폴리머 3D 프린팅에서 네스팅의 역할

3D 프린팅 사업을 운영할 때 프린팅 비용을 낮추는 것은 목록의 첫 번째 목표 중 하나입니다. 비용 절감을 달성하고 3D 프린팅 제품군의 사용을 최적화하는 한 가지 방법은 3D 프린팅을 위한 데이터 준비 프로세스 중 일반적인 단계인 중첩을 사용하는 것입니다.

오늘 우리는 중첩이 무엇인지, 그 이점과 중첩을 보다 효율적으로 적용하는 데 도움이 되는 몇 가지 팁을 살펴보겠습니다.

3D 프린팅에서 네스팅이란 무엇입니까?

3D 프린팅에서 네스팅은 3D 프린터의 빌드 볼륨 사용을 최적화하는 빌드 준비 단계의 일부입니다.

네스팅은 라인을 채우기 위해 다양한 모양의 떨어지는 블록을 정렬해야 하는 게임인 테트리스에 비교할 수 있습니다. 반면 네스팅에서는 비용을 절감하고 기계 생산성을 높이기 위해 하나의 3D 프린터에 가능한 한 많은 부품을 포장하려고 합니다.

Nesting은 SLS(Selective Laser Sintering) 및 HP의 MJF(Multi Jet Fusion)와 같은 PBF(Powder Bed Fusion) 기술과 함께 가장 일반적으로 사용됩니다.

자동화 또는 수동, 네스팅은 3D 파일을 정렬, 방향 및 정렬하여 구축되지 않은 영역을 방해하지 않고 3D 프린터 내부 공간을 최대화합니다. 네스팅을 비효율적으로 사용하면 재료 낭비와 인쇄 오류가 발생할 수 있습니다.

3D 프린팅에서 네스팅을 사용해야 하는 이유는 무엇입니까?

1. 기계 용량 최적화

PBF에서 인쇄 공정에는 분말 폴리머와 열원의 사용이 포함됩니다. 한 겹의 분말이 퍼지면 열원이 소프트웨어에서 정의한 부품의 윤곽을 따라가며 재료를 융합합니다. 부품이 생산될 때까지 이 과정을 반복합니다.

완성된 부품은 융합되지 않은 느슨한 분말로 가득 찬 3D 프린팅 챔버에 남아 있으므로 제거하고 청소해야 합니다.

인쇄된 부품을 둘러싸고 있는 루스 파우더는 지지 재료로도 사용되며 부분적으로 재활용 및 재사용할 수 있습니다.

PBF용 재료는 비싸고 부품 비용의 큰 부분을 차지할 수 있습니다. PBF 3D 프린터의 출력을 최대화하는 동시에 재료 효율성을 높이려면 회사에서 용량을 최대한 활용해야 합니다.

네스팅은 더 높은 패킹 밀도를 가능하게 하는 솔루션 중 하나로 부상했습니다. 본질적으로 기계 기능의 최적 사용을 위해 하나의 빌드에서 가능한 많은 부품을 패킹하는 것을 의미합니다.

더 많은 부품을 포장하면 더 짧은 시간에 동일한 양을 인쇄하거나 동일한 빌드 챔버에서 더 많은 부품을 인쇄할 수 있습니다.

2. 자료 저장

PBF에서는 항상 부품을 인쇄하는 데 필요한 것보다 더 많은 분말을 사용해야 합니다. 실제 수량은 모델의 높이에 따라 정의됩니다. 사용하지 않은 분말은 신선한 분말과 섞어 재사용할 수 있지만, 많은 경우 낭비되는 분말이 많다.

예를 들어, 한 서비스 제공업체는 매월 구매하는 분말 500kg 중 '25%는 부품이 되고 25%는 폐기물이 되고 50%는 다음 빌드를 새로 고치는 데 재사용됩니다'라고 추정했습니다.

부품을 최적으로 배열하고 빌드 플랫폼의 높이를 줄이면 자재를 절약하고 생산 속도를 높일 수 있습니다.

3. 비용 절감

3D 프린팅 부품의 비용을 계산할 때 가장 중요한 요소 중 하나는 전체 3D 모델을 포함하고 부품이 3D 내부에서 차지하는 공간의 양을 결정하는 직사각형 공간을 나타내는 부품의 경계 상자입니다. 인쇄기.

조각을 최적으로 중첩하면 하나의 경계 상자에 더 많은 조각을 맞출 수 있습니다. 이렇게 하면 한 번에 더 많은 부품을 인쇄할 수 있습니다. 즉, 더 빨리 생산하고 더 적은 분말을 낭비하여 불필요한 비용을 절약할 수 있습니다.

일부 추정에 따르면 내포 모델은 약 30%의 비용 절감 효과를 제공할 수 있습니다. 네스팅을 염두에 두고 부품을 설계하면 비용 절감 효과를 최대 60%까지 높일 수 있습니다.

즉, 모든 부품이 중첩의 이점을 얻을 수 있는 것은 아닙니다. 때로는 아래 이미지와 같이 별도의 경계 상자에 부품을 인쇄하는 것이 더 경제적입니다.

수동 중첩과 자동 중첩

오늘날 네스팅 기능은 대부분의 3D 프린팅 데이터 준비 솔루션에서 찾아볼 수 있습니다. 그러한 많은 소프트웨어 솔루션은 수동 배열을 제공하는데, 이는 시간이 많이 걸리는 경향이 있고 공간을 최소화하는 플레이트에서 가능한 최상의 부품 조합을 찾는 기술이 필요합니다.

경험상 가장 큰 모델부터 시작하여 그 주변이나 가능한 경우 내부에 더 작은 부품을 배열하는 것입니다.

Materialise Magics 및 Netfabb와 같은 시장에 나와 있는 여러 도구는 네스팅 프로세스의 속도를 높이는 데 도움이 되는 자동화된 네스팅을 제공합니다.

자동화된 네스팅 도구는 두 가지 유형의 부품 네스팅(경계 상자 또는 형상 기반 네스팅) 중 하나를 사용할 수 있습니다.

경계 상자 중첩은 부품의 최대 X, Y 및 Z 값을 사용하여 부품 주위에 상자를 형성합니다. 형상 기반 내포는 실제 부품 형상을 기반으로 부품 및 공간의 표면을 봅니다.

경계 상자 중첩의 단점은 더 높은 부품 밀도에 도달하기 어려울 수 있다는 것입니다. 소프트웨어를 사용하여 자동 중첩 알고리즘을 실행하기 전에 부품을 수동으로 미리 중첩하는 것이 좋습니다.

자동 또는 수동 중첩 여부에 관계없이 SLS 프로세스가 있는 3D 파일의 모든 구성 요소 사이에 최소 1.5mm의 간격을 유지하고 MJF 프로세스의 경우 5mm 간격을 두는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 인쇄 과정에서 부품이 융합되는 것을 방지할 수 있습니다.

네스팅을 사용하여 3D 프린팅으로 더 높은 생산성 달성

중첩은 3D 인쇄를 위한 데이터 준비에서 중요한 단계입니다. 장비 용량을 최적화하고 비용과 인쇄 시간을 줄이는 동시에 장비 생산성을 높이는 데 도움이 됩니다.

네스팅은 현재 대부분 수동 작업으로 남아 있지만 자동 네스팅 소프트웨어는 3D 프린팅 설계자가 네스팅을 통해 빌드를 더 빠르게 최적화할 수 있도록 발전하고 있습니다.

궁극적으로 설계 프로세스 초기에 네스팅을 고려하면 보다 수익성 있는 3D 프린팅 비즈니스를 운영할 수 있습니다.