신속한 프로토타이핑이란 무엇입니까?

일반적으로 적층 제조를 통해 수행되는 신속한 프로토타입 제작을 통해 디자이너는 기존 제조 및 설계 기술을 사용하는 데 따른 추가 비용이나 시간 없이 프로토타입을 여러 번 반복하여 개발할 수 있습니다.

빠른 프로토타이핑의 다양한 유형은 무엇입니까?

프로토타입의 충실도(즉, 프로토타입이 최종 제품과 얼마나 밀접하게 일치하는지)는 낮은 충실도에서 높은 충실도까지의 스펙트럼에서 프로젝트마다 다릅니다.

저충실도 프로토타이핑이란 무엇입니까?

프로토타입이 최종 제품과 느슨하게 일치할 때 낮은 충실도를 나타냅니다. 프로토타입은 무게, 제조 가능성 또는 마감에 대한 디자인을 최적화하지 않고 전체 적합성 또는 기능을 테스트하는 데 사용할 수 있습니다. 프로토타입은 설계자가 관심을 갖는 주요 영역에서만 설계를 테스트하거나 최종 제품의 축소 버전을 만드는 데 사용할 수도 있습니다. 정확도가 낮은 프로토타입의 장점은 일반적으로 인쇄 시간이 훨씬 짧다는 것입니다.

고충실도 프로토타이핑이란 무엇입니까?

프로토타입이 형상, 공차 및 재료 속성을 포함하여 최종 제품과 거의 일치할 때 더 높은 충실도를 나타냅니다. 충실도가 높은 프로토타입은 일반적으로 인쇄 시간이 더 오래 걸리고 관련 비용이 더 많이 듭니다.

프로토타입에 적합한 정확도는 무엇입니까?

주어진 설계 반복에 적합한 충실도 수준은 전체 프로젝트 목표, 설계의 성숙도 및 설계자의 관심에 따라 다릅니다. 신속한 프로토타이핑에서 적절한 수준의 충실도를 결정하면 설계 과정에서 시간을 절약하고 리소스 할당을 최적화할 수 있습니다.

단일 반복의 경우 지오메트리, 재료 속성, 맞춤 및 마감과 같은 다양한 프로토타입 속성이 다양한 수준의 충실도에서 고려될 수 있습니다. 이러한 고려 사항은 프로토타입의 전반적인 충실도에 영향을 미칩니다.

사례 연구 읽기

가장 일반적인 신속한 프로토타이핑 프로세스는 무엇입니까?

이 높은 수준의 요약은 래피드 프로토타이핑 프로세스에서 일반적으로 사용되는 일반적인 적층 제조 기술을 보여줍니다.

신속한 프로토타이핑은 일반적으로 적층 제조를 사용하여 테스트 부품, 모델 또는 어셈블리를 생성합니다. 그러나 가용 자원과 설계자의 필요에 따라 밀링, 그라인딩 또는 주조와 같은 다른 기존 제조 공정을 사용할 수도 있습니다.

일반적인 프로토타이핑 프로세스는 5개의 그룹으로 나눌 수 있습니다.

• Vat 광중합

• 파우더 베드 퓨전

• 재료 압출

• 분사

• 바인더 분사

각 프로세스에 대한 자세한 내용은 아래에 자세히 설명되어 있습니다. 이러한 신속한 프로토타이핑 프로세스에 대한 개요를 보려면 적층 제조 기술에 대해 자세히 알아보세요. .

Vat 광중합

광중합체 수지를 고체로 변환하기 위해 빛을 사용하여 부품이 한 번에 한 층씩 생성됩니다.

테이블에 SLA 인쇄된 부분

SLA(Stereolithography)는 매우 높은 치수 정확도와 복잡한 세부 사항으로 부품을 생산할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 부서지기 쉽고 시간이 지남에 따라 기계적 특성이 저하되어 부품이 일반적으로 기능적 프로토타입에 적합하지 않을 수 있습니다. 이 프로세스는 설계 형상의 신속한 프로토타이핑 및 부품 인터페이스의 개념 증명에 가장 적합합니다. 또한 설계 초기 단계와 기계적 특성이 주요 설계 초점이 아닌 세부 사항에 적합합니다.

직사광 처리(DLP) SLA와 유사하지만 주요 차이점은 세부 수준과 재료 속성입니다. DLP를 사용하여 생산된 부품에는 SLA와 같은 복잡한 세부 사항이 없지만 유사한 치수 정확도와 부품 강도가 기존 사출 성형 부품과 같거나 더 큰 것으로 간주됩니다. 따라서 DLP는 디자인의 초점이 특정 세부 사항보다 전체 지오메트리이거나 기계적 특성이 우선인 경우 디자인 지오메트리의 신속한 프로토타이핑 및 개념 증명에 가장 적합합니다.

연속 DLP(CDLP) , DLP와 마찬가지로 SLA와 동일한 수준의 세부 사항은 없지만 유사한 치수 정확도와 부품 강도를 갖는 부품을 생산하며 기존 사출 성형 부품과 같거나 더 큰 것으로 간주됩니다. 따라서 CDLP는 디자인의 초점이 특정 세부 사항보다 전체 지오메트리이거나 기계적 특성이 디자인 우선 순위일 때 디자인 지오메트리의 신속한 프로토타이핑 및 개념 증명에 가장 적합합니다.

파우더 베드 퓨전

PBF(Powder Bed fusion) 기술은 소결 또는 용융을 통해 플라스틱 또는 금속 분말의 입자 사이에서 한 번에 한 층씩 융합을 유도하는 열원을 사용하여 고체 부품을 생산합니다. PBF 공정의 주요 변형은 다양한 에너지원(예:레이저 또는 전자빔)과 분말(플라스틱 또는 금속)에 의해 결정됩니다.

선택적 레이저 소결(SLS)은 과립 형태로 제공되는 열가소성 폴리머 재료를 사용합니다. SLS 부품은 많은 레이어를 사용하여 인쇄되기 때문에 부품 간에 작은 편차가 발생할 수 있습니다. 따라서 SLS는 세부 사항이 복잡하거나 허용 오차가 작은 프로토타입에는 덜 효과적일 수 있습니다. 후처리를 사용하면 매끄러운 표면 마감도 얻을 수 있습니다. SLS는 부품 형상 또는 전체 적합성 및 기능이 설계 우선 순위일 때 신속한 프로토타이핑에 가장 적합합니다. 후처리가 가능한 경우 SLS는 마케팅 또는 개념 증명 프로토타입에도 유리할 수 있습니다.

선택적 레이저 용융(SLM) 및 직접 금속 레이저 소결(DMLS)은 다양한 금속 재료에 사용할 수 있으며 일반적으로 표면 마감을 위한 후처리가 필요합니다. 따라서 이러한 프로세스는 재료 속성이 설계 우선 순위일 때 신속한 프로토타이핑에 가장 적합합니다. 부품 마감이 문제가 되지 않는다면 비용 효율적일 수 있습니다.

전자빔 용융(EBM) , SLM 및 DMLS와 같이 재료 속성이 설계 우선 순위인 경우 신속한 프로토타이핑에 가장 적합하고 부품 마감이 문제가 되지 않는 경우 비용 효율적일 수 있습니다. 가장 큰 차이점은 EBM은 재료 응용 분야(티타늄 또는 크롬-코발트 합금)가 제한되어 있지만 항공 및 의료 분야와 같이 이러한 재료가 필요한 특수 산업에 가장 적합한 옵션일 수 있다는 것입니다.

다중 제트 융합(MJF) SLS와 매우 유사하지만 냉각 및 후처리 시간이 더 짧고 정확도와 디테일이 더 뛰어납니다. SLS 및 MJF 프로세스에 대한 심층 비교는 여기에서 찾을 수 있습니다. SLS와 마찬가지로 MJF는 부품 형상 또는 전체 맞춤 및 기능이 설계 우선 순위일 때 신속한 프로토타이핑에 가장 적합하며 SLS보다 더 높은 수준의 세부 사항이나 엄격한 허용 오차를 지원하는 데 사용할 수도 있습니다.

FDM(Fused Deposition Modeling)은 짧은 생산 리드 타임으로 다양한 열가소성 재료를 위한 매우 다양한 프로세스입니다. 한 가지 단점은 FDM의 치수 정확도와 해상도가 다른 적층 제조 공정보다 낮다는 것입니다. FDM은 부품 지오메트리 또는 전체 맞춤 및 기능이 설계 우선 순위인 프로토타이핑 단계의 초기에 가장 적합합니다. 또한 최종 부품의 재질이 프로토타입과 유사하지만 기능이나 신뢰성 테스트와 같은 세부 사항에 대해서는 걱정할 필요가 없을 때 가장 적합합니다.

재료 분사는 가장 정확한 3D 프린팅 기술 중 하나로 간주되며 다양한 색상과 마감의 다양한 재료에 사용할 수 있습니다. 그러나 재료 속성은 기능적 프로토타입에 적합하지 않습니다. 재료 분사는 부품 형상 또는 맞춤이 설계 우선 순위이고 부품 강도가 필요하지 않은 경우 신속한 프로토타이핑에 가장 잘 사용됩니다. 또한 개념 증명이나 마케팅 프로토타입과 같은 재료 속성에 대한 우려가 없는 경우에 가장 적합합니다.

나노입자 분사(NJP) 금속 나노입자 또는 지지체 나노입자를 포함하는 액체를 매우 얇은 액적 층으로 빌드 트레이에 증착합니다. 빌드 엔벨로프는 고온에 노출되어 액체가 증발하고 금속 부품 구조가 남게 됩니다.

주문형 드롭(DOD) 재료 분사 프린터에는 두 가지 인쇄 분사가 있습니다. 하나는 제작 재료(일반적으로 왁스 같은 액체)를 증착하기 위한 것이고 다른 하나는 용해 가능한 지지 재료용입니다. DOD 프린터는 포인트 방식 경로로 재료를 증착하고 다음 레이어를 위한 표면을 준비하기 위해 각 레이어 다음에 빌드 영역을 다듬는 플라이 커터를 사용합니다.

바인더 분사

바인더 분사로 만든 부품은 부서지기 쉽지만 높은 마감과 형태를 가지고 있습니다. 바인더 분사는 전체 맞춤 또는 부품 형상이 설계 우선순위이고 개념 증명 또는 마케팅 프로토타입과 같은 재료 속성에 대한 우려가 없는 경우 신속한 프로토타이핑에 가장 적합합니다.

빠른 프로토타이핑의 장점과 단점은 무엇입니까?

기존 제조 및 설계 기술과 비교하여 신속한 프로토타이핑은 전체 비용 및 시간 개선을 포함하여 설계 프로세스를 개선하는 현대 제조 기술을 사용합니다. 그러나 신속한 프로토타이핑을 고려할 때 남용, 오용 및 허위 진술의 함정을 피하십시오.

다음은 장점과 단점에 대한 개요입니다.

빠른 프로토타이핑의 장점

• 초기 3D 시각화 및 테스트

• 더 낮은 비용으로 더 많은 설계 반복

• 제품 설계 및 연구 개발을 위한 비용 효율적인 도구

빠른 프로토타이핑의 단점

• 남용은 비용이나 시간 절약에 긍정적인 영향을 미치지 않을 수 있습니다.

• 프로토타이핑 프로세스의 모든 단계에 도움이 되지 않음

래피드 프로토타이핑의 상업적 적용은 무엇입니까?

3D 설계 및 제조를 위한 래피드 프로토타이핑의 적용은 디자이너의 창의성에 의해서만 제한됩니다. 설계 및 제조 프로세스의 모든 단계에서 사용할 수 있습니다. 가장 인기 있는 사용 사례는 다음과 같습니다.

개념 증명

일반적인 응용 프로그램 중 하나는 개념 증명입니다. 3D 프로토타입은 제품 실행 가능성을 평가하고, 설계 팀 토론을 촉진하고, 주요 이해 관계자(예:마케팅 및 투자 당사자)의 관심을 유도하고, 다양한 설계 대안을 비교하기 위해 설계 프로세스의 초기에 신속하게 생성할 수 있습니다. 신속한 프로토타이핑 프로세스가 개념 증명 응용 프로그램에 제공하는 주요 이점은 3D 프로토타입의 비용과 시간이 향상된다는 것입니다.

디자인 최적화

신속한 프로토타이핑은 또한 제품 설계, 연구 및 개발을 포함하여 최적화를 가속화하는 비용 효율적인 방법입니다. 디자인 팀은 기존 제조 프로세스와 관련된 비용을 발생시키지 않고 디자인 프로세스 초기에 전체 제품 기능을 평가하거나 주요 속성(예:형상, 맞춤, 재료 속성, 제조 가능성)에 집중할 수 있습니다.

고충실도 프로토타입

적층 제조 공정 및 재료의 다양성으로 인해 신속한 프로토타이핑을 사용하여 최종 제품과 거의 일치하는 충실도가 높은 프로토타입을 생성할 수 있습니다. 이를 통해 설계자는 제품 기능을 시연하거나 기존 제조 프로세스보다 저렴한 비용으로 또는 더 빠르게 신뢰성 테스트를 수행할 수 있습니다.

프로처럼 프로토타입을 만들고 싶습니까? FDM 3D 프린팅에 대한 이 비디오를 시청하십시오.