전문가 인터뷰:3D 인쇄용 시뮬레이션 소프트웨어에 대한 Altair의 Ravi Kunju

3D 프린팅 업계에서 더 간단하고 빠른 설계 준비 워크플로를 달성하는 것은 지속적인 과제였습니다. 적층 제조를 위한 설계는 고유한 과제와 기회가 있는 복잡한 프로세스입니다.

따라서 엔지니어가 AM의 설계 유연성을 최대한 활용할 수 있도록 하려면 관련 도구가 필요합니다. Altair는 이러한 솔루션을 개발하는 회사 중 하나입니다. 알테어는 제품 개발, 고성능 컴퓨팅 및 데이터 분석 분야에서 소프트웨어 및 클라우드 솔루션을 제공하는 글로벌 기술 기업입니다.

이번 주 전문가 인터뷰에서는 수석 부사장인 Ravi Kunju와 이야기를 나눴습니다. 비즈니스 개발 및 전략, 시뮬레이션 기반 설계, Altair. Ravi를 통해 우리는 최근 출시된 Altair Inspire Print3D 소프트웨어 도구, 3D 프린팅을 위한 시뮬레이션 소프트웨어의 현재 상태에 대해 자세히 알아보고 Altair 솔루션이 지원하는 흥미로운 AM 애플리케이션을 탐색합니다.

Altair와 현재 해결하고 있는 과제에 대해 말씀해 주시겠습니까?

우리는 제품 설계, 제품 개발, 고성능 컴퓨팅 및 데이터 분석 분야에서 소프트웨어 및 클라우드 솔루션을 제공하는 글로벌 기술 회사입니다.

우리의 비전과 30년 이상 사업을 해 온 것은 시뮬레이션 기술, 데이터 분석 솔루션 및 업계 최고의 설계 최적화 솔루션을 통해 제품 및 비즈니스 의사 결정을 혁신하는 것입니다. .

저는 Altair의 시뮬레이션 기반 설계 제품을 책임지고 있습니다.

최근 Altair Inspire Print3D 소프트웨어를 출시했습니다. 귀하가 제공하는 다양한 소프트웨어 솔루션에 대해 설명해 주시겠습니까?

Altair Inspire Print3D는 우리가 제공하는 많은 솔루션 중 하나일 뿐입니다.

Altair는 수년간 최적화 분야의 리더였습니다. 판금 성형, 주조, 압출 또는 사출 성형과 같은 모든 종류의 제조 방법에 대한 설계를 생성하기 위해 최적화 기술을 사용하는 고객이 있습니다. 그들은 또한 우리의 기술을 사용하여 성능 요구 사항을 더 잘 이해하고 특히 제조 프로세스를 위한 생성 설계를 만듭니다.

그런 맥락에서 스펙트럼의 양 끝을 이해하는 것이 중요합니다. 하나는 디자인을 주도하는 것이고 다른 하나는 제조하고자 하는 디자인을 갖게 되면 일어나는 일입니다. 이러한 요소는 당사 플랫폼에서 함께 제공됩니다.

Inspire 플랫폼으로 수행한 작업 중 하나는 시뮬레이션 중심 설계 프로세스를 미리 가져와 설계자가 설계를 이해하고 추진하는 것을 매우 쉽게 만드는 동시에 제조 공정.

제조 프로세스를 설계 요구 사항과 분리하는 것이 현명하지 않기 때문에 우리는 모든 것을 우리 플랫폼을 통해 하나의 단일 환경에 넣었습니다.

Inspire Print3D 두 가지에 초점을 맞추고 있습니다. 하나는 Inspire 플랫폼에서 사용자가 모든 AM 프로세스를 위한 디자인을 생성할 수 있다는 것입니다. 제조 프로세스를 충족하도록 설계를 유도하는 특정 제조 규칙(제약 조건)을 사용합니다.

두 번째는 모든 성능 요구 사항을 취하여 결합하고 고급 수치 방법을 사용하여 선택적 레이저 용융(SLM) 또는 융합 증착(FDM) 또는 바인더 분사(MJF)를 위한 설계를 자동으로 생성하는 것입니다. 또는 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing).

따라서 Print 3D 모듈을 사용하면 설계를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 생성한 새 설계의 성능을 가상으로 검증하는 데 도움이 됩니다.

Print3D의 첫 번째 릴리스를 통해 사용자는 선택적 레이저 용융 프로세스를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 환경에는 고급 열역학 시뮬레이션이 포함되어 왜곡, 높은 응력 및 이와 관련된 파열과 같이 3D 프린팅 중에 발생할 수 있는 모든 제조 문제를 평가합니다. 디자이너는 디자인을 생성하고 지원 구조를 추가하고 인쇄하기 전에 하나의 단일 환경 내에서 모든 문제를 수정할 수 있습니다.

우리가 보는 가장 큰 이점은 오늘날 고객이 AM에서 하는 일을 보면 일반적으로 최적의 설계를 만들기 위한 차선의 접근 방식을 가지고 있다는 것입니다. 또한 설계가 완료되면 부품을 인쇄할 수 있도록 지지 구조를 구축한 다음 나중에 문제가 있음을 발견하게 됩니다. 이 모든 단계에 대해 별도의 소프트웨어 솔루션이 있습니다.

Altair는 사용자가 단일 환경 내에서 부품을 설계하고 평가할 수 있도록 하여 이러한 모든 것을 제거합니다.

오늘날 금속 AM과 관련된 비용의 약 45%가 지지대 제거에 기인할 수 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 설계 규칙(제약 조건)을 효과적으로 사용하면 최종 사용자는 지원이 최소 또는 0인 설계를 생성할 수 있습니다. 우리는 또한 사용자가 지지 구조를 만들고 열역학 시뮬레이션을 통해 그 효과를 이해할 수 있도록 합니다. 여기서 빌드, 냉각, 지지대 제거를 시뮬레이션하고 후속 스프링백 및 관련 왜곡을 예측하고 다운스트림 오류를 피할 수 있습니다.

이것이 Inspire Print3D가 하는 일입니다. 즉, 최종 사용자가 단일 환경에서 설계를 아이디어화, 평가 및 검증할 수 있습니다. 따라서 Altair Inspire는 최종 사용자가 생산성을 향상시키는 동시에 경량의 고성능 설계를 생성하도록 돕습니다.

AM을 위한 설계, 시뮬레이션 및 토폴로지 최적화 소프트웨어의 현재 상태를 어떻게 설명하시겠습니까?

Altair는 적층뿐만 아니라 모든 제조 공정에서 수년간 토폴로지 최적화 및 생성 설계 분야의 선두 주자였습니다. 매일 5,000명 이상의 고객이 우리 제품을 사용하여 최적의 디자인을 만듭니다.

그러나 모든 제너레이티브 디자인 도구가 똑같지는 않습니다. 우리는 주요 문제를 해결할 수 있는 최고의 수치적 방법을 보유하고 있으며, 서로 다른 성능 기준을 적용하고 케이스를 함께 로드하고 이를 제조 제약 조건과 결합하여 해당 설계 프로세스에 매우 특정한 설계를 생성하는 유일한 사람입니다.

설계를 실행하고 생성하려면 성능 요구 사항과 제조 프로세스라는 두 가지를 잘 이해해야 합니다.

예를 들어 금속 주조를 하고 있고 코어를 원하지 않고 희생적이고 비용이 많이 드는 경우 또는 패턴을 효율적으로 제거하기 위해 언더컷이 없는 모양을 만들고 싶은 경우 다이 캐비티에서; 경량 설계를 생성하려면 올바른 제조 제약 조건이 성능 제조와 결합되어야 합니다.

유기적인 디자인을 생성할 수 있는 도구가 많이 있으며 사람들은 이것이 필요한 전부라고 생각하는 경향이 있습니다. 그러나 사실 이는 시작에 불과합니다. 왜냐하면 제조 공정과 주어진 공정에 대한 최적의 설계가 무엇인지 확실히 이해하고 싶기 때문입니다. 제조 요구 사항을 이해하지 못하면 최적의 형상을 생성하는 것만으로는 충분하지 않습니다.

제너레이티브 디자인 공간에는 사용할 수 있는 수치적 접근 방식이 많이 있습니다. 예를 들어, 일부 설계 변수를 교란하고 수천 개의 설계를 생성한 다음 '이 모든 다양한 모양과 크기를 변경하면 수천 개의 설계가 제공되고 각각을 평가한 다음 가장 좋은 것을 식별할 것입니다. ' 이것은 특정 구성 요소 수준 최적화에 대해 차선책이고 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들 수 있습니다. 좋은 해결책을 얻지 못할 수도 있습니다.

오늘날 시뮬레이션 측면에서 AM은 주로 프로토타이핑에 국한되었습니다. 그러나 Altair는 고객이 일회성 부품 이상을 만들기 위해 프로세스를 변환할 수 있도록 지원하기 위해 노력해 왔습니다. 바인더 분사와 같은 다른 방법론을 탐색할 수 있습니까? 샌드 프린팅을 한 다음 주물을 샌드 몰드에 붓는 하이브리드 주조를 탐색할 수 있습니까? 귀하의 능력을 용량으로 전환하기 위해 이러한 옵션 중 일부를 탐색할 수 있습니까?

고유한 제조 요구 사항을 깊이 이해하기 위한 우리의 탐구였습니다. 오늘날 우리는 제조 방법에 대한 최신 설계를 사용하여 툴링 및 어셈블리뿐만 아니라 고성능 경량 부품을 만드는 데 앞장서고 있습니다.

디자인 소프트웨어 덕분에 달성한 일부 응용 프로그램에 대해 이야기할 수 있습니까?

최초의 채택자는 위성 및 항공우주 회사였습니다. 왜냐하면 대량은 아니지만 고도로 최적화되고 가벼운 설계가 필요했기 때문입니다. 우리는 복잡한 하중이 작용하는 EADS용 EOS를 사용하여 망원경 브래킷 및 기타 브래킷을 설계했습니다.

BMW, Ford, GM 및 기타 수많은 자동차 회사와 같은 자동차 회사와도 협력하고 있습니다. 프로토타이핑을 위한 실행 가능한 옵션으로 적층 제조를 모색하는 전 세계 기업.

잘라보면 다이렉트 3D 프린팅뿐 아니라 전통적인 제조 방식과 적층 방식이 결합된 하이브리드 제조 방식도 풍부합니다. 내 말은 예를 들어 주조용 코어 및 금형의 샌드 3D 프린팅입니다.

두 번째 영역은 플라스틱 사출 성형용 금형입니다. 캐비티를 형성하는 금형 어셈블리가 제거해야 하는 플래시를 유발하는 가압 주기 동안 분리되지 않는 것이 중요합니다. 전체 금형은 하중 하에서 무결성을 유지하기 위해 생성 설계를 사용하여 구조적으로 최적화될 수 있습니다.

구조적 최적화 외에도 급속 냉각이 필요한 영역을 감싸는 등각 냉각 라인으로 열 추출을 최적화할 수도 있습니다. 이러한 유기 구조는 3D 프린팅에 이상적입니다.

우리는 이러한 예에서 PROTIQ와 협력하여 사이클 시간을 거의 9초에서 3초로 단축할 수 있습니다. 따라서 하루에 백만 개의 부품을 만든다면 하루에 300만 개의 부품을 만들 수 있습니다. 즉, 사출 성형 공정을 위해 금형을 최적화하여 생산성을 3배로 높일 수 있습니다.

저희는 또한 로봇 끝단에 설계 최적화 및 3D 프린팅이 사용되는 수많은 응용 분야가 있는 로봇 산업과 협력하고 있습니다. - 팔 그리퍼. 그리퍼는 매우 빨리 마모되는 경향이 있으므로 조립 라인 중단을 방지하기 위해 즉시 교체해야 합니다.

극도로 큰 구조물의 경우 최근 MX3D와 협력하여 3D 인쇄 로봇 팔을 제작했습니다. MX3D는 독점적인 와이어 아크 기반 기술을 사용하여 대형 금속 구조물을 생산하는 3D 프린팅 회사입니다.

저희의 소프트웨어 지원 MX3D는 로봇 팔 설계를 최적화하여 인쇄 제약을 고려하면서 원래 무게의 절반 이상을 줄였습니다. 이 프로젝트에서 우리 엔지니어들은 Generative Design Customization을 사용하여 3D 인쇄 로봇 팔의 가장 효율적인 모양을 생각해 냈습니다.

3D 인쇄의 이점을 얻을 수 있는 방위 애플리케이션도 많이 있습니다. 예를 들어, 전투 차량의 일부가 고장난 경우 교체 부품이 도착할 때까지 기다릴 필요 없이 이 부품을 로컬에서 즉시 인쇄할 수 있기를 원합니다. 특히 도면이 없을 수 있는 기존 부품의 경우에 그렇습니다.

우리의 솔루션은 의료용 3D 프린팅 분야에서도 사용됩니다. 예를 들어, 보조기 회사인 Andiamo는 3D 프린팅을 사용하여 더 잘 맞는 보조기 장치를 만들고 있습니다. 보조기를 만드는 전통적인 방법은 몸통의 팔다리를 석고로 감싼 다음 잘라내어 수동 제작을 위해 보내는 것입니다.

Andiamo의 프로세스는 석고 캐스트의 필요성을 없애고 대신 신체의 디지털 3D 스캔으로 시작하여 주변 설계를 시작하기 위한 매우 정확한 모델을 생성합니다. 이 과정에는 어린이에게 완벽한 적합을 보장하기 위해 수많은 시뮬레이션이 포함됩니다.

바인더 젯팅과 같은 3D 프린팅 공정에 대한 관심도 높아지고 있습니다. 우리는 이 분야에서 Desktop Metal 및 ExOne과 같은 일부 파트너와 협력하고 있습니다. 우리는 Formnext에서 바인더 젯팅 응용 프로그램을 발표했으며 FDM, SLM, 하이브리드 캐스팅 및 바인더 젯팅 프로세스를 사용하여 자전거 브래킷을 만드는 전체 프로세스를 살펴보았습니다.

산업을 보다 일반적으로 살펴보면 2020년의 주요 발전 사항은 무엇이라고 보십니까?

산업은 매우 빠르게 움직이고 있습니다. AM 행사에 갈 때마다 프린터 제조업체와 재료 공급업체의 수가 매년 거의 두 배로 증가하고 있음을 알 수 있습니다. 경쟁이 치열해짐에 따라 비용이 절감될 것이라고 매우 긍정적으로 생각합니다. 이는 현재 적층 제조 측면에서 큰 걸림돌입니다.

플레이어의 증가는 아마도 최종 소비자에게 도움이 될 것입니다.

예를 들어 치과 산업을 보십시오. 소비자가 새로운 크라운을 고정하기를 원할 경우 치과 의사가 치아를 스캔하여 2-3일 내에 인쇄하도록 스캔을 보내기 때문에 가장 성숙한 것 중 하나입니다. 그 사이클은 다른 산업에서도 달성되어야 합니다. 그리고 그것이 2020년에도 모두가 계속해서 노력할 것입니다.

3D 프린팅의 채택을 더욱 가속화하기 위해 여전히 극복해야 한다고 생각하는 과제가 있습니까?

서로 얽혀 있는 여러 가지 도전 과제가 있습니다.

첫 번째는 비용입니다. 비용은 분명히 어떤 유형의 제조 방법을 사용해야 하는지를 결정하는 부품의 크기와 생산량과 관련이 있습니다. 첨가제 내에서도 예를 들어 선택적 레이저 용융 또는 금속 결합제 분사를 사용할 수 있습니다.

두 번째 측면은 인증입니다. 부품이 내하중 부품인지 안전에 중요한 부품인지에 따라 부품을 어떻게 인증할 수 있습니까? 그리고 반복성 수준은 무엇입니까?

오늘날의 문제는 비용을 통제할 수 없고 반복성이 낮다는 것입니다. 부품이 특정 프린터에서 인쇄되는 경우 해당 부품이 다른 프린터와 다른 위치에서 인쇄되는 경우 동일한 사양을 얻을 수 있습니까? 부품이 정확히 동일하게 작동할 확률은 얼마입니까? 그 결과 미시적 수준에서 진행되는 물리학을 정확하게 모델링할 수 있는 문제가 발생합니다.

이는 사용자가 최종 부품을 다양한 플랫폼과 위치에서 일관되게 인쇄할 수 있다고 확신할 수 있는지에 대한 질문을 제기합니다.

산업 전반에 걸친 표준 및 재료 자격을 확립하는 측면에서 수행해야 할 작업이 너무 많습니다. 재료 공급업체, 프린터 제조업체, 소프트웨어 제공업체 - 모두가 함께 힘을 모아 안전에 중요한 경하중 또는 고하중 부품에 대한 허용 허용 오차 측면에서 특정 표준을 설정해야 합니다. 내부 다공성 및/또는 외부 표면 품질 충족 측면에서.

역사를 살펴보면 주조, 단조 또는 판금에 관계없이 예를 들어 American Foundry Society와 같이 수년에 걸쳐 모두 관련 협회가 있었습니다. 모든 사람을 하나로 모으고 표준을 만드는 데 전념하는 조직이 많이 있습니다. 오늘날 AM 시장은 모든 영역에서 폭발적으로 성장하고 있지만 결국에는 모두 함께 모여 표준을 만들고 모든 업계 관계자가 같은 페이지에 있도록 해야 합니다.

마지막으로, 알테어에게 다가오는 한 해는 무엇입니까?

우리는 사용자를 위한 더 많은 시뮬레이션 솔루션을 계속 개발할 것입니다. 적층 제조 공정의 경우, 기술 사용자가 공정을 검증하고 그에 따른 불확실성을 이해하는 데 도움이 되는 솔루션을 계속 개발할 것입니다.

궁극적으로 우리는 세 가지 주요 기둥에 초점을 맞추고 있습니다. 성능 이해, 두 가지를 결합하여 디자인 생성, 성능 및 제조 공정 자체. 그들은 모두 손을 잡고 가야 하며 우리는 고객이 성능과 제조 프로세스를 가능한 한 정확하게 검증하여 설계를 추진할 수 있도록 돕는 임무를 계속할 것입니다.

우리는 계속해서 물리학과 고성능 컴퓨팅 및 데이터를 결합할 것입니다. 물리학을 이해하여 해결할 수 있는 문제도 있고 기계 학습으로 해결해야 하는 문제도 있기 때문에 모든 문제를 함께 모아야 합니다. 우리는 고객이 더 나은 결정을 내리고 더 나은 성능을 발휘할 수 있도록 지원한다는 최종 목표와 함께 우리가 개발하는 모든 기술을 결합하여 고객을 위해 더 효율적이고 수익성 있는 일을 하도록 노력할 것입니다.