하고 있었습니다. 하지만 저는 조금 다른 것을 찾고 있었습니다. 당시 Makerbot과 Shapeways는 뉴욕 하드웨어 씬에서 정말 큰 존재였습니다. 두 회사 모두 정말 흥미로운 회사이지만 구조적, 기능적 등 기계적인 분야에 대한 배경 지식을 갖고 있어 호기심을 갖게 되었고 몇 가지 다른 금속 인쇄 기술에 대해 들었습니다. 이는 GE가 미국에서 큰 반향을 불러일으킨 Morris를 인수한 시기와 거의 비슷합니다. 당시 GE와 많은 협력을 하고 있던 Undercurrent라는 전략 회사에서 일하던 많은 사람들과 친해져서 정규직으로 합류하게 되었습니다.

그 작업을 통해 금속 분말 베드 융합에 대해 알게 되었습니다. 3D 프린팅이 X, Y, Z를 어떻게 바꿀 것인지에 대한 많은 마케팅이 있었지만 저는 "여기서 맥락을 알아보자"라고 생각했습니다. 우리는 매우 안정적인 제조 공정을 가지고 있습니다. 우리는 압출, 주조, 단조, 기계 가공을 하고 있습니다. 이들은 수십억 달러 규모의 산업입니다. 금속 인쇄와 비교하면 어떤가요?

그래서 알아보기 시작했고 이 프린터의 가격이 약 100만 달러라는 것을 알게 되었는데, 이는 CNC 공장에 비해 많은 돈인 것처럼 보였습니다. 그래서 질문은 "무엇을 인쇄할 수 있습니까?"였습니다. 빌드 플랫폼은 빵 상자 크기였습니다. 그래서 빵 상자에 들어가고 가벼우거나 흥미로운 디자인 요소가 있다는 이점을 얻을 수 있는 고부가가치 부품은 무엇입니까?

오늘날 금속 인쇄 산업의 대부분은 항공우주 부품, 의료 임플란트 또는 석유 및 가스 부품이지만 제가 생각해낸 답은 자전거 부품이었습니다. 사람들이 조금 더 가볍거나 조금 더 잘 맞는 것에 많은 돈을 지불하기 때문에 실제로 훌륭한 산업입니다. 정말 독특해 보이는 부분을 인쇄할 수 있다면, 그것은 분명히 미래 지향적인 것입니다. 사람들은 좋아합니다.

나는 기술에 대해 아무것도 몰랐지만 부품을 설계하는 방법, 부품 소싱 방법, 질문하는 방법은 알고 있었습니다. 그래서 나는 이 세 가지 기술(그리고 내가 블로그와 뉴스레터를 갖고 있다는 사실, 시장에 큰 구멍이 났다는 사실)을 사용하고 계속 작업했습니다. 저는 부품을 디자인하고 인쇄한 다음 그것에 대해 글을 쓰고 있었고, 그것이 바로 물건이 되었습니다. 내가 일을 하는 동안 나보다 이 일을 훨씬 더 잘하는 Siemens나 Philips와 같은 회사의 사람들로부터 갑자기 전화가 더 많이 오기 시작했습니다. 그것은 제 목소리를 내고 이 회사의 사람들에게 접근할 수 있게 해 주었습니다. 그래서 저는 질문을 하고 그들이 겪고 있는 일을 찾을 수 있었습니다.

그 무렵, 나는 내 경력에서 조금 다른 것을 찾게 되었습니다. 저는 제조 및 디자인 워크플로에 풀타임으로 집중하기로 결정하여 지금은 산업용 3D 프린팅을 위한 디자인 소프트웨어를 만드는 nTopology에서 일하고 있습니다. 내가 하는 대부분의 일은 우리 소프트웨어가 나머지 도구 체인에 어떻게 들어맞는지 파악하는 것입니다. 이 전체 주기에 걸쳐 고객의 워크플로를 추적하고 더 나은 경험을 제공하려면 어떻게 해야 합니까?

기존 제조 분야에 대한 귀하의 배경 지식이 많은 사람들보다 훨씬 더 유기적인 방식으로 3D 프린팅에 접근하고 있음을 의미하는 것 같습니다. 문제를 해결하기 위한 올바른 도구로 3D 프린팅을 식별하는 것입니다. 동의하시겠습니까?

그래, 확실히. 동시에 제 관심은 업무에 적합한 기술을 사용하는 것입니다. 나는 끊임없이 디자인 프로젝트를 만지작거린다. 나는 그들 중 일부를 인쇄하지만 일부도 CNC로 인쇄합니다. 나는 매주 사람들이 사업 아이디어가 있고 3D 인쇄를 하고 싶다는 이메일을 받습니다. 제 질문은 항상 "왜 인쇄하시겠습니까?"입니다.

이것은 오늘날 인쇄의 독특한 점이며, 아마도 기술 인쇄기는 누군가가 인쇄된 부품을 원하는 이유를 설정하는 데 큰 역할을 하지 못했을 것입니다. "우리는 X를 인쇄할 것이고 그것은 굉장할 것이다"라는 많은 이야기가 있지만 언론은 그것이 누구에게나 이익이 될 것인지에 대해 질문하는 데 능숙하지 않다고 생각합니다. 나는 무언가를 찾을 때 그것이 인쇄되었는지 여부에 신경 쓰지 않습니다. 소비자는 물건이 인쇄되는지 여부를 신경 쓰지 않고 기업은 확실히 신경 쓰지 않습니다. 그들이 관심을 갖는 것은 이 제품의 성능이 더 좋은지, 비용이 적게 드는지, 더 쉽게 구할 수 있는지 여부입니다.

결론은 대부분의 부품에서 인쇄가 좋은 솔루션이 아니라는 것입니다. 더 가벼워야 하는 경우 내부 통로를 통합하고 조립을 단순화할 수 있기 때문입니다. 실제 혜택입니다. 저에게는 이러한 응용 프로그램과 산업을 살펴보고 인쇄에 적합한지 여부를 파악하는 데 사용할 수 있는 휴리스틱을 알아내는 것이었습니다.

사람들에게 드리고 싶은 조언은 응용 프로그램을 인쇄에 사용하려고 하지 마십시오. 인쇄에 정말 좋은 것들이 있으며 우리는 그것에 집중해야 합니다.

최근의 좋은 예는 무엇입니까?

우리는 몇 가지 주요 산업에서 일합니다. 이러한 다양한 산업 전반에 걸쳐 우리는 고객이 원하는 정확한 기계적 특성을 가진 격자[경량] 구조를 설계하고 있습니다.

가장 큰 것은 규제 환경이 매우 복잡한 항공 우주(로켓과 우주선)입니다. 예를 들어 부품을 검사하고 X 비행 시간 후에도 부품이 양호한지 확인하는 방법에 대한 중요한 질문이 있습니다. 항공 우주는 가장 엄격한 요구 사항을 충족하므로 일반적으로 다른 산업 분야의 요구 사항을 충족할 수 있습니다!

우리는 또한 디자인 요구 사항이 매우 다르지만 여전히 매우 엄격하게 규제되는 의료용 임플란트 분야에서 큰 존재감을 가지고 있습니다. 우리는 또한 특정한 방식으로 에너지를 흡수하는 부품을 만드는 많은 소비자 기술 회사와 협력합니다. 신발 회사는 그것에 대해 매우 공개적이지만 패딩과 같은 인쇄를 찾는 다른 스포츠웨어 회사도 있습니다. 사람의 몸이 무언가와 충돌할 때 그 에너지를 흡수하여 뼈에 전달되지 않도록 하고 싶습니다. 거품은 괜찮지만 패드를 통하지 않고 외부로 에너지를 분산시키기 위해 다른 구조를 사용할 수 있습니다.

특히 여러 소프트웨어 플랫폼이 관련된 경우 회사의 워크플로 측면에서 학습 곡선이 많다는 것을 알고 계셨습니까?

이것들은 꽤 복잡합니다. 내 컴퓨터에서 동시에 $50,000 상당의 엔지니어링 소프트웨어를 실행하고 있는 자신을 발견할 때가 있습니다! 좋은 소식은 로켓 부품이든 신발이든 무엇을 하고 있든 우리가 보는 소프트웨어의 범위는 일반적으로 매우 유사하다는 것입니다. 고객이 일반적으로 사용하는 CAD 프로그램이 6개 정도 있으며, 그 외에도 다양한 분석 패키지 및 제조 소프트웨어 플랫폼이 있습니다.

차이점은 있지만 전반적인 요구 사항은 매우 유사합니다. 이들은 심각한 요구 사항을 가진 진지한 엔지니어링 회사이므로 추적성을 유지해야 하고 규제 환경을 충족해야 하고 문서가 있어야 하고 분석 결과를 추적할 수 있어야 하는데 까다로울 수 있습니다.

현실은 엔지니어링 소프트웨어 세계가 상대적으로 성숙하지만 제조 소프트웨어는 그렇지 않다는 것입니다. 회사에서 사용하는 패키지(주로 Autodesk Netfabb 및 Materialise Magics)는 크게 보면 그렇게 오래되지 않았습니다. 매년 그들은 꽤 큰 차이로 업데이트됩니다. 또한 파일 형식이 계속 변경되므로 복잡해질 수 있습니다.

이 모든 것을 합리화한다는 점에서 답은 무엇이라고 보십니까?

현재 우리의 초점은 이 프로세스를 최대한 원활하게 만드는 것입니다. 궁극적으로 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 영역은 소프트웨어인 Element입니다. 우리는 그 경험을 훌륭하게 만들 수 있습니다. 이 업계에서는 그게 어렵습니다. CAD에서 Element, 빌드 프로세서로 이동하는 데 사용할 파일 형식은 무엇입니까? 지금은 파일 형식이 엉망인 STL입니다.

격자 구조는 수백만 개의 빔을 가질 수 있습니다. STL을 사용하면 해당 구조의 표면을 삼각형으로 설명합니다. 모든 빔에 대해 최소 10개의 삼각형이 필요하지만 대부분의 경우 최소 50개의 삼각형을 사용하는 것이 좋습니다. 백만 개의 빔이 있다는 것은 파일 크기가 어마어마하다는 것을 의미합니다.

그런 식으로 지오메트리를 설명하는 것은 실용적이지 않으므로 Element 내부에서는 테셀레이션된 지오메트리를 전혀 사용하지 않습니다. 우리는 그래프 구조를 사용하므로 모든 빔이 한 노드에서 다른 노드로 이동합니다. 각 노드에는 X, Y 및 Z 위치와 할당된 반경이 있습니다. 그런 다음 빔이 해당 노드를 연결합니다. 비교적 적은 양의 정보로 많은 빔이 있는 디자인을 표시할 수 있습니다. 우리는 그런 식으로 소프트웨어 내에서 디자인을 만든 다음 사용자가 디자인을 내보내고 고유한 슬라이서 및 방향 도구를 사용할 수 있는 오픈 소스 파일 사양을 사용합니다.

우리는 이것을 3MF 파일 표준에 통합하기 위해 노력하고 있습니다. 목표는 격자를 통신하기 위해 훨씬 더 간단한 파일 프레젠테이션을 갖는 것입니다. 최소한 파일을 이메일로 보내야 하는 경우 파일이 업로드될 때까지 20분을 기다리지 않아도 됩니다. 단순화된 기하학은 CPU가 열심히 작동하지 않는다는 것을 의미하므로 파일 전송이 더 쉽고 렌더링이 훨씬 쉽습니다. 우리는 그 표현도 잘게 잘라낼 수 있습니다. 또한 이를 FEA 소프트웨어로 바로 가져올 수 있으므로 솔리드 요소를 사용하는 것보다 훨씬 쉬운 빔 분석을 실행할 수 있습니다.

이 새로운 파일 형식의 활용을 어떻게 보십니까?

솔직히, 나는 그것에 대해 걱정하지 않습니다. 우리는 이전에 파일 형식에서 적합하고 시작하는 것을 보았지만 우리에게는 이 형식이 매우 빠르게 이동할 것이라고 생각하는 분명한 이점이 있습니다. 대부분의 인쇄 파일 형식은 여전히 ​​삼각형을 사용하고 있습니다. 이는 기하학적 표현이 모두 동일한 패러다임 내에 존재함을 의미합니다. 3MF에는 삼각형 형상도 있지만(여러 가지 이유로 더 나은 형식임) 그 위에 완전히 다른 표현을 추가하므로 훨씬 작은 파일로 동일한 부품을 나타낼 수 있습니다. 그 어떤 어려움보다 이점이 훨씬 클 것이라고 생각합니다.

AM을 위한 성공적인 소프트웨어의 핵심 요소가 클라이언트의 특정 요구 사항에 대한 사용자 정의라고 생각하십니까?

예 및 아니오. 우리는 제품 회사입니다. 우리는 가장 까다로운 사용자를 위해 구축한 제품을 판매하고 이에 대한 최상의 버전을 만들기 위해 노력합니다. 문제에 대한 일관된 접근 방식을 사용하면 경험이 상당히 향상됩니다. 추가 CAD 응용 프로그램의 경우 고객이 "우리는 기능이 마음에 들지만 모든 곳에 컨텍스트 메뉴가 있었으면 좋겠다"고 말하는 경우가 종종 있습니다. CAD 회사는 판매를 원하므로 컨텍스트 메뉴를 제공합니다. 몇 달 만에 상황에 맞는 메뉴를 어디에서나 얻을 수 있고 잘 작동하며 큰 인기를 얻습니다.

1년 후 다른 사람이 와서 "우리는 당신의 소프트웨어를 사랑하지만 우리 엔지니어들에게는 상황에 맞는 메뉴가 실제로 작동하지 않기 때문에 더 나은 명령 폴더 시스템이 정말 필요합니다."라고 말합니다. CAD 회사는 그것에 대해 6개월을 보낸 다음 똑같은 일을 하는 두 가지 방법이 있습니다. 결국은 정신 분열증적인 소프트웨어입니다.

우리는 단일 상호 작용을 선호하는 경향이 있습니다. 우리가 도입하는 모든 새로운 기능은 동일한 방식으로 처리되며 전체 워크플로에서 일관됩니다. 우리는 고객이 진정으로 필요로 하는 것에 귀를 기울이고 상호 작용 관리를 위한 프레임워크에 적합하지만 이러한 요구에도 부합하는 것을 생각해냅니다.

그러나 여기에 덧붙여 워크플로의 유연성에 대한 필요성은 분명히 중요한 사항입니다. 새로운 파일 형식을 사용하여 누구나 쉽게 파일을 잡고 조작하고 진행 상황을 이해할 수 있도록 작성했습니다.

AM 워크플로를 간소화하는 것은 어떻습니까? 전체 프로세스를 더 긴밀하게 만들고 연결 끊김을 줄이는 방법은 무엇입니까?

어렵다. 궁극적으로 항공 우주 사용자를 보면 끊임없이 다른 것들 사이를 오가는 것입니다. 비교적 단순한 부품이라도 부품 번호로 끝나고 버전 2, 버전 3 등으로 끝나며 일종의 폭발을 일으키게 됩니다. 우리가 한 한 가지는 단일 파일에서 동일한 디자인의 여러 버전을 허용하는 것입니다. 다른 방향으로 분기할 수 있지만 모든 것을 동일한 실제 파일에 보관하면 어느 정도 도움이 됩니다.

그러나 궁극적으로 상호 운용성은 합리화보다 더 중요한 문제입니다. 우리는 다른 CAD 소프트웨어의 플러그인으로 Element의 더 간단한 버전을 만드는 것에 대해 많이 생각했지만 다른 사람의 지오메트리 커널과 사용자 인터페이스로 작업하고 있습니다. 그러한 것들을 조정하는 것은 자신의 소프트웨어에서 하는 것보다 더 어렵습니다. 또한 가장 널리 사용되는 CAD 소프트웨어를 선택하고 그에 맞게 빌드합니까? 고객이 사용하는 것을 선택하시겠습니까?

그래서 지금은 유연성을 유지하기로 결정했습니다. 당신은 우리 소프트웨어로 가져오지만 우리는 가능한 한 쉽게 그 프로세스를 만들 것입니다. 대부분의 작업을 소프트웨어에서 유지하면 좋은 사용자 경험을 보장할 수 있다는 것을 알고 있습니다.

더 넓은 의미에서 이 모든 것이 어떻게 발전하고 있다고 보십니까?

메탈프린팅이 점점 더 성숙해가는 모습에 설렌다. 인간은 벨트 아래에서 금속을 절단한 세기가 있습니다. 우리는 이것을 많이 해왔고 잘합니다. 반복 가능하고 신뢰할 수 있으므로 부품이 어떤 기계에서 만들어지는지 알 필요가 없습니다. 금속 인쇄에서는 완전히 다릅니다. 반복 가능하지 않으므로 동일한 파일을 사용하여 여러 제조업체에 가보면 다른 방식으로 빌드하고 다른 결과를 얻을 것입니다. 더 많은 재료나 속도가 필요하다는 이야기를 듣는데 그런 것들이 중요하지만 제가 진정 원하는 것은 성숙입니다. 제가 정말 기대되는 부분입니다.

우리는 소프트웨어에 설계 제약을 구축하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. Photoshop에서 무언가를 디자인하면 디자인에 적용할 색상 팔레트가 있습니다. 자외선과 같은 색상은 볼 수 없기 때문에 선택할 수 없으므로 그런 식으로 디자인하는 것은 의미가 없습니다! CAD 소프트웨어를 사용하면 제조할 수 없는 것을 쉽게 설계할 수 있습니다. 우리의 주요 초점은 사용자가 제조할 수 있는 것과 제조할 수 없는 것을 이해하도록 돕고 해당 인텔리전스를 소프트웨어에 구축하여 설계가 인쇄되는 방식에 대한 실시간 피드백을 받는 것입니다.

기계가 부품을 다르게 인쇄할 뿐만 아니라 제조업체가 인쇄 가능한 항목에 대한 사양을 게시하지 않는 세상에서 그렇게 하는 것은 정말 어렵습니다. 제가 정말 원하는 것은 기계 제조업체가 인쇄 가능성에 대한 피드백을 제공하고 문제 영역을 지적하는 API를 게시하는 것입니다.

마지막으로 향후 5년 동안의 '차세대 대작'은 무엇이라고 보십니까?

섹시한 대답은 아니지만 더 안정적이고 반복 가능하며 안정적인 프로세스를 찾고 있습니다. 또는 최소한 사람들이 미친 짓을 할 수 있는 흐름을 원하지만 이를 위한 견고한 기반을 제공하는 안정적인 빌드 시간을 제공합니다.

나는 더 많은 기계 제조업체가 부품 제조업체와 더 많은 통합을 개발하고 자체 서비스 부서를 여는 것을 보는 것이 좋다고 생각합니다. 그들은 부품 인쇄에 대해 더 많이 배우게 될 것이며 희망적으로 그 지능을 기계에 공급할 것입니다. 동시에 기계 제조업체가 소프트웨어와 더욱 긴밀하게 연결되는 것을 목격하고 있습니다.

기업은 자신의 조직 구조를 모방한 시스템을 구축하는 경향이 있다는 콘웨이의 법칙(Conway's Law)이라는 것이 있습니다. 예를 들어 사출 성형에 부착된 인쇄 회로 기판이 있는 부품이 있고 기계 엔지니어링 팀이 임베디드 시스템 엔지니어링 팀과 다른 건물에 있는 경우 PCB가 사출 성형 부품에서 떨어질 것입니다. .

합리적인 결론은 원활한 종단 간 워크플로를 원한다면 이러한 팀을 더 밀접하게 통합해야 한다는 것입니다. 같은 건물에서 일하게 하고 물냉면에서 서로 부딪히게 하세요! 더 많은 회사에서 이러한 서로 다른 역할을 함께 하는 것이 매우 보고 싶은 일입니다.

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