적층 제조의 주요 단계는 설계와 제조 공정입니다. 실제로 설계 작업은 솔리드웍스(SolidWorks) 등과 같은 컴퓨터 지원 설계(CAD) 스위트에서 수행되며, 물리적 생산 단계(즉, 3D 프린팅)는 CAD 파일(예: SLDPRT)을 3D 프린터가 3D XML 뷰어로 읽을 수 있는 STL 형식으로 내보내어 용이하게 합니다.
그러나 적층 제조 공정의 두 단계 모두에서 몇 가지 주요 단계가 있습니다.
엔지니어링 팀과 제조업체 모두에게 생산성은 설계 도구의 효과성에 달려 있습니다. 즉, CAD 스위트의 품질이나 다른 CAD 스위트를 사용하는 당사자와의 상호운용성 능력에 달려 있습니다. 예를 들어, 파일 치유와 STL과 같은 특정 파일 형식 사용의 기술적 문제를 해결하는 데 소요되는 시간은 시장 출시 시간에 추가됩니다.
이 글에서는 적층 제조 수명주기의 이러한 요인을 살펴보고, 애플리케이션 개발자와 3D 프린터 제조업체가 자사 제품을 솔루션으로 포지셔닝하는 방법을 강조합니다.
적층 제조든 절삭 제조든 거의 모든 제품의 설계 프로세스는 CAD에서 시작합니다. 시장에 나와 있는 수많은 인기 CAD 스위트 중 하나인 솔리드웍스는 개별 부품의 모음이든 전체 시스템이든 제품을 설계하고, 제조 전에 설계 속성을 테스트하고 검증하는 데 사용됩니다.
STL(STereoLithography 또는 Standard Tessellation Language의 약자)은 1987년에 출시되어 스테레오리소그래피 3D 프린터가 CAD 파일을 읽을 수 있게 했습니다. IGES와 마찬가지로 STL은 이제 3D 프린팅 산업에서 널리 사용되며, 특히 더 넓은 제품 개발 프로젝트의 일환으로 서로 다른 CAD 스위트를 사용하는 팀들이 쉽게 상호운용할 수 있는 수단으로 활용됩니다.
엔지니어링 및 제품 개발 워크플로는 CAD 스위트에서 시작됩니다. 오늘날 CAD 사용자는 3D로 객체를 설계할 뿐만 아니라 색상, 텍스처 및 기타 설계 요소를 다수 통합할 수 있는 다양한 도구를 활용할 수 있습니다.
사실 솔리드웍스는 핵심 설계 작업에 판금, 금형, 용접물, 서페이싱을 통합하는 전문 도구도 제공합니다. 즉, CAD 설계 파일은 의도된 실제 제품을 완전한 충실도로 효과적으로 반영할 수 있습니다.
솔리드웍스는 엔지니어가 설계 작업에 다양한 방식으로 접근할 수 있게 합니다. 예를 들어, 제조 가능성을 염두에 두고 설계하는 엔지니어는 개별 부품을 SLDPRT 파일로 설계, 저장, 검색하고 해당 SLDPRT 파일들을 하나의 SLDASM 파일로 결합할 수 있습니다(SLDPRT와 SLDASM 파일의 차이점 이해하기 참조).
CAD 파일을 미학, 표면 기하학, 역학, 색상 및 재료 등 의도된 실제 설계로 설계할 수 있는 능력은 설계 팀이 설계를 가상으로(즉, 물리적 프로토타이핑 전에) 테스트하고 검증할 수 있는 문을 열어줍니다.
분석의 품질(시뮬레이션 및 시각화 포함)은 CAD 스위트에서 제공하는 기능에 따라 달라집니다(솔리드웍스에는 이러한 기능이 포함됨). 그러나 시뮬레이션을 통해 설계자는 핵심 설계 단계에서 설계 문제를 식별하고 수정함으로써 프로토타이핑 필요성과 물리적 테스트 비용을 줄일 수 있습니다.
예를 들어, 유한 요소 분석(FEA) 방법을 사용하는 솔리드웍스의 분석 도구에는 표준 티어에 정적 선형, 시간 기반 모션, 고주기 피로 시뮬레이션이 포함됩니다. 상위 티어에서는 엔지니어가 설계의 내구성, 토폴로지, 고유 진동수를 결정하고 다양한 비선형 정적 및 비선형 동적 테스트를 수행할 수 있습니다.
오늘날의 CAD 스위트를 사용하면 물리적 프로토타이핑 및 테스트 단계가 시간과 재정 자원 소모 측면에서 더 짧아져야 합니다. 그러나 설계자는 일반적으로 원본 CAD 파일을 STL로 내보내야 3D 프린터가 원본 설계 파일을 올바르게 해석할 수 있습니다.
STL로 변환하는 것에는 장점과 제약이 있습니다. 한편으로는 CAD에서 만든 원본 설계 파일이 3D 프린팅을 통해 제조될 수 있게 합니다. 그러나 STL은 원본 설계의 색상, 텍스처 및 기타 설계 요소(메타데이터 포함)를 읽지 못합니다.
게다가 STL 파일에 가해진 변경 사항이 CAD의 원본 설계 파일에 자동으로 반영되지 않습니다. 오히려 프로세스는 단방향이어서 변경 사항을 CAD에 적용해야 STL 파일에 반영됩니다. 이는 프로토타이핑 프로세스에 비효율성을 한 층 더 추가합니다(이로 인해 CAD에서 수행된 시뮬레이션 및 시각화 작업이 더욱 중요해집니다).
마지막으로 STL 파일로 수행되는 개선 작업은 신중하게 해야 합니다. STL 파일을 ASCII로 인코딩하고 삼각형 수를 늘려 거칠기를 줄일 수 있지만, STL 파일 크기가 급격히 커져 3D 프린터가 읽기엔 너무 커질 위험이 있습니다.
오늘날 STL의 광범위한 채택과 기술적 성숙도는 3D 프린팅의 필수 요소가 되었습니다.
STL을 대체하기 위해 3MF 컨소시엄(스페이셜의 모회사인 다쏘시스템이 창립 멤버)은 적층 제조 산업이 3MF를 채택하도록 노력하고 있습니다.
새로운 형식은 ASCII 기반 XML을 사용하여 3D 프린터가 원본 설계자가 의도한 색상, 텍스처 및 기타 설계 요소를 포함한 완전한 충실도로 CAD 설계 파일을 읽을 수 있게 합니다. 또한 새로운 3D 프린팅 기술에 확장 가능하고 적응 가능하도록 설계되었습니다.
그러나 3MF는 장기적인 요소입니다. 현재로서는 STL이 여전히 적층 제조 산업에서 지배적인 파일 형식입니다. 3D 프린팅 분야의 애플리케이션과 하드웨어를 개발하는 사람들은 STL 처리를 수용해야 합니다.
STL이 3D 프린팅에서 설계와 생산 단계를 연결하는 필수 요소인 만큼, 최종 사용자가 파일 치유(CAD에서 STL로)에 소요되는 시간을 최소화할 수 있어야 합니다. 이는 솔리드웍스나 다른 CAD 스위트에서든 마찬가지입니다. 사실, 모든 엔지니어링 워크플로가 솔리드웍스를 사용하는 것은 아니므로 상호운용성이 필수적입니다.
스페이셜의 3D InterOp 소프트웨어 개발 키트(SDK)는 애플리케이션 개발자가 적층 제조 기업을 위한 제품에 상호운용성을 통합할 수 있게 합니다. 3D 프린터든 다양한 CAD 파일 형식을 보기 위한 애플리케이션이든, 3D InterOp는 적층 제조 산업의 기본 요구 사항을 귀사의 제품에 신속하게 탑재할 수 있게 합니다.
이러한 기능이 필요하지만, 이를 직접 추가하면 시장 출시 시간과 비용만 늘어납니다. 오늘 스페이셜에 연락하여 이러한 상품화된 기능을 빠르게 통합하고, 한정된 비즈니스 자원을 차별화와 시장 출시 가속화에 집중하세요.
3D 프린팅
적층 제조(3D 프린팅)가 산업 자동화 세상을 휩쓸고 있습니다. 금형을 만들고 재료를 제거하는 대신, 제조업체는 이제 정교한 3D 프린팅 장비를 사용하여 바닥부터 재료 층을 추가해 더 낮은 비용과 적은 폐기물로 아이템을 생산할 수 있습니다. 특히 금속 적층 제조(금속 3D 프린팅)는 주목받고 있으며 항공우주 같은 산업에서 특히 인기를 얻고 있습니다. 최근 AMPOWER 보고서에 따르면 금속 적층 제조 시장은 2024년까지 27.9% 성장할 것으로 예상됩니다. 금속 적층 제조를 사용하면 기업은 기존 제조 공정보다 적은 재료와 노력
적층 제조에서 SLS는 3D CAD 설계를 단 몇 시간 만에 물리적 부품으로 변환하는 데 사용됩니다. 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering, SLS)의 정의는 무엇인가요? SLS는 선택적 레이저 소결을 의미하는 3D 프린팅 또는 적층 제조(AM) 기술입니다. SLS는 소결(sintering)이라는 공정을 사용하는데, 분말 재료를 근용융 온도까지 가열하여 입자들이 서로 결합되어 고체를 형성하게 합니다. SLS는 나일론이 가장 일반적이지만 플라스틱과 금속도 사용할 수 있는 다양한 재료를 사용할 수 있습니
