적층 제조 설명: 설계부터 완성품까지

소개

적층 제조(신속 프로토타이핑 또는 3D 프린팅이라고도 함)는 재료 층을 쌓아 고체 객체를 만드는 제조 방법입니다. 다양한 3D 프린팅 기술이 있지만 이 문서는 설계부터 최종 부품까지 일반적인 프로세스에 중점을 둡니다. 최종 부품이 빠른 프로토타입이든 최종 기능 부품이든 일반적인 프로세스는 변경되지 않습니다.

적층 제조 프로세스

1. CAD

디지털 모델 생성은 적층 제조 프로세스의 첫 단계입니다. 디지털 모델을 생성하는 가장 일반적인 방법은 컴퓨터 지원 설계(CAD)입니다. 적층 제조와 호환되는 다양한 무료 및 전문 CAD 프로그램이 있습니다. 역설계는 3D 스캐닝을 통해 디지털 모델을 생성하는 데에도 사용될 수 있습니다.

적층 제조를 위한 설계 시 평가해야 할 몇 가지 설계 고려 사항이 있습니다. 이들은 일반적으로 형상 제한과 지지대 또는 탈출 구멍 요구 사항에 초점을 맞추며 기술에 따라 다릅니다.

2. STL 변환 및 파일 조작

기존 제조 방법론과 다른 적층 제조 프로세스의 중요한 단계는 CAD 모델을 STL(스테레오리소그래피) 파일로 변환해야 한다는 요구 사항입니다. STL은 삼각형(다각형)을 사용하여 객체 표면을 설명합니다. CAD 모델을 STL 파일로 변환하는 방법에 대한 가이드는 여기에서 찾을 수 있습니다. 물리적 크기, 워터타이트니스, 다각형 수 등 모델을 STL 파일로 변환하기 전에 고려해야 할 몇 가지 모델 제한 사항이 있습니다.

STL 파일이 생성되면 파일은 슬라이서 프로그램으로 가져옵니다. 이 프로그램은 STL 파일을 가져와 G-코드로 변환합니다. G-코드는 수치 제어(NC) 프로그래밍 언어입니다. 컴퓨터 지원 제조(CAM)에서 자동화된 기계 도구(CNC 기계 및 3D 프린터 포함)를 제어하는 데 사용됩니다. 슬라이서 프로그램은 또한 설계자가 지지대, 층 높이, 부품 방향 등 빌드 매개변수를 사용자 정의할 수 있게 합니다.

3. 프린팅

3D 프린팅 기계는 종종 많은 작고 복잡한 부품으로 구성되므로 정확한 프린트를 생성하기 위해 올바른 유지보수와 캘리브레이션이 중요합니다. 이 단계에서 프린트 재료도 프린터에 로드됩니다. 적층 제조에 사용되는 원료는 종종 제한된 유통 기한을 가지고 있으며 주의 깊은 취급이 필요합니다. 일부 공정은 과도한 빌드 재료를 재활용하는 기능을 제공하지만, 정기적으로 교체하지 않으면 반복적인 재사용으로 재료 특성이 저하될 수 있습니다.

대부분의 적층 제조 기계는 프린트가 시작된 후 모니터링할 필요가 없습니다. 기계는 자동화된 프로세스를 따르며, 기계가 재료를 다 쓰거나 소프트웨어에 오류가 있을 때만 문제가 일반적으로 발생합니다. 다양한 적층 제조 프린터가 부품을 생산하는 방식에 대한 설명은 여기에서 찾을 수 있습니다.

4. 프린트 제거

일부 적층 제조 기술의 경우 프린트 제거는 빌드 플랫폼에서 프린트된 부품을 분리하는 것만큼 간단합니다. 다른 더 산업적인 3D 프린팅 방법의 경우 프린트 제거는 빌드 재료에 여전히 싸여 있거나 빌드 플레이트에 부착된 상태에서 프린트를 정밀하게 추출하는 고도로 기술적인 프로세스입니다. 이러한 방법에는 복잡한 제거 절차와 고도로 숙련된 기계 운영자, 안전 장비 및 통제된 환경이 필요합니다.

5. 후처리

후처리 절차는 다시 프린터 기술에 따라 다릅니다. SLA는 취급 전에 구성 요소가 UV 아래에서 경화되어야 하며, 금속 부품은 종종 오븐에서 응력 완화가 필요하지만 FDM 부품은 즉시 처리할 수 있습니다. 지지대를 사용하는 기술의 경우 이 단계에서 지지대도 제거됩니다. 대부분의 3D 프린팅 재료는 샌딩이 가능하며, 텀블링, 고압 공기 세척, 연마, 착색 등 기타 후처리 기술이 최종 사용을 위해 프린트를 준비하기 위해 구현됩니다.