금속 3D 프린팅을 채택하는 것은 응용 프로그램을 개발하고 재료 및 프로세스를 검증해야 하기 때문에 어려울 수 있습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 독일 회사인 Aconity3D는 고객이 공정 매개변수를 실험하고 기술에 대한 새로운 응용 프로그램을 연구할 수 있도록 하는 유연한 실험실 금속 3D 프린팅 시스템을 제공합니다.
이번 주 전문가 인터뷰에서 Aconity3D의 전무 이사인 Yves Hagedorn은 개방형 아키텍처를 사용하는 하드웨어 시스템의 이점과 디자인 소프트웨어가 금속 3D 프린팅의 주요 과제 중 하나인 이유에 대해 설명합니다.
Aconity3D에서는 금속 적층 제조에 필요한 모든 것을 제공합니다.
우리는 특수 기계 구성 요소와 다양한 모듈을 제공하여 특수 응용 프로그램을 위해 설계된 장비를 만들기 위해 결합할 수 있습니다. 전체 시장에서 가능한 모든 애플리케이션에 적합한 단일 시스템은 없다고 믿기 때문입니다.
고객 여정은 컨설팅에서 시작됩니다. 예를 들어 고객이 마그네슘을 3D 프린팅할 수 있는지 알아보기 위해 우리에게 접근할 수 있습니다. 이 경우 자재 유통인 두 번째 사업부에서 조사를 수행하고 문제의 특정 자재를 어디에서 얻을 수 있는지 고객을 위해 찾습니다.
세 번째 사업부에서는 재료가 적층 제조로 처리될 수 있는지 확인하기 위해 몇 가지 테스트를 수행합니다. 모든 것이 작동하고 고객이 만족한다면 우리는 작업장 역할을 하여 고객을 위한 특정 애플리케이션을 제조할 것입니다.
장기적으로 고객은 특정 용도에 맞게 설계된 당사 장비를 구매하기로 결정할 수 있습니다.
우리의 접근 방식은 고객이 적용 가능한 재료의 범위를 확장하는 측면에서 효율적인 연구를 수행할 수 있도록 합니다.
고객이 아직 자격을 갖추지 못한 특수 용도를 위한 특정 재료가 있는 경우 당사 장비로 자격을 얻기 위해 많은 연구를 할 수 있습니다. 그들은 다양한 매개변수를 사용할 수 있으며 소프트웨어 측면에서 완전히 자유롭고 필요한 매개변수에 따라 하드웨어에서 변경을 수행할 수도 있습니다.
궁극적으로 우리는 고객을 위한 원스톱 샵이 되고자 합니다. 그러나 장비 판매는 우리의 주요 사업입니다.
적합가공의 범위를 확대하고자 하는 경우나 적용 가능한 재료의 측면에서나 생산성 향상을 통해 또는 치수 정확도를 얻으려면 하드웨어 및 프로세스의 모든 가능한 매개변수에 대한 전체 액세스 권한이 필요합니다.
이를 가능하게 하는 시스템이 시장에 없다는 것을 알았습니다. 그리고 그 때 우리는 고객에게 프로세스를 미세 조정할 수 있는 가능성을 제공하는 아이디어를 생각해 냈습니다. 바로 그 때 Aconity3D가 탄생했습니다.
우리는 곧 우리에게 실질적인 자산이 있으며 하드웨어와 소프트웨어 모두에 액세스할 수 있어야 하는 실제 고객의 요구를 실제로 충족할 수 있다는 것을 깨달았습니다.
첨가제의 산업 응용 분야는 가능성만큼 다양하기 때문에 특정 산업이 없습니다.
응용 분야가 방대한 의료 산업을 예로 들어 보겠습니다. 예를 들어, 티타늄 임플란트나 생체 흡수성인 마그네슘을 이식할 수 있습니다. 의료 센서 산업에도 응용 프로그램이 있습니다.
항공우주 분야도 마찬가지입니다. 항공 우주 산업은 예를 들어 도금 또는 고온 합금에 적용 가능한 합금의 범위를 확장하는 데 관심이 있습니다.
자동차 산업은 비용에 매우 민감하기 때문에 또 다른 흥미로운 예입니다. 이는 자동차 회사가 얻은 만큼만 비용을 지불하기를 원한다는 것을 의미합니다.
우리의 가치 제안은 특정 응용 프로그램에 필요하지 않은 모든 것을 생략할 수 있는 높은 유연성입니다. 이를 통해 우리는 전통적인 제조 기술과 경쟁할 수 있습니다.
작은 크기와 복잡한 구조의 구성 요소가 있는 경우 적층 제조를 고려하는 것이 좋습니다. 첨가제를 사용하는 또 다른 이유는 이전에는 불가능했던 새로운 재료를 결합하기 위해서일 수 있습니다. 구리와 크롬을 예로 들 수 있습니다.
여기서 주요 장애물은 거의 모든 응용 분야에서 부품을 생산한다는 것입니다. 밀링 또는 기타 전통적인 제조 기술과 비교할 때 적층 제조가 더 비쌉니다.
한 가지 예외는 치과 수복물입니다. 이러한 경우 적층 제조가 밀링보다 저렴합니다. 이것이 분말 기반 레이저 용융을 위한 최초의 산업 응용 프로그램 중 하나인 이유입니다. 또 다른 예외는 안경테인데, 이 안경테도 훌륭한 첨가제 응용 프로그램입니다.
그러나 다른 모든 경우에는 종종 비즈니스 케이스와 제품 수명 주기 비용 사이에 충돌이 있습니다. 많은 고객이 제품 수명 주기 비용에 대해 전혀 모르기 때문에 이것이 주요 장애물입니다.
다른 말로 하자면, 이제 기능적 통합이 가능합니다. 예를 들어 냉각 채널을 하우징에 통합할 수 있지만 가격표를 매기기는 정말 어렵습니다. 따라서 주요 과제는 부품 스크리닝을 수행하고 적층 적용 및 생산을 위한 유효한 비즈니스 사례를 찾는 것입니다.
제 생각에 주요 과제 중 하나는 데이터 준비를 위한 부품 설계와 그에 따른 소프트웨어 솔루션에 있습니다. 적층 제조와 관련하여 표준화는 여전히 어려운 일이며 이는 부분적으로 소프트웨어가 실제로 표준화되지 않았기 때문이라고 생각합니다. 예를 들어, 각 개별 시스템 공급자에 대해 다양한 데이터 형식을 사용합니다. 또한 부품 설계 측면에서 적층 생산의 유연성 때문에 지침이 없는 경우가 많습니다. 이것이 바로 치과 수복물 프레임워크가 최초의 진정한 산업용 애플리케이션인 이유이기도 합니다. 완전 자동화된 부품 설계 및 데이터 준비 프레임워크 - 단일 로트 크기 부품의 시리즈 생산을 위한 전제 조건입니다.
최초로 70년대 이후로 우리는 실제로 설계하거나 시뮬레이션할 수 있는 것보다 더 복잡한 부품을 만들 수 있는 상황에 처해 있습니다.
따라서 설계 및 데이터 준비는 여전히 이 산업에서 병목 현상이 발생하는 반면 지능형 소프트웨어 솔루션은 이 방정식에서 제외되어 생산성이 더 높은 하드웨어 시스템에 중점을 두고 있습니다. 적층 제조에 적합하도록 부품을 준비하는 것은 핵심 기술이며 상당한 시간이 필요합니다.
나는 부품 설계와 데이터 준비가 2주 이상 걸리고 부품을 인쇄하는 데 단 이틀이 걸리는 예를 보았습니다. 그 시간 동안 부품을 설계하는 것은 단순히 비효율적입니다. 제 생각에는 바로 여기에서 문제가 발생합니다.
네, 물론입니다. 현재 의료용 마그네슘 부품을 생산하는 고객이 있습니다. 티타늄 임플란트에 대해 FDA 승인을 받은 사람들도 있습니다.
자동차 산업에서 우리는 높은 생산성 시스템에 대한 구체적인 요청이 있었습니다. 그래서 우리는 400mm 직경의 판에 완전히 겹치는 4개의 레이저 시스템을 제공했습니다. 우리가 시장에서 그렇게 할 수 있었던 유일한 회사라고 생각하며 이는 생산성에 상당한 영향을 미칩니다.
추가 고객은 적용 가능한 재료의 범위를 고합금 공구강, 티타늄 알루미나이드 및 특정 니켈 기반 초합금으로 확장하기 위해 고온 예열 가능성을 활용합니다.
제가 12년 동안 첨가제 분야에 종사하면서 업계는 확실히 성숙해졌습니다. 처음 시작할 땐 소문이 많이 났어요. 이제 과대 광고는 다소 줄어들었습니다.
기술의 발전은 적층 제조를 위한 많은 응용 분야를 개척하는 데 도움이 되었지만 이러한 모든 응용 분야에는 여전히 높은 수준의 전문 지식이 필요합니다.
오늘날 특정 데스크탑 3D 프린터를 1000유로 미만으로 구입할 수 있으므로 많은 사람들이 고가의 분말 기반 레이저 용융 시스템과 같은 산업용 공구 기계를 구입할 수 있다고 믿게 됩니다. 귀하의 비즈니스 사례가 즉시 처리됩니다.
분명히 산업용 적층 제조의 경우는 그렇지 않습니다. 전문 지식을 훈련하고 개발하는 데 큰 어려움이 있습니다. 그리고 그것이 바로 전체 산업이 계속 발전해야 하는 부분이라고 생각합니다.
업계에서 더 많은 전문 지식을 보유하고 무엇보다 표준화된 프로세스와 신뢰할 수 있는 제품을 보유하는 것이 적층 제조의 산업적 채택에 핵심이 될 것입니다.
네, 물론입니다. 다양한 센서를 사용하여 공정에서 최대한 많은 정보를 얻는 것을 의미하는 공정 내 모니터링뿐만 아니라 해당 정보를 사용하여 공정 제어를 수행하는 데에도 중점을 두고 있습니다.
프로세스 내 제어를 통해 프로세스 내의 결함에 거의 즉시 대응할 수 있기 때문에 이것이 AM의 성배라고 생각합니다.
이렇게 하면 시스템이 훨씬 더 똑똑해집니다.
저희 회사는 파우더 베드 레이저 용융이 시작된 Fraunhofer Institute for Laser Technology에서 분사한 회사입니다.
그 배경으로 우리는 가공 레이저와 함께 다양한 광학 센서를 구현할 수 있었습니다. 이를 통해 상호 작용 영역, 용융 풀 및 레이저에서 즉시 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
그러나 이는 빅 데이터와 관련된 다른 문제로 이어집니다. 그 엄청난 양의 녹음 데이터로 무엇을 합니까? 실제로 필요하지 않은 데이터를 건너뛰는 방법은 무엇입니까? 유용한 데이터와 쓸모없는 데이터를 어떻게 구별합니까?
현재 업계가 그런 위치에 있다고 생각합니다. 그리고 그것이 우리가 하고 있는 일이기도 합니다. 우리는 고속 카메라를 사용하여 프로세스 내부를 살펴보고 그로부터 학습하며, 프로세스 제어에서 폐쇄 루프를 가능하게 하는 다양한 센서도 보유하고 있습니다.
따라서 해당 시스템이 있으면 용융 풀이 너무 뜨겁거나 너무 큰지 감지할 수 있고 레이저 출력을 통해 이를 조절할 수 있으므로 프로세스의 해당 신호에 반응합니다.
저에게는 정말 매력적입니다. 그리고 여기에 아직 많은 가능성이 있다고 생각합니다.
내가 업계에 있을 때부터 사람들은 다중 재료 금속 부품에 관심을 가져왔습니다. 그리고 항상 가장 먼저 해야 하는 것, 응용 프로그램 또는 기술 개발의 문제였습니다.
한동안 그 방향으로 아무 일도 일어나지 않았습니다. 그리고 나서 우리는 분말 베드에 X 및 Y 치수로 두 가지 다른 재료를 부설할 수 있는 분말 증착 장치를 개발한 벨기에 회사인 Aerosint를 만났습니다. 이것은 기본적으로 다중 재료 적층 제조에서 부족했던 것입니다.
이제 각 개별 재료에 필요한 프로세스 매개변수를 변경하여 빌드 플레이트의 변경된 분말 패턴 또는 재료 패턴에 반응하는 능력과 함께 방정식에 도달했습니다.
이는 Aconity3D와 Aerosint라는 두 파트너 모두 다중 재료 AM의 꿈을 실현할 수 있는 강력한 기반을 가지고 있음을 의미합니다.
실제로 이익을 얻을 수 있는 산업 중 하나는 보석 산업입니다.
구리에서 크롬에 이르기까지 등급이 매겨진 재료를 만드는 것은 또 다른 기회일 수 있습니다. 이들은 주형 또는 단조 산업 내에서 도구로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 다중 재료 3D 프린팅의 경우 구리를 사용하여 냉각 구조를 생성하고 크롬 또는 강철을 사용하여 부품의 외부 표면을 생성할 수 있습니다.
그래디언트가 있는 경우 기계적 특성을 등급화할 수도 있습니다. 이것은 응력 차폐 감소를 위한 의료 분야에서 유용할 수 있습니다. 이 효과는 금속 임플란트가 너무 조밀하여 뼈의 강도를 잃을 때 발생합니다. 다중 재료 3D 프린팅의 도움으로 임플란트의 기계적 특성을 변경하여 응력 차폐를 줄일 수도 있습니다.
그러나 새로운 애플리케이션이 개발되기 전에 현재의 적층가공 능력과 유사한 능력을 보여주기 위한 기술적인 추진이 필요하다고 생각합니다.
다중 재료와 마찬가지로 적용 가능한 재료의 범위를 계속 확장하여 산업 파트너에게 새로운 응용 프로그램을 제공할 수 있습니다. 우리는 전문화된 시리즈 응용 프로그램에 대해 자세히 살펴보고자 합니다.
저희는 틈새 애플리케이션의 경우, 특히 한 고객만을 위한 경우 새로운 재료를 검증하는 것이 정말 어려울 수 있다는 점을 이해합니다. 그러나 우리의 빵과 버터는 고객이 만족하고 그들이 염두에 두고 있는 응용 프로그램을 활용할 수 있도록 하는 것입니다.
우리는 궁극적으로 고객의 혁신을 가능하게 하는 역할을 하고 싶습니다.
Aconity3D에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하십시오. aconity3d.com
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