적층 제조 공정에서 CAD를 최대한 활용하는 방법

적층 제조와 관련된 주요 단계는 설계 및 제조 공정의 단계입니다. 실제로 설계 작업은 SolidWorks(및 기타)와 같은 CAD(Computer Aided Design) 제품군에서 수행되는 반면 물리적 생산 단계(예:3D 인쇄)는 CAD 파일(예:SLDPRT)을 STL 형식으로 내보내어 촉진됩니다. 3D XML 뷰어로 3D 프린터로 읽을 수 있습니다.

그러나 적층 제조 공정의 두 단계에는 몇 가지 주요 단계가 있습니다.

엔지니어링 팀과 제조업체 모두에게 생산성은 CAD 제품군의 품질이나 다양한 CAD 제품군을 사용하는 당사자와 상호 운용할 수 있는 능력 등 설계 도구의 효율성에 따라 달라집니다. 예를 들어, 파일 복구 및 특정 파일 형식(예:STL) 사용의 기술적 문제를 해결하는 데 소요된 시간은 출시 시간에 추가됩니다.

이 기사에서는 적층 제조 수명 주기에서 이러한 요소를 검토하고 애플리케이션 개발자와 3D 프린터 제조업체가 제품을 솔루션으로 포지셔닝할 수 있는 방법을 강조합니다.

CAD란 무엇입니까?

적층 제조나 절삭 가공 등 거의 모든 제품의 설계 프로세스는 CAD에서 시작됩니다. SolidWorks는 시장에서 널리 사용되는 여러 CAD 제품군 중 하나이며, 개별 부품의 집합으로든 전체 시스템으로든 제품을 설계하고 제조에 앞서 설계 속성을 테스트하고 검증하는 데 사용됩니다.

STL이란 무엇입니까?

STL(STereoLithography 또는 Standard Tessellation Language의 약자)은 1987년에 출시되어 스테레오리소그래피 3D 프린터가 CAD 파일을 읽을 수 있도록 했습니다. IGES와 마찬가지로 STL은 현재 3D 프린팅 업계에서 널리 사용되고 있으며, 특히 다양한 CAD 제품군을 보유한 팀이 보다 광범위한 제품 개발 프로젝트의 일부로 서로 쉽게 상호 운용할 수 있도록 하는 수단으로 사용되고 있습니다.

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3D 인쇄 산업을 위한 응용 프로그램을 적절하게 개발, 배포 및 지원하는 방법 이해 <강한>
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엔지니어링 워크플로 이해

디자인

엔지니어링 및 제품 개발 워크플로는 CAD 제품군에서 시작됩니다. 오늘날 CAD 사용자는 다양한 도구를 활용하여 3D뿐만 아니라 색상, 질감 및 기타 디자인 요소와 같은 많은 세부 사항을 통합할 수 있는 기능으로 개체를 디자인할 수 있습니다.

사실, SolidWorks는 판금, 금형, 용접물 및 곡면 처리를 핵심 설계 작업에 통합하는 특수 도구도 제공합니다. 즉, CAD 설계 파일은 의도한 실제 제품을 완전한 충실도로 효과적으로 반영할 수 있습니다.

또한 SolidWorks는 엔지니어가 다양한 방식으로 설계 작업에 접근할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 제조 가능성을 염두에 두고 설계하는 엔지니어는 개별 부품을 SLDPRT 파일로 설계, 저장 및 검색하고 이러한 SLDPRT 파일을 하나의 SLDASM 파일로 결합할 수 있습니다(SLDPRT와 SLDASM 파일의 차이점을 이해하려면 이 문서 참조).

분석

미학, 표면 형상, 역학, 색상 및 재료와 같은 의도된 실제 디자인으로 CAD 파일을 디자인할 수 있는 기능은 디자인 팀이 디자인의 실행 가능성을 가상으로(즉, 물리적 프로토타이핑 전에) 테스트하고 검증할 수 있는 기회를 제공합니다.

물론 시뮬레이션 및 시각화를 포함한 분석 품질은 CAD 제품군에서 제공하는 기능에 따라 다릅니다(SolidWorks에는 이러한 기능이 포함됨). 그러나 시뮬레이션을 통해 설계자는 핵심 설계 단계에서 설계 문제를 식별하고 수정함으로써 프로토타이핑 요구 사항과 물리적 테스트 비용을 줄일 수 있습니다.

예를 들어 FEA(Finite Element Analysis) 방법을 사용하는 SolidWorks의 해석 도구에는 표준 계층의 정적 선형, 시간 기반 모션 및 고주기 피로 시뮬레이션이 포함됩니다. 상위 계층에서 엔지니어는 설계의 내구성, 토폴로지, 고유 진동수를 결정하고 다양한 비선형 정적 및 비선형 동적 테스트를 수행할 수 있습니다.

준비

현재의 CAD 제품군을 사용하면 물리적 프로토타이핑 및 테스트 단계에서 시간과 재정적 자원의 소비가 더 짧아야 합니다. 그러나 디자이너는 일반적으로 3D 프린터가 원본 디자인 파일을 제대로 해석할 수 있도록 원본 CAD 파일을 STL로 내보내야 합니다.

STL로의 변환에는 장점과 제약이 있습니다. 한편으로는 CAD로 만든 원본 디자인 파일을 3D 프린팅을 통해 제작할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 STL은 원본 디자인의 색상, 질감 및 기타 디자인 요소(메타데이터 포함)를 읽지 않습니다.

또한 STL 파일에 대한 변경 사항은 CAD의 원본 디자인 파일에 자동으로 반영되지 않습니다. 오히려 이 프로세스는 STL 파일을 반영하도록 CAD를 변경해야 하는 한 가지 방법입니다. 이는 프로토타이핑 프로세스에 비효율성을 추가합니다(CAD에서 수행되는 시뮬레이션 및 시각화 작업이 더욱 중요해짐).

마지막으로, STL 파일로 수행되는 정제는 주의해서 이루어져야 합니다. STL 파일을 ASCII로 인코딩하고 삼각형 수를 늘려 거칠기를 줄일 수 있지만 STL 파일의 크기가 너무 커져 3D 프린터가 읽을 수 없을 정도로 커질 위험이 있습니다.

인쇄

오늘날 STL은 널리 채택되고 기술적 성숙도가 높아 3D 프린팅의 필수 요소가 되었습니다.

STL을 대체하기 위해 3MF 컨소시엄(Spatial의 모회사인 Dassault Systèmes가 창립 멤버임)은 적층 제조 산업이 3MF를 채택하도록 노력하고 있습니다.

새로운 형식은 XML의 ASCII를 사용하여 3D 프린터가 원래 디자이너가 의도한 색상, 질감 및 기타 디자인 요소와 함께 CAD 디자인 파일을 완벽하게 읽을 수 있도록 합니다. 또한 새로운 3D 인쇄 기술에 맞게 확장 및 적용할 수 있습니다.

그러나 3MF는 장기적 요인이다. 오늘날까지 STL은 적층 제조 산업에서 여전히 지배적인 파일 형식입니다. 3D 프린팅 분야에서 응용 프로그램과 하드웨어를 개발하는 사람들은 STL 처리를 수용해야 합니다.

3D InterOp를 활용해야 하는 이유

STL은 3D 인쇄에서 설계 및 생산 단계를 연결하는 필수 요소이므로 최종 사용자가 SolidWorks 또는 기타 CAD 제품군에서 파일 복구(예:CAD에서 STL로)에 소요되는 시간을 최소화할 수 있어야 합니다. 사실 모든 엔지니어링 워크플로에서 SolidWorks를 사용하는 것은 아니므로 상호 운용성은 필수적입니다.

Spatial의 3D InterOp 소프트웨어 개발 키트(SDK)는 응용 프로그램 개발자가 적층 제조 회사를 위한 제품에 상호 운용성을 통합할 수 있도록 합니다. 3D 프린터든 다양한 CAD 파일 형식을 보기 위한 응용 프로그램이든 3D InterOp를 사용하면 적층 제조 산업의 기본 요구 사항을 신속하게 제공할 수 있습니다.

이러한 기능이 필요하며 추가하는 것이 가능하지만 출시 시간과 비용이 추가될 뿐입니다. 지금 Spatial에 연락하여 이러한 상품 기능을 신속하게 통합하고 제한된 비즈니스 리소스를 차별화하고 출시 시간을 단축하는 데 집중하십시오.