3D 프린팅 소프트웨어의 5가지 흥미로운 트렌드

소프트웨어는 오랫동안 3D 프린팅 발전의 병목 현상이었습니다. 업계는 하드웨어 및 재료의 발전에 더 중점을 두고 있는 반면 소프트웨어 혁신은 뒤쳐져 있습니다.

그러나 더 많은 회사가 현재 AM을 산업화로 이끌 차세대 소프트웨어 도구를 개발함에 따라 기존 격차가 좁혀지고 있습니다.

아래에서는 3D 프린팅 소프트웨어 시장을 형성하는 주요 개발 및 동향을 살펴보고 있습니다.

1. 소프트웨어 상호 운용성 추구

적층 제조 산업은 보다 간단하고 빠른 설계 준비 워크플로로 이동하고 있습니다. 이를 달성하기 위한 핵심은 보다 강력한 소프트웨어 통합을 도입하는 것입니다.

일반적인 설계 프로세스에서 엔지니어는 CAD(Computer-Aided Design) 시스템에서 솔리드 모델을 생성합니다. 그런 다음 그는 이를 삼각형 모델로 변환하여 인쇄 가능성 검사를 수행하고, 부품을 빌드 트레이에 배치하고, 구조를 최적화하여 무게를 줄이고, 지지대를 추가하고, 시뮬레이션 분석을 실행해야 합니다. 이러한 많은 단계에서 디자이너와 엔지니어는 다양한 프로그램과 여러 파일 형식을 사용합니다.

모델을 인쇄할 수 있도록 준비하는 데 필요한 이 방대한 설계 준비 도구는 AM 워크플로에 복잡성을 추가합니다. 설계 데이터를 다른 설계 환경으로 변환하고 전송하면 종종 비용이 많이 드는 실수와 지연이 발생할 수 있습니다. 그리고 이것은 회사가 여러 소프트웨어 패키지를 사용하기 위해 지불해야 하는 상당한 라이선스 비용에 대해서는 언급조차 하지 않습니다.

이 문제를 극복하는 한 가지 방법은 더 나은 소프트웨어 상호 운용성을 도입하는 것입니다.

AM 설계 프로세스의 맥락에서 상호 운용성은 인쇄용 모델을 설계하는 데 필요한 도구, 단계 및 노력의 수를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이를 달성하는 한 가지 방법은 번거로운 데이터 변환 없이 다양한 소프트웨어 도구가 설계 데이터를 교환하고 사용할 수 있도록 하는 것입니다.

오늘날 우리는 전통적으로 AM 전용 소프트웨어에서 볼 수 있었던 더 많은 기능이 더 큰 소프트웨어 회사에서 개발한 CAD 소프트웨어로 마이그레이션되는 것을 보고 있습니다. AM 설계 기능을 널리 사용되는 CAD에 통합하는 것은 소프트웨어 통합, 인수 또는 내부 기능 개발을 포함하여 여러 가지 방법으로 달성할 수 있습니다.

가장 큰 예 중 하나는 2015년 Autodesk가 AM 설계 소프트웨어 회사인 Netfabb를 인수한 것입니다. 이러한 움직임으로 Autodesk는 Netfabb를 Fusion 360 설계 및 엔지니어링 도구와 연결하여 사용자를 위한 훨씬 단순한 3D 인쇄 설계 환경을 만들 수 있었습니다.

보다 최근의 예에서, 스웨덴에 기반을 둔 글로벌 기술 회사인 Hexagon AB는 AM용 토폴로지 최적화 소프트웨어의 독일 공급업체인 AMendate를 인수했습니다. AMendate는 CAE(Computer-Aided Engineering) 시뮬레이션 소프트웨어 및 서비스를 제공하는 Hexagon의 MSC 소프트웨어 부문에 추가됩니다.

Altair, Dassault Systems 및 PTC와 같은 다른 회사도 CAD 솔루션 범위 내에서 AM 설계 기능을 개발해 왔습니다.

AM 설계 프로세스 단계를 통합하고 합리화하는 추세는 하루아침에 일어나지는 않겠지만 계속해서 더 강력해질 것입니다. 즉, 이 이정표를 달성하면 더 빠른 설계 반복에 대한 장벽이 제거되어 궁극적으로 3D 인쇄 사용자가 복잡한 모델링 작업을 간소화할 수 있습니다.

2. STL을 대체하기 위한 움직임?

가장 일반적인 3D 인쇄 파일 형식인 STL의 사용을 재고하지 않고는 상호 운용 가능한 워크플로를 만드는 것이 거의 불가능합니다.

STL 파일 형식은 1980년대 중반 CAD 소프트웨어가 파일을 전송하여 3D 개체를 인쇄할 수 있도록 하기 위해 발명되었습니다. STL을 사용하면 CAD의 설계가 STL 파일로 내보내지며, 이 파일은 3차원 개체를 일련의 연결된 삼각형(다각형)으로 설명합니다.

업계에서 많은 발전이 일어나고 있음에도 불구하고 STL 형식은 30년 넘게 크게 변하지 않았습니다. 3D 프린팅 산업이 계속 발전하고 발전함에 따라 STL 형식의 한계는 특히 3D 프린팅을 사용하여 복잡한 생산 부품을 설계할 때 더욱 분명해졌습니다.

다음은 STL 파일 사용의 몇 가지 문제입니다.

~복잡하거나 큰 기하학적 모양과 구조를 정확하게 정의하는 것은 어려울 수 있으며 비실용적으로 커질 수 있는 파일 생성을 포함합니다(예:몇 기가바이트). 이러한 파일은 3D 프린터로 보내는 데 오랜 시간이 걸리며 경우에 따라 너무 커서 3D 프린터에서 전체 파일을 허용하지 못할 수 있습니다.

~형식은 색상, 질감 또는 재료에 대한 정보를 지정하지 않습니다.

~STL 형식은 저작권 및 파일 보안과 관련된 정보를 포함하여 디자인 이외의 다른 데이터를 포함할 수 없습니다.

~파일 수정이 어렵습니다. 파일 형식은 사소한 변경 사항과 주요 변경 사항을 구분할 수 없으므로 변경 사항이 있으면 전체 워크플로를 다시 시작해야 하므로 디자인 프로세스에 몇 시간이 추가될 수 있습니다.

지난 몇 년 동안 형성되고 있는 추세 중 하나는 STL 파일의 필요성을 제거하는 솔루션의 개발입니다. 그 중 하나는 보다 효율적인 파일 형식의 개발입니다.

예를 들어, 2015년에 처음 형성된 3MF 컨소시엄은 새로운 범용 오픈 소스 3D 구축을 목표로 합니다. STL을 괴롭히는 문제가 없는 3MF라는 파일 형식입니다.

지난 2년 동안 Material and Properties, Production, Beam Lattice 및 Slice에 대한 4가지 확장을 포함하여 3MF에 대한 많은 업데이트가 있었습니다. Volumetric 및 Laser Tool Path 확장은 다음 목록에 있으며 현재 개발 중입니다.

또한 3MF에는 파일 크기가 작은 복잡한 모양 데이터, 하나 이상의 텍스처 및 여러 색상 데이터와 같이 STL에서 사용할 수 없는 몇 가지 기본 제공 기능이 포함되어 있습니다.

명백한 이점에도 불구하고 3MF 파일 형식은 업계에서 다소 천천히 채택되고 있습니다. 아이러니하게도 혁신과 밀접한 관련이 있는 AM 산업은 STL 작업에 익숙해져 더 효율적인 형식으로 전환하는 것을 꺼립니다.

STL이 곧 사라지지 않을 것으로 예상되지만 AM 사용자는 궁극적으로 3D 프린팅을 위한 디자인 준비에 대한 접근 방식을 재고해야 합니다. 새로운 파일 형식을 사용하는 것은 현대적인 디자인 준비 요구 사항을 지원하는 수단 중 하나가 될 수 있습니다.

3. 워크플로 소프트웨어에 대한 새로운 초점

워크플로 관리 소프트웨어는 3D 프린팅 소프트웨어 시장 내에서 엄청난 성장을 경험하고 있습니다. 이러한 성장의 가장 큰 동인 중 하나는 AM 프로덕션 워크플로의 자동화 및 확장성 향상에 대한 요구입니다.

IDtechEx의 최근 보고서에 따르면 워크플로 관리 소프트웨어 수익이 다음 해에 급증할 것으로 나타났습니다. 이 분야의 밝은 미래를 약속합니다.

기업이 AM을 운영에 통합하기 시작하면서 수동적이고 비효율적인 워크플로 관행에 직면하게 되었습니다. 예를 들어, 많은 AM 작업자와 기술자는 여전히 수동으로 주문을 관리하고, 빌드 상태를 확인하고, 인쇄 후 부품을 식별하는 데 많은 시간을 소비해야 합니다. 이로 인해 많은 운영 병목 ​​현상이 발생하여 AM 생산을 확장하고 효과적으로 관리하기가 어렵습니다.

워크플로 자동화 소프트웨어가 핵심 솔루션 중 하나인 만큼 워크플로의 비효율성을 극복하기 위해 많은 발전이 이루어지고 있습니다.

기본적으로 AMFG와 같은 워크플로 소프트웨어 플랫폼은 주문 관리, 생산 일정, 빌드 상태 모니터링 및 후처리 확인과 같은 AM 워크플로의 여러 단계를 연결하는 에코시스템을 구축하는 데 도움이 됩니다. 목표는 생산 계획을 세우고 간소화되고 디지털화된 프로세스를 제어하는 ​​것입니다.

결과적으로 회사는 서비스 사무소든 내부 AM 상점이든 AM 워크플로를 처음부터 끝까지 관리할 수 있는 도구를 보유하고 AM을 더 넓은 디지털 인프라에 통합할 수 있습니다.

4. AM 시뮬레이션 소프트웨어의 역할 증가

시뮬레이션 소프트웨어는 3D 프린팅이 생산 가능한 기술로 변모함에 따라 그 어느 때보다 더 큰 역할을 할 것입니다. 시뮬레이션은 일반적으로 디자인을 인쇄로 보내기 전에 인쇄 오류를 최소화하기 위해 인쇄 프로세스 중에 재료가 어떻게 작동하는지 디지털 방식으로 재현하기 위해 디자인 단계에서 사용됩니다.

약속에도 불구하고 3D 프린팅 프로세스를 시뮬레이션하는 것은 시뮬레이션 프로세스 중에 고려해야 할 변수가 많기 때문에 어렵습니다.

'오늘날 모든 시뮬레이션 소프트웨어에는 제공할 수 있는 정확도를 제한하는 일정 수준의 가정이 내장되어 있습니다. 이것이 아마도 현재로서는 가장 큰 단점일 것입니다. 원하는 만큼 정확할 수 없습니다.'라고 ANSYS의 수석 기술자인 Dave Conover가 AMFG와의 최근 인터뷰에서 말했습니다.

그러나 시뮬레이션 기술은 빠르게 발전하고 있으며 소프트웨어 공급업체는 계속해서 제품을 개선하고 있습니다. 엔지니어링 소프트웨어 회사인 ANSYS가 그 한 예입니다. 2019년 초부터 이 회사는 많은 새로운 기능을 특징으로 하는 세 가지 주요 업데이트를 출시했습니다.

눈에 띄는 업데이트 중 하나는 ANSYS Additive Prep입니다. 이 도구는 ANSYS Additive Suite 및 ANSYS Additive Print 소프트웨어 패키지의 일부입니다.

그 기능 중에는 엔지니어가 AM 빌드 방향이 지지 구조, 빌드 시간, 왜곡 및 전체 인쇄 성능에 미치는 영향을 예측하는 데 도움이 되는 히트 맵을 생성하는 기능이 있습니다.

최신 R3 릴리스에서 ANSYS Additive Prep은 사용자가 빌드 파일을 AM 머신으로 직접 내보낼 수 있는 새로운 빌드 프로세서로 향상되어 STL 파일을 사용할 필요가 없습니다.

또한 MSC Software는 금속 3D 프린팅 공정 시뮬레이션을 위한 차세대 Simufact 솔루션을 출시했습니다.

업데이트는 자동화에 크게 중점을 두고 있습니다. 최종 부품 왜곡을 보정하고 지지 구조를 자동으로 최적화하는 동시에 과열되거나 충분히 가열되지 않은 영역을 식별하고 균열, 수축 라인 및 리코터 접촉과 같은 문제가 발생하기 전에 예측할 수 있습니다.

이 분야에서 진행 중인 개발은 AM을 위한 정교한 시뮬레이션 솔루션의 필요성이 증가하고 있음을 나타냅니다. 업계는 신뢰할 수 있고 반복 가능한 결과를 제공하는 3D 인쇄 제품을 만드는 방법을 알고 싶어하며, 여기서 시뮬레이션이 핵심적인 역할을 할 수 있습니다.

흥미롭게도 AM 시뮬레이션의 발전은 상호 운용성, 자동화 및 간소화된 사용성에 대한 관심 증가를 포함하여 다른 3D 인쇄 소프트웨어 트렌드와 함께 진행됩니다.

5. 소프트웨어가 더 똑똑해지고 있습니다

3D 프린팅 소프트웨어와 인공 지능(AI)을 결합하는 것은 업계의 차세대 트렌드입니다. 이 조합은 3D 프린팅 디자인, 생산 및 워크플로 프로세스를 향상시킬 수 있습니다.

설계 측면에서 AI와 설계 소프트웨어를 결합하면 엔지니어가 예상치 못한 설계 옵션을 탐색할 수 있는 제너레이티브 설계 도구가 생성됩니다. 이 프로세스에는 높이, 부품이 지지해야 하는 무게, 강도 및 재료 옵션과 같은 기본 매개변수를 입력하여 설계 문제를 정의하는 작업이 포함됩니다. AI 및 클라우드 컴퓨팅을 사용하여 제너레이티브 디자인 소프트웨어는 지정된 매개변수를 충족하는 수많은 디자인 옵션을 제공합니다.

제너레이티브 설계 소프트웨어는 인간의 마음으로는 결코 생각할 수 없는 설계 솔루션으로 엔지니어링 문제를 해결할 수 있습니다.

3D 프린팅은 AI 생성 디자인에 생명을 불어넣는 유일한 방법이기 때문에 제너레이티브 디자인 소프트웨어의 발전을 주도하는 핵심 기술 중 하나입니다.

더 똑똑한 디자인 외에도 소프트웨어는 3D 프린팅을 통한 생산을 더 반복 가능하게 만들기 위해 진화하고 있습니다.

예를 들어 Markforged는 최근 AI 기반 소프트웨어인 Blacksmith를 출시했습니다. 이 소프트웨어는 3D 프린터가 최적의 인쇄 결과를 보장하기 위해 프로그래밍 및 매개변수를 조정할 수 있도록 합니다. Blacksmith를 지원하는 기계 학습 알고리즘을 통해 소프트웨어는 이전 부품 생산에서 학습하여 매번 부품이 더 정확하고 정밀해집니다.

이를 위해 지능형 소프트웨어는 설계를 분석하고 이를 검사 장비에서 캡처한 스캔 부품 데이터와 비교하고 엔드 투 엔드 프로세스를 동적으로 조정하여 궁극적으로 의도한 CAD 파일에 완벽하게 부합하는 부품을 생산합니다.

마지막으로 AI 기반 소프트웨어의 도입으로 3D 프린팅 워크플로도 스마트해지고 있습니다.

3D 프린팅 워크플로는 데이터가 매우 많습니다. 즉, 주문 상태, 기계 및 재료 데이터에 대한 많은 정보가 있으며 모니터링하고 수집할 수 있을 뿐만 아니라 분석하고 조치를 취해야 합니다. 그리고 이것이 AI가 도울 수 있는 부분입니다.

기계 분석 기능을 통해 소프트웨어는 수집된 데이터를 분석하고 생산 운영을 개선할 수 있는 부분을 제안할 수 있습니다. 궁극적으로 주요 병목 현상이 있는 위치와 AM을 최대한 활용하기 위해 프로세스를 최적화하는 방법에 대한 더 큰 가시성을 제공합니다.

소프트웨어:3D 프린팅 산업화의 열쇠

3D 프린팅의 세 가지 핵심 요소인 하드웨어, 재료, 소프트웨어 중에서 후자는 가장 덜 발전했습니다. 그러나 기업이 3D 프린팅과 같은 디지털 기술이 성장과 진화를 지원하기 위한 디지털 솔루션이 필요하다는 사실을 깨닫고 있기 때문에 상황이 바뀌고 있습니다.

선도적인 소프트웨어 제공업체와 신생 기업 모두 현재 AM을 발전시키기 위한 소프트웨어 도구 개발을 모색하고 있습니다. 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 반복 가능한 인쇄 결과를 구현하기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다. 동시에 설계 준비 및 프로세스 관리 워크플로에서 병목 현상을 극복하기 위한 많은 활동이 있습니다.

마지막으로, 3D 프린팅과 AI 간의 융합은 3D 프린팅 설계 및 생산의 새로운 가능성을 형성하고 있습니다.

이러한 모든 발전을 종합하면 소프트웨어는 진정으로 3D 프린팅을 현재와 미래의 주요 생산 기술 중 하나로 만드는 퍼즐의 한 조각이 되고 있습니다.