전문가 인터뷰:Expanse Microtechnologies의 James Hinebaugh

재료 및 부품 검사는 적층 제조 공정에서 중요한 단계이지만 여전히 문제가 없는 것은 아닙니다. 특히 항공우주, 의료 또는 자동차 산업 분야의 애플리케이션의 경우 숨겨진 결함 없이 부품이 완벽함을 충족하는지 확인하는 것이 중요합니다. 그러나 다공성, 보이드 및 내포물과 같은 문제, 특히 금속 부품의 경우 인쇄 성공 또는 실패를 쉽게 구분할 수 있습니다. 재료와 부품의 품질을 검증하는 방법은 여러 가지가 있지만 부품 자체의 깊숙한 곳에서 문제를 감지할 수 있는 방법은 거의 없습니다.

X-ray CT 스캐닝 기술은 재료 검사의 솔루션일 수 있습니다. 및 적층 제조용 부품. Expanse Microtechnologies는 독점적인 Microscale X-ray CT 기술을 사용하여 제조업체가 3D 인쇄를 위한 재료, 부품 및 제조 공정을 최적화하도록 지원하는 회사입니다. 우리는 Expanse Microtechnologies의 사장 겸 공동 설립자인 James Hinebaugh와 이 혁신적인 기술이 기업의 제조 프로세스를 완벽하게 만드는 데 어떻게 도움이 되는지 알아보기 위해 이야기했습니다.

Expanse Microtechnologies에 대해 간단히 말씀해 주시겠습니까?

Expanse Microtechnologies는 제조업체가 재료 및 제조 공정에 대한 질문에 답변할 수 있도록 지원하는 회사입니다. 우리는 첨단 검사 도구를 사용하여 적층 제조 및 기타 고급 제조 분야에서 중요한 질문을 해결합니다.

업계에서는 빠르게 진행되는 연구 요구 사항이 있으므로 학술 연구실과 연구 계약을 체결할 때까지 기다릴 수 없습니다. Expanse Microtechnologies는 산업계와 학계 사이의 공간을 연결합니다. 우리의 목표는 특히 Microscale X-ray CT라는 기술에 중점을 둔 산업 고객에게 학술 연구실의 도구를 제공하는 것입니다.

회사를 공동 설립하기로 결정한 이유는 무엇입니까?

우리는 적층 제조 산업에서 영감을 받았습니다. 우리는 업계가 뜨거운 질문을 가지고 있음을 알았지만 시장에는 기업이 이러한 질문에 답하고 제조 프로세스를 최적화하는 데 도움이 되는 훌륭한 도구가 없었습니다. 우리에게 CT는 솔루션입니다. 우리는 CT 전문 지식을 사용하여 AM 분야에 적용하고 기업이 주요 제조 질문에 답할 수 있도록 빠르고 집중적인 솔루션을 제공하고 싶었습니다.

마이크로스케일 X선 CT란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

<블록 인용>

Microscale X-ray CT를 사용하면 첨단 소재 및 부품의 내부 및 외부 3D 검사를 수행할 수 있습니다. 또한 거의 무한한 수의 기하학적 특징, 결함 속성을 특성화하고 부품이 얼마나 잘 인쇄 또는 제조되었는지 결정할 수 있습니다. 이런 종류의 기술은 학습 곡선이 엄청나기 때문에 CT에 모든 종류의 서비스를 제공하는 서비스 사무소가 거의 없으며 대부분이 파트너와 관계를 시작할 때 찾을 수 있는 것과 동일한 도구를 제공하지 않습니다. 학술 연구실.

3D 이미지에서 특정 정보를 추출하는 고급 이미지 처리 방법을 개발했습니다. 이러한 이미지는 크기가 몇 기가바이트일 수 있으므로 우리의 임무는 이 정보를 소화 가능한 방식으로 제공하여 고객이 문제가 있는 위치를 명확하게 볼 수 있도록 하는 것입니다.

이 높은 수준의 정보와 보다 심층적인 데이터에 대한 액세스를 제공하는 CT 스캔에서 보고서를 생성하므로 부품의 위치와 결함 및 이러한 결함의 모양, 크기 및 분포.

X-ray CT가 제조 공정에서 중요한 이유는 무엇입니까?

CT 스캐닝은 다른 방법으로는 얻을 수 없는 3차원 정보 세트를 제공합니다. 현미경과 유사하게 미크론 및 서브미크론 수준으로 확대하고 주요 질문에 답할 수 있습니다. 또한 부품의 내부에 액세스할 수 없는 기능에 대한 질문에 답할 수 있습니다. 그렇지 않으면 부품을 파괴하지 않고는 불가능한 작업입니다.

CT 스캐닝을 사용하면 제조한 부품 또는 테스트 인공물의 단면을 명확하게 볼 수 있습니다. 서로 거리가 몇 미크론인 슬라이스로 부품을 반복적으로 반으로자를 수 있는 것과 같습니다.

이렇게 하면 부품 내부에서 일어나는 일을 이해하는 데 중요한 3차원 정보가 많이 생성됩니다. 다른 접근 방식은 물리적 단면만 취하는 것입니다. 그러나 여기서는 물리적 평면의 위와 아래가 어떻게 생겼는지 추측하거나 이것이 대표적인 평면이기를 희망해야 합니다. CT를 사용하면 해당 횡단면뿐만 아니라 수천 개의 다른 횡단면도 볼 수 있으며 대표적인 횡단면이 실제로 어떻게 보이는지 이해할 수 있습니다. 상관관계도 볼 수 있습니다. 예를 들어, 다공성이 있는 곳에 표면 결함이 있는 경우가 많으며 이를 처음에 인쇄물에 연결한 매개변수 및 공구 경로와 다시 관련시킬 수 있습니다.

설명해주실 수 있습니까? 귀하의 소프트웨어가 시장에 나와 있는 유사한 소프트웨어와 어떻게 다릅니까?

저희 소프트웨어는 맞춤 제작되었습니다. 이는 우리가 원하는 각도에서 문제를 해결할 수 있도록 시작점과 답변해야 하는 질문을 결정할 수 있는 많은 자유가 있음을 의미합니다.

<블록 인용>

예:표면 거칠기의 경우 CT 스캔을 수행하고 재료와 부품의 윤곽을 일치시키는 도구를 개발 중입니다. 그런 다음 윤곽을 찾고 추출하여 윤곽의 거칠기를 측정할 수 있습니다. 현재 CT의 표면 거칠기에 대한 수요가 많지 않기 때문에 다른 소프트웨어 패키지는 이 작업을 수행할 수 없습니다. 그러나 적층 제조에는 있습니다. 우리는 그 수요를 보고 반응하며 이러한 질문에 답하기 위한 도구를 만들 수 있습니다. 이를 수행하고 반복 가능한 프로세스를 만드는 데 2~3주가 소요됩니다. 그때쯤이면 갈 준비가 된 것입니다.

대형 상용 소프트웨어 패키지를 사용하려면 먼저 이러한 질문에 답할 수 있는 사용자 친화적인 분석 패키지를 개발하고 출시할 수 있는 시장 잠재력이 충분하다는 시장 압력과 확신이 필요합니다. 몇 년은 아니더라도 이번 달의 리드 타임은 고객의 특정 요구 사항을 기반으로 솔루션을 만들고 구현하는 방법을 파악하는 데 몇 주 밖에 걸리지 않습니다.

당신이 돕고 있는 회사의 유형은 무엇입니까?

우리는 사실상 적층 제조의 전체 공급망을 다루고 있습니다. 예를 들어, 우리는 분말 제조업체와 협력하여 다공성이 있는지 또는 부품의 품질 및 강도 특성을 구축하는 데 중요한 흥미로운 모양 분포와 크기 분포가 있는지 식별하기 위해 분말을 스캔하고 있습니다.

기계 제조업체의 경우 많은 회사에서 공정 모니터링 또는 재료 속성의 로컬 제어 측면에서 현재 기계에 특정 기능을 추가하기를 원합니다. 이를 위해서는 많은 반복적인 테스트가 필요하며, 이것이 필요한 경우 중요한 측정항목을 추적할 수 있도록 맞춤형 도구를 개발하는 이유입니다.

우리는 또한 종종 새 분말을 취급하거나 새 기계를 시운전하려고 하거나 인쇄 반복성, 다공성의 출처 및 기타 핵심에 대해 더 나은 아이디어를 알고 싶어하는 서비스 부서와 협력합니다. 질문.

마지막으로 적층 제조를 통해서만 가능한 제품을 시장에 내놓으려는 고객이 있습니다. 예를 들어 의료 임플란트를 만드는 회사가 될 수 있습니다. 한 고객이 적층 기술을 사용하여 전체 로켓을 인쇄하려고 시도하는 경우도 있습니다! 우리는 그 회사들과 함께 일하기를 열망하고 있습니다. 왜냐하면 그들은 우리가 미래에 정말로 활성화하고 싶은 사람이기 때문입니다. 우리는 그들에게 그러한 통제를 제공하는 정보를 제공하고 싶습니다.

이러한 고객이 직면한 주요 과제는 무엇입니까?

<블록 인용>

분말은 적층 제조의 전체 공급망에서 핵심적인 관심 대상입니다. 잘 퍼지고 인쇄되는 좋은 분말을 만드는 방법을 이해하는 것은 기업의 주요 관심사입니다. 여기에는 다양한 분말뿐만 아니라 다른 기계에도 많은 변수가 있습니다. 분말 베드 인쇄 기술 전반에 걸쳐 균일하고 균일한 두께와 밀도의 분말 층이 필요합니다. 그렇지 않으면 각각 융합 부족 또는 과용융을 유발할 수 있는 분말이 너무 많거나 너무 적습니다.

1) 다양한 리코터 및 프린터와 잘 상호 작용할 수 있는 이상적인 형태 또는 이상적인 크기 또는 형태 분포가 있는지, 2) 내포물 및 입자 내 다공성과 같은 분말의 결함을 줄이는 방법을 이해하는 것이 중요합니다. 연구에 따르면 종종 부품에 갇혀 인쇄 프로세스 중에 부품을 벗어날 수 없습니다.

좀 더 실험적인 또 다른 관심 사항은 이미 컴퓨터에서 사용할 수 있거나 사용할 수 있는 모든 진행 중인 모니터링 데이터를 처리하는 방법을 아는 것입니다. CT는 해당 데이터를 처리 중인 부분으로 작업하고 검사를 구축하는 데 중요한 역할을 합니다. 대학과 기계 제조업체는 이 문제를 해결하는 데 큰 관심을 가지고 있습니다. 그러나 확실한 것은 기계 학습 및 컴퓨터 비전과 같은 많은 고급 기술이 핵심적인 역할을 할 것이라는 점입니다. 그것은 내가 계속 주시할 것이며 우리는 해당 연구의 최전선에 서기 위해 올바른 파트너와 함께 준비하고 협력하고 있습니다.

고객 성공 사례의 예를 공유할 수 있습니까?

고객 중 한 명이 의료 기기를 만들고 있습니다. 티타늄 인쇄 척추 클램프는 몸. 그들은 적층 제조를 통해서만 가능한 매우 혁신적인 솔루션을 만들었습니다.

그러나 그들이 인쇄한 첫 번째 프로토타입은 제대로 작동하지 않았습니다. 부품은 임플란트 과정에서 조정될 수 있도록 유연하게 인쇄되어야 했지만 단단하게 인쇄되었습니다. 부품을 반으로 잘라야 할 위치를 알지 못한 채 그들은 인쇄물이 추가 재료로 인해 어디에서 접착되고 있는지 또는 서로 접촉하는 두 개의 마주보는 벽 표면을 알지 못했습니다.

<블록 인용>

부품을 보낸 지 2주 만에 부품을 스캔하고 기계적 문제가 발생한 위치를 식별하는 데 필요한 시각 자료를 제공할 수 있었습니다. 이를 통해 제조 프로세스에서 변경해야 할 사항을 신속하게 결정할 수 있었습니다. 그리고 그것은 빌드 파일을 변경하고 바인딩을 생성하는 포인트가 원하지 않는 재료 연결을 갖는 것을 방지하기 위해 빌드 방향을 아주 약간 변경하는 문제였습니다.

그래서 그들은 다음 인쇄를 위한 솔루션을 매우 빨리 얻었고, 이를 위해 개발할 새로운 분석 도구 세트가 필요하지 않았습니다. 필요한 것은 적층 제조 공정에 익숙한 사람들과 그들을 도울 올바른 검사 기능뿐이었습니다. 그리고 우리는 그들을 다음 디자인 단계로 매우 빨리 데려갔습니다.

적층 제조가 어떻게 진화하고 있다고 보십니까?

앞으로 기업에서 AM을 점점 더 쉽게 도입할 수 있게 되어 기쁩니다. 지금 당장 시작하여 실행하고 원하는 수준에서 조기 인쇄 품질을 유지하는 것은 매우 번거로운 기술입니다. 현재로서는 비용뿐만 아니라 상당한 시간 투입이라는 진입장벽이 있다고 생각합니다. 따라서 CT의 현명한 사용, 개발된 공정 중 모니터링 및 주요 연구 실험실이 공정에 대해 제공하는 이해와 같은 것들이 이러한 장벽을 제거하고 기계 및 분말의 가격을 낮추며 시간 투입을 줄일 수 있다는 점에 기쁘게 생각합니다. 적층 제조를 사용하는 데 필요합니다.

또한 현재 항공 우주 또는 의료 분야에 관계없이 인쇄되는 부품과 관련하여 FAA 및 FDA의 엄격한 규정이 있습니다. 현재 FAA에서 인증하고 승인한 부품이 있는 경우 해당 부품은 변경 없이 정확히 동일한 재료를 사용하여 동일한 프린터에서 인쇄되어야 합니다. 변경 사항이 있는 경우 거의 항상 처음으로 돌아가 전체 프로세스를 다시 검증해야 합니다.

<블록 인용>

우리는 기계 품질 추적 방법을 표준화하고 기계 대 기계 및 분말 대 분말 인쇄 동작을 비교하여 재인증 프로세스를 단축할 수 있는 방법을 제공함으로써 이 문제를 해결하는 데 적극적으로 도움을 주고 있습니다. 따라서 5대의 새 기계에서 부품을 인쇄해야 하는 경우 원래 검증 노력의 5배가 소요되지 않습니다. 이 산업 분야에서 보다 유동적인 제조 기술이 될 수 있도록 지름길을 개발해야 합니다.

최종 의견이 있으십니까?

우리는 우리의 성공에 기여한 두 개의 주요 파트너십에 공로를 돌립니다. 하나는 Ehsan Toyserkani와 Mihaela Vlasea가 이끄는 워털루 대학교 MSAM(Multi Scale Additive Manufacturing) 연구실입니다. 그들은 적층 제조에 필요한 것이 무엇인지 보여줄 수 있었고 AM 및 CT 장비를 사용할 수 있게 해주었습니다.

두 번째는 Barnes Group Advisor와 함께 인쇄 및 CT 검사를 위한 표준 도구를 개발하기 위해 협력하고 있습니다. 이 그룹은 적층 제조 공정을 생산에 통합하는 전문 지식과 이와 관련된 품질 및 검사 요구 사항을 보유하고 있습니다. Barnes Group Advisors는 CT가 부품을 만드는 방법과 시간이 지남에 따라 부품 품질을 추적하는 방법을 이해하는 데 중요한 검사 도구라는 것을 알고 있습니다.

Expanse Microtechnologies에 대해 자세히 알아보려면 을 방문하십시오. https://www.expansemicro.com