Insight 커스텀 그룹으로 FDM 부품 볼 베어링 부드러운 성능 구현하기

직접 디지털 제조(DDM) 프로젝트가 정적 최종 사용 부품을 넘어 특정 기능을 요구할 때 흔한 요건 중 하나는 FDM 하우징 내 볼 베어링 통합입니다.

볼 베어링은 매끄러운 소리와 감촉으로 평가받습니다. 기존 가공이나 주조에서는 이 매끄러움이 본질적이지만, FDM이나 DDM의 래스터 생성 표면 위에 베어링이 앉으면 거칠기로 인해 손상된 조립품처럼 느껴집니다.

진짜 과제는 후처리 마감 단계 없이 가공 부품처럼 부드럽게 소리 나고 느껴지는 베어링 하우징을 제작하는 것입니다.

기존 FDM에서 베어링이 닿는 바닥면은 래스터(층별 가장자리에서 가장자리로 채우는 패턴)로 구성돼 고르지 못한 표면, 소위 '그린 플래그' 마감을 만듭니다.

이 프로젝트에서는 Fortus 380mc에서 ASA 필라멘트로 부품을 프린팅했습니다. 결과 STL 파일은 Insight™ 소프트웨어로 처리했는데, 커스텀 그룹(Custom Groups) 같은 고급 편집 도구를 제공합니다. 커스텀 그룹은 바닥면의 래스터 패턴을 일련의 윤곽(contour)으로 변환해 볼 베어링용 훨씬 매끄러운 표면을 만듭니다. 윤곽(Contours)은 영역 외곽을 따라가는 소재 층이고, 래스터(Rasters)는 내부 가장자리에서 가장자리로 채웁니다.

커스텀 그룹은 메인 인터페이스 툴패스 메뉴에서 접근합니다.

선택하면 커스텀 그룹 패널이 화면 오른쪽에 나타납니다.

'새로 만들기(New)' 클릭 후 그룹 이름을 의미 있게 변경합니다. 예: 'BearingFloor'.

윤곽 파라미터에서 스타일을 기본 '단일 윤곽(Single Contour)'에서 '다중 윤곽(Multiple Contours)'으로 변경합니다. 윤곽 폭을 .010mm 슬라이스 두께가 허용하는 최소값으로 설정하고 윤곽 수를 30으로 지정합니다.

다음으로 층 또는 층 그룹을 선택하고 '추가(Add)'를 클릭합니다. 선택된 층이 마젠타로 변하며 툴패스가 생성되지 않습니다. 오른쪽 아래 Z 아이콘을 클릭해 툴패스를 미리 봅니다.

미리보기에서 설계 유발 문제 발견: 평평한 내부 면이 베이스가 회전하지 않게 고정하지만 베어링 바로 아래에 공기 갭을 만듭니다. 이 갭이 약간의 흔들림과 90도마다 브레이크 역할을 하는 단일 래스터를 생성합니다.

윤곽 폭과 수의 여러 조합을 테스트하며 항상 최소 폭을 선호해 매끄러움을 극대화했습니다. 핵심은 공기 갭 제거였습니다.

또 다른 고려사항은 벽 두께입니다. DDM 부품이므로 균등 벽 두께 규칙이 적용되지 않습니다. 최적 해결책은 Insight 편집이 아닌 CAD 모델 수정입니다.

SOLIDWORKS에서 모델 수정 후 해당 층에 단단한 래스터가 생겨 새로운 커스텀 그룹 준비가 되었습니다. 원하는 윤곽 폭을 유지하며 윤곽 수를 늘렸습니다.

수정된 구성으로 만족스러운 결과: .010mm 압출 팁 최소 윤곽으로 훨씬 부드럽고 조용한 볼 베어링 회전 구현. 중앙 래스터는 보스가 덮으므로 허용 가능합니다.

가공이나 주조 부품과 완전히 동일하진 않지만 가공된 볼 베어링 바닥은 성공입니다. 음질이 극적으로 개선돼 원래 래스터의 거친 소음이 사라지고 고객에게 조립품 무결성을 안심시킵니다. 촉감도 훨씬 매끄럽고 저항이 크게 줄었습니다. 하중 추가 시 소리, 감촉, 기능이 종합적으로 프로젝트 승인을 이끕니다.

커스텀 그룹 없이는 이 부품이 잠재력을 발휘 못합니다. FDM 부품은 '전통적' 프린팅 영역에 머무를 뿐입니다. Insight 소프트웨어로 그 경계를 넘어 우리가 제어하고 지속적으로 개선할 수 있는 프로세스를 만들었습니다.

직접 디지털 제조는 방대한 가능성과 보상을 품고 있습니다. 아직 배우고 개선할 게 많습니다. 이 부품들을 마무리하고 완료되면 최종 결과를 공유하겠습니다.

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태그: 3D 프린터, AMG, 볼 베어링, 커스텀 그룹