생산을 위한 3D 프린팅:이 한 가지가 부족합니다

Additive Manufacturing Users' Group Conference(AMUG)에 참석한 지 몇 주가 지났습니다. 저는 생산을 위한 3D 프린팅에 대해 꽤 많이 생각하고 있습니다. 행사의 많은 프레젠테이션과 대화는 3D 프린팅을 통한 대량 생산에 대한 이야기였습니다. 그러나 제 결론은 생산을 위한 3D 프린팅이 현실화되기까지는 아직 몇 년이 걸린다는 것입니다.

항공 우주와 같은 일부 산업에서는 오늘날 3D 프린팅이 최종 사용 부품에 사용됩니다! 그들은 더 적은 연료를 사용하여 매년 많은 돈을 절약할 수 있는 고가의 소량 부품을 인쇄합니다. 항공우주 회사는 매우 특정한 재료와 기계를 사용하여 응용 분야에 대한 표준을 수립했습니다(우리의 인증 등급 Ultem9085가 그 중 하나임).

생산을 위한 3D 프린팅의 채택은 많은 도전에 직면해 있습니다. 3D 프린팅 회사는 채택을 돕기 위해 3D 프린팅의 기술적 측면(주로 프린팅 속도)에 초점을 맞추는 경향이 있습니다. 그러나 더 큰 과제는 엔지니어링 표준에 있습니다.

3D 프린팅으로 대량 생산을 실현하려는 최신 기술에 대해 논의하는 것이 훨씬 더 흥미롭지만 엔지니어링 표준은 해결해야 할 심각한 과제입니다. 하지만 애초에 엔지니어링 표준이 중요한 이유는 무엇입니까? 그리고 3D 프린팅 부품용으로 제작하기가 어려운 이유는 무엇입니까?

엔지니어링 표준은 함께 일하는 회사를 위한 공통 언어와 품질 보증을 만듭니다. 이를 통해 부품 허용 오차, 표면 마감 및 야금 품질과 같은 모든 종류의 특성에 대한 명확한 기대치를 가지고 한 비즈니스에서 다른 비즈니스에서 부품을 구입할 수 있습니다. 부품을 정해진 품질 표준으로 만들어 세상은 더 안전한 부품과 제품을 얻습니다. 3D 프린팅에 적용하면 이러한 표준 설정이 복잡해집니다.

3D 프린팅을 통한 대량 생산이 직면한 3가지 과제

1. 이방성

이것은 "불균일하게 강함"에 대한 엔지니어링 용어입니다. 등방성 어떤 각도에서 힘을 가해도 동일한 강도 및 강성 특성을 갖는 부품입니다. 아직도 나와 함꼐? 3D 인쇄 부품은 비등방성입니다. 본질적으로 레이어를 생성하는 레이어별 프로세스 때문입니다.

전통적인 제조 방식에서는 금속 또는 플라스틱 블록이 전체 스톡 재료에 걸쳐 일관되게 사용됩니다. 이렇게 하면 응력 하에서 부품이 어떻게 작동할지 시뮬레이션하고 예측하기 쉬운 균일한 강도 속성이 생성됩니다.

2. 기술 변형

"3D 프린팅된 부품에 대한 표준이 필요합니다."라는 말은 쉽게 말할 수 있습니다. 더 깊이 파고들면 동일한 기술 유형 내에서도 얼마나 많은 다른 유형의 3D 프린팅, 다른 재료 및 부품 품질이 다르기 때문에 엄청난 도전입니다. 스톡 재료는 수년 동안 표준을 가지고 있었기 때문에 이러한 문제는 기존의 절삭 가공에서 더 간단합니다.

FDM/FFF(Fused Deposition Modeling), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering) 및 재료 분사(PolyJet)는 모두 서로 다른 부품 속성을 가지며 서로 다른 재료를 사용합니다. 이렇게 광범위한 기술과 재료로 부품에 대한 표준을 만드는 것은 확립하는 데 시간이 걸리고 엄청난 양의 재료 테스트 쿠폰을 사용하는 엄청난 작업입니다.

3. 프로세스 변형

표준 규격품을 절단할 때 문제가 발생하면 쉽게 알 수 있습니다. 재료는 전체적으로 균일한 일관성을 가지므로 부품에 문제가 있으면 표면에서 볼 수 있습니다. 3D 프린팅은 거의 항상 외부 쉘과 내부 일관성(채움)이 다릅니다.

부품에 3개의 외부 쉘이 있다고 가정해 보겠습니다. 3Dprinter가 내부 쉘에서 제대로 돌출되지 않으면 어떻게 알 수 있습니까? 생산에 3D 프린팅을 사용하고 자동차의 부품이 보이지 않는 결함으로 인해 고장난다면 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 3D 프린팅 부품에 대한 엔지니어링 표준을 설정하면 이러한 문제가 시작되기 전에 예방할 수 있습니다.

적층 제조는 대량 생산을 위한 준비가 되어 있습니까?

나는 3D 프린팅을 사용한 대량 생산이 결국 기존의 (뺄셈) 제조 공정보다 더 대중적일 것이라고 믿습니다. "결국"이라는 말은 생산을 위한 3D 프린팅이 널리 채택되기 전에 기술이 여전히 많은 도전 과제를 가지고 있다는 것을 의미합니다. 가장 큰 과제는 3D 프린팅 부품에 대한 품질 표준을 설정하는 것입니다. ISO 및 ASTM과 같은 다양한 엔지니어링 조직이 이러한 표준을 만드는 데는 몇 년이 걸리겠지만 일단 표준이 만들어지면 모든 회사에서 최종 사용 부품에 사용하는 3D 프린팅을 보게 되어 기쁩니다.