산업기술
산업 제조
3D 인쇄 또는 적층 제조는 CAD 모델 또는 3D 디지털 모델에서 3차원 물체를 구성하는 것입니다.
"3D 프린팅"이라는 용어는 컴퓨터 제어하에 플라스틱, 액체 또는 분말 입자와 같은 재료가 함께 융합되는 3차원 물체로 재료를 증착, 결합 또는 고형화하는 다양한 프로세스를 나타낼 수 있습니다. , 일반적으로 레이어별로.
1980년대에는 3D 프린팅 기술이 기능적 또는 미적 프로토타입을 생산하는 데에만 적합하다고 여겨졌는데, 당시에는 쾌속 프로토타이핑이라는 용어가 더 적절했습니다.
2019년부터 3D 프린팅의 정밀도, 반복성 및 재료 다양성이 증가하여 일부 3D 프린팅 프로세스가 산업 등급 생산 기술로 간주될 정도로 증가했습니다. 적층 제조라는 용어는 3D 프린팅과 같은 의미로 사용됩니다.
3D 프린팅의 주요 이점 중 하나는 무게를 줄이기 위해 속이 빈 부품이나 내부 트러스 구조가 있는 부품을 포함하여 손으로 디자인할 수 없는 매우 복잡한 모양이나 형상을 생성할 수 있다는 것입니다. 열가소성 소재의 연속 필라멘트를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling)은 2020년 현재 가장 일반적으로 사용되는 3D 프린팅 공정입니다.
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최초의 3D 프린팅 제조 장비는 나고야 시 산업 연구소의 Hideo Kodama가 3D 모델을 제작하기 위한 두 가지 추가 방법을 발명했을 때 개발되었습니다.
1920년대 장식 제품을 만들기 위한 Ralf Baker의 작업(특허 US423647A)을 기반으로 Hideo Kodama의 초기 레이저 경화 수지 급속 프로토타이핑 작업은 1981년에 완료되었습니다. 그의 발명은 1984년 광조형 기술의 도입과 함께 향후 30년 동안 확장되었습니다. .
3D Systems의 Chuck Hull은 1987년에 스테레오리소그래피 공정을 사용한 최초의 3D 프린터를 발명했습니다. 그 뒤를 이어 선택적 레이저 소결 및 선택적 레이저 용융 등이 개발되었습니다.
다른 값비싼 3D 프린팅 시스템은 1990년대에서 2000년대에 개발되었지만 2009년 특허가 만료되면서 비용이 급격히 하락하여 더 많은 사용자에게 기술을 제공했습니다.
3D 프린터는 기본적으로 컴퓨터 제어 하에 정밀하게 움직이는 작은 노즐을 통해 용융 플라스틱을 압출하는 방식으로 작동합니다. 한 레이어를 인쇄하고 마를 때까지 기다렸다가 다음 레이어를 맨 위에 인쇄합니다. 모델이 인쇄되는 플라스틱은 분명히 매우 중요합니다.
3D 프린팅은 적층 제조 제품군의 일부이며 3D임에도 불구하고 기존 잉크젯 프린터와 유사한 방법을 사용합니다. 3차원 물체를 처음부터 생성하려면 최고급 소프트웨어, 분말형 재료 및 정밀 도구의 조합이 필요합니다. 다음은 아이디어를 실현하기 위해 3D 프린터가 취하는 몇 가지 주요 단계입니다.
3D 프린팅 프로세스의 첫 번째 단계는 3D 모델링입니다. 정밀도를 최대화하려면(3D 프린터는 인쇄하려는 항목을 마술처럼 추측할 수 없기 때문에) 모든 개체는 3D 모델링 소프트웨어에서 설계해야 합니다. 일부 디자인은 기존 제조 방법에 비해 너무 복잡하고 상세합니다.
바로 이 CAD 소프트웨어가 필요합니다. 모델링을 통해 프린터는 가장 작은 세부 사항까지 제품을 사용자 정의할 수 있습니다. 정밀한 설계를 가능하게 하는 3D 모델링 소프트웨어의 능력은 3D 프린팅이 많은 산업 분야에서 진정한 게임 체인저로 환영받는 이유입니다.
이 모델링 소프트웨어는 기공소에서 3차원 소프트웨어를 사용하여 개인에게 정확하게 맞는 치아 교정기를 설계하는 치과와 같은 산업에 특히 중요합니다. 또한 소프트웨어를 사용하여 Rocketship의 가장 복잡한 부분을 설계하는 우주 산업에서도 매우 중요합니다.
모델이 생성되면 "슬라이스"할 차례입니다. 3D 프린터는 사람처럼 3차원의 개념을 개념화할 수 없기 때문에 엔지니어는 프린터가 최종 제품을 만들기 위해 모델을 여러 층으로 분할해야 합니다.
슬라이싱 소프트웨어는 모델의 각 레이어를 스캔하고 해당 레이어를 재생성하기 위해 이동하는 방법을 프린터에 알려줍니다. 슬라이서는 또한 3D 프린터가 모델을 "채워야" 한다고 말합니다.
이 채우기는 3D 인쇄된 개체 내부 격자 및 열을 제공하여 개체의 모양을 만들고 강화하는 데 도움이 됩니다. 모델이 슬라이스되면 실제 인쇄 프로세스를 위해 3D 프린터로 전송됩니다.
3D 물체의 모델링과 슬라이싱이 완료되면 마침내 3D 프린터가 그 역할을 맡을 차례입니다. 프린터는 일반적으로 직접 3D 인쇄 프로세스에서 기존 잉크젯 프린터와 동일하게 작동합니다. 여기서 노즐은 왁스 또는 플라스틱과 같은 폴리머를 층별로 분배하면서 앞뒤로 움직이고 해당 층이 건조될 때까지 기다린 다음 추가합니다. 다음 레벨. 기본적으로 수백 또는 수천 개의 2D 프린트를 서로 겹쳐서 3차원 개체를 만듭니다.
프린터가 개체를 최대한 재현하기 위해 사용하는 다양한 재료가 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.
3D 프린팅 프로세스는 상자나 공과 같은 아주 단순한 프린트의 경우 몇 시간에서 전체 크기의 집과 같은 훨씬 더 큰 세부 프로젝트의 경우 몇 주가 소요됩니다.
3D 프린팅은 상상할 수 있는 거의 모든 산업에서 사용되기 때문에 3D 프린팅은 다양한 유형의 기술과 재료를 포괄합니다. 다양한 용도를 가진 다양한 산업의 클러스터로 생각하는 것이 중요합니다.
몇 가지 예:
3D 프린팅에는 다음과 같은 몇 가지 유형이 있습니다.
플라스틱에 대한 몇 가지 일반적인 3D 프린팅 프로세스를 간략하게 설명하고 각 프로세스가 제품 개발자, 엔지니어 및 디자이너에게 가장 큰 이점이 되는 경우에 대해 논의해 보겠습니다.
SLA(Stereolithography)는 최초의 산업용 3D 프린팅 공정입니다. SLA 프린터는 높은 수준의 디테일, 매끄러운 표면 및 엄격한 허용 오차를 가진 부품을 생산하는 것이 특징입니다. SLA 부품의 고품질 표면은 보기에 좋을 뿐만 아니라 부품의 기능(예:어셈블리 적합성 테스트)을 지원할 수도 있습니다.
그것은 의료 산업에서 널리 사용됩니다. 일반적인 응용 프로그램에는 해부학 모델 및 미세 유체 공학이 포함됩니다. SLA 부품에는 3D Systems의 Vipers, ProJets 및 iPros 3D 프린터를 사용합니다.
선택적 레이저 소결(SLS)은 나일론 기반 분말을 고체 플라스틱으로 녹입니다. SLS 부품은 실제 열가소성 소재로 만들어졌기 때문에 내구성이 뛰어나고 기능 테스트에 적합하며 리빙 힌지와 스냅을 휴대할 수 있습니다.
SL에 비해 부품은 더 강하지만 표면이 더 거칠습니다. SLS에는 지원 구조가 필요하지 않으므로 전체 빌드 플랫폼을 사용하여 단일 빌드에서 여러 부분을 중첩할 수 있습니다. 따라서 다른 3D 프린팅 공정보다 많은 양의 부품에 적합합니다. 많은 SLS 부품은 언젠가 사출 성형될 디자인의 프로토타입을 만드는 데 사용됩니다. SLS 프린터의 경우 3D Systems에서 개발한 sPro140 기계를 사용합니다.
PolyJet은 또 다른 플라스틱 3D 프린팅 공정이지만 반전이 있습니다. 색상 및 재료와 같은 여러 속성을 가진 부품을 만들 수 있습니다. 설계자는 이 기술을 사용하여 엘라스토머 또는 오버몰딩된 부품의 프로토타입을 만들 수 있습니다. 단일 단단한 플라스틱으로 디자인을 만든 경우 SL 또는 SLS를 사용하는 것이 더 경제적입니다.
그러나 오버몰드 또는 실리콘 고무 디자인을 프로토타이핑할 때 PolyJet을 사용하면 개발 주기 초기에 툴링에 투자할 필요가 없습니다. 이를 통해 설계를 더 빠르게 반복 및 검증하고 비용을 절감할 수 있습니다.
디지털 광 처리는 액체 수지를 빛으로 경화한다는 점에서 SLA와 유사합니다. 두 기술의 주요 차이점은 DLP는 디지털 라이트 프로젝션 스크린을 사용하고 SLA는 UV 레이저를 사용한다는 것입니다.
즉, DLP 3D 프린터는 빌드의 전체 레이어를 한 번에 매핑할 수 있으므로 빌드 속도가 빨라집니다. DLP 인쇄는 쾌속 프로토타이핑에 자주 사용되지만 처리량이 높기 때문에 소량의 플라스틱 부품 생산에 적합합니다.
SLS와 유사하게 Multi Jet Fusion은 나일론 분말로 기능성 부품도 제작합니다. 레이저로 분말을 소결하는 대신 MJF는 잉크젯 어레이를 사용하여 나일론 분말의 베드에 플럭스를 적용합니다. 그런 다음 발열체가 침대 위로 이동하여 각 레이어를 융합합니다.
이것은 SLS에 비해 더 균일한 기계적 특성과 개선된 표면 품질로 이어집니다. MJF 공정의 또 다른 이점은 제작 시간이 단축되어 생산 비용이 절감된다는 것입니다.
FDM(Fused Deposition Modeling)은 플라스틱 부품용으로 널리 사용되는 데스크탑 3D 프린팅 기술입니다. FDM 프린터는 플라스틱 필라멘트를 빌드 플랫폼에 한 층씩 압출합니다. 이것은 물리적 모델을 생성하는 저렴하고 빠른 방법입니다.
FDM을 기능 테스트에 사용할 수 있는 경우도 있지만 상대적으로 표면이 거칠고 강도가 약한 부품으로 인해 기술에 한계가 있습니다.
금속 3D 프린팅은 금속 부품 구성의 새로운 가능성을 열어줍니다. 금속 부품을 3D 프린팅하기 위해 Protolabs에서 사용하는 프로세스는 직접 금속 레이저 소결(DMLS)입니다. 다중 부품 금속 어셈블리를 단일 구성요소로 축소하거나 내부 채널 또는 속이 빈 기능이 있는 너무 가벼운 부품으로 줄이는 데 널리 사용됩니다.
DMLS는 부품이 기계가공 또는 주조와 같은 전통적인 금속 제조 방법을 사용하여 만든 부품만큼 조밀하기 때문에 프로토타이핑과 생산 모두에 적합합니다. 복잡한 형상의 금속 구성요소를 생성함으로써 부품 설계가 유기적 구조를 모방해야 하는 의료 응용 분야에도 적합합니다.
전자빔 용해는 금속 분말을 녹이기 위해 전자기 코일에 의해 제어되는 전자빔을 사용하는 또 다른 금속 3D 프린팅 기술입니다. 인쇄 베드는 빌드업 동안 진공 상태에서 가열됩니다. 재료가 가열되는 온도는 사용된 재료에 따라 결정됩니다.
다양한 기술이 다음에 다룰 동일한 기본 단계를 공유하지만 각 3D 프린터는 기능에 따라 사용하기가 더 쉬울 수도 있고 더 어려울 수도 있습니다.
이 시점에서 인쇄할 부품이 있고 재료를 선택하는 것이 중요합니다. 이 부품은 CAD(Computer-Aided Design)를 사용하여 직접 설계한 부품, 3D 스캔에서 가져온 부품 또는 기존 설계 목록에서 가져온 부품일 수 있습니다.
인쇄를 시작하기 전에 디자인을 3D 프린터가 이해할 수 있는 '좌표'로 변환하고 인쇄할 재료와 같은 중요한 매개변수를 알려주어야 합니다.
이것은 '슬라이싱'으로 알려져 있습니다. 3D 디자인을 레이어로 짐작할 수 있도록 슬라이싱하는 것과 관련이 있기 때문입니다. 이는 일반적으로 슬라이싱 또는 인쇄 준비 소프트웨어로 알려진 프로그램에서 수행됩니다.
원하는 경우 이 단계를 먼저 수행할 수도 있습니다. 또는 동일한 유형의 부품을 정기적으로 인쇄하는 경우와 같이 전혀 필요하지 않을 수도 있습니다.
그러나 인쇄를 시작하기 전에 올바른 재료를 넣었는지 확인하십시오. 또한 더 작은 노즐로 더 자세한 인쇄를 제공하고 더 큰 노즐로 더 빠른 인쇄 시간을 제공하는 다양한 노즐 크기를 선택하십시오.
준비가 되면 파일을 3D 프린터로 가져와야 합니다. 이를 수행하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 USB 드라이브와 같은 데이터 저장 장치에 파일을 로드하고 프린터에 넣은 다음 프린터 인터페이스를 통해 인쇄 작업을 시작하는 것입니다.
다른 옵션은 로컬 네트워크 또는 클라우드를 통해 네트워크 지원 프린터에 원격으로 작업을 보내는 것입니다. 원격 인쇄는 3D 프린터와 같은 위치에 있지 않은 경우 특히 유용합니다.
이제 편히 앉아서 쉴 수 있습니다! 또는 직장에 있는 경우 프린터가 작동하는 동안 다른 작업을 시작하십시오.
인쇄 시간은 인쇄된 개체의 크기와 세부 수준 및 3D 프린터 유형에 따라 다릅니다. 작은 부품이나 대략적인 프로토타입은 몇 시간 밖에 걸리지 않습니다. 밤새도록 프린터를 작동시키면 대부분의 부품이 다음날 준비됩니다. 매우 크고 상세한 인쇄가 필요한 경우 며칠을 기다려야 할 수도 있습니다.
3D 프린팅은 다양한 산업 분야에서 레크리에이션 및 전문적으로 사용될 수 있습니다. 의료 산업에서 엔지니어링, 심지어 패션에 이르기까지 다양한 분야와 분야에서 응용되고 있습니다.
점점 더 3D 프린팅은 다양한 제조 프로젝트 및 프로세스를 위한 프로토타입 및 도구를 만들기 위한 지속 가능하고 비용 친화적인 솔루션으로 인식되고 있습니다. 전통적으로 프로토타입을 구입하는 데 시간과 비용이 많이 소요되어 회사가 외부 제조업체에 의존해야 했습니다. 3D 프린팅을 통해 기업은 개체, 도구 또는 프로토타입의 단위를 모두 사내에서 신속하게 만들 수 있습니다.
이에 대한 좋은 예는 신발 회사 Camper입니다. 사내 3D 프린팅을 통해 거의 한 달 반 동안의 모델링 및 설계 프로세스를 단 며칠 만에 완료할 수 있었습니다.
3D 프린팅 또는 적층 제조는 디지털 파일에서 3차원 입체 물체를 만드는 프로세스입니다. 3D 프린팅된 물체의 생성은 적층 공정을 사용하여 이루어집니다. 가법 프로세스에서는 객체가 생성될 때까지 재료의 연속 레이어를 배치하여 객체를 생성합니다. 이러한 각 레이어는 개체의 얇게 썬 단면으로 볼 수 있습니다.
3D 프린팅은 예를 들어 밀링 머신으로 금속이나 플라스틱 조각을 잘라내거나 속을 파내는 절삭 가공의 반대입니다. 3D 프린팅을 사용하면 기존 제조 방법보다 적은 재료를 사용하여 복잡한 모양을 생성할 수 있습니다.
3D 프린터는 기본적으로 컴퓨터 제어 하에 정확하게 움직이는 작은 노즐을 통해 용융 플라스틱을 압출하는 방식으로 작동합니다. 한 레이어를 인쇄하고 마를 때까지 기다렸다가 다음 레이어를 맨 위에 인쇄합니다. 모델이 인쇄되는 플라스틱은 분명히 매우 중요합니다.
3D 프린팅에는 여러 유형이 있습니다.
적층 제조라고도 하는 3D 프린팅은 컴퓨터로 만든 디자인을 사용하여 3차원 물체를 레이어별로 만드는 방법입니다. 3D 프린팅은 3D 부품을 만들기 위해 재료 층이 만들어지는 적층 프로세스입니다.
3D 프린팅 비용은 3달러에서 최대 수천 달러입니다. 3D 모델 없이 3D 프린팅의 정확한 비용을 파악하기 어렵습니다. 재료, 모델 복잡성 및 노동력과 같은 요인이 3D 프린팅 가격에 영향을 미칩니다. 3D 프린팅 서비스는 때때로 보급형 3D 프린터보다 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
아니요, 3D 프린터는 재료와 모양 면에서 아무 것도 인쇄할 수 없습니다. 3D 프린터는 열을 가하면 타지 않고 부드러워지는 PLA와 같은 열가소성 수지와 같은 3D 인쇄를 위한 재료의 특정 속성이 필요합니다. 올바른 방향과 지원으로 거의 모든 모양, 구조 및 물체를 인쇄할 수 있습니다.
3D 프린팅이 아직 전체 제조 산업을 장악하지 못할 수도 있지만 분석가들은 엄청난 성장이 있을 것이며 시장 규모는 2023년까지 327억 8,000만 달러가 될 것이라고 예측합니다. 분석가들은 3D 프린팅 산업의 가치가 327억 달러가 될 것이라고 예측했습니다. 2023년까지.
디자이너는 3D 프린터를 사용하여 제품 모델과 프로토타입을 빠르게 생성하지만 최종 제품을 만드는 데에도 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 3D 프린터로 만든 품목 중에는 신발 디자인, 가구, 보석을 만들기 위한 왁스 주물, 도구, 삼각대, 선물 및 참신 품목, 장난감 등이 있습니다.
가정을 위한 유용한 3D 프린팅 아이디어 및 프로젝트
3D 프린터의 평균 전력 소모량은 약 125Watts이며 시간당 비용은 1.58센트(kWh 가격은 12.69센트)입니다.
네, 3D 프린터로 돈을 벌 수 있습니다. 3D 인쇄된 항목, 디지털 제품을 판매하거나 해당 지역에서 3D 인쇄 서비스를 제공하는 등 할 수 있는 방법이 많이 있습니다.
예, 일부 3D 프린터는 과자, 패스트리, 초콜릿, 피자 및 모든 종류의 요리를 만들 수 있습니다. 음식 3D 프린터는 부엌에서 더 많은 자유와 창의성을 제공하며 경우에 따라 음식물 쓰레기도 줄일 수 있습니다.
항공우주. 보잉, 에어버스, 심지어 NASA도 모두 3D 프린팅을 활용하고 있습니다. 저렴한 비용으로 경량 부품을 신속하게 생산할 수 있는 능력은 항공우주 전문가에게 매우 중요합니다.
모양은 3D로 인쇄할 수 없습니다.
한편으로 3D 프린터는 복잡한 장치를 재현할 수 없습니다. 대부분의 3D 프린터는 한 번에 하나 또는 두 개의 재료만 증착할 수 있기 때문에 스마트폰처럼 금속, 유리, 플라스틱 등의 재료가 들어 있는 제품을 만들기가 쉽지 않습니다.
우리는 Mage를 포함한 3D 프린팅 분야의 전문가 3명과 기술의 장단점에 대해 이야기했습니다.
3D 프린팅 제조가 계속해서 인기를 얻으면서 많은 사람들이 "3D 프린팅 제조가 CNC 가공을 대체할까요?"라고 묻습니다. 좋은 소식은 그럴 필요가 없다는 것입니다. 3D 프린팅과 CNC 머시닝 모두 제조 분야에서 각자의 위치를 차지하고 있습니다.
3D 프린터를 사용하기 위해 컴퓨터가 필요한 것은 아닙니다. 이는 거의 모든 3d 프린터에 파일을 읽고 인쇄를 시작하는 데 사용되는 SD 카드 판독기가 있기 때문입니다. 파일이 저장된 SD 카드가 이미 있는 경우 프린터를 사용하는 데 더 이상 컴퓨터가 필요하지 않습니다.
3D 프린터의 VOC에는 스티렌(알려진 발암 물질) 및 카프로락탐(급성 위험 분자)과 같은 유해 화학 물질이 포함됩니다. 3D 프린터도 육안으로 볼 수 없는 초미세 입자를 방출합니다.
기존의 3D 프린터는 분말 금속과 플라스틱을 잉크로 사용합니다. 이것들은 초강력 강철이나 인조 뼈를 만드는 데는 훌륭하지만, 피부 이식편과 같이 유연성이 더 필요한 생체 적합성 재료를 만드는 데에는 그다지 적합하지 않습니다.
다음은 빠른 분석입니다. DIY 프린터의 3D 프린터 키트는 약 $200부터 시작합니다. 취미 프린터의 범위는 $500-$1,500입니다. 전문 FDM 3D 프린터는 약 $2,500부터 시작하고 대형 전문 FDM 프린터는 약 $4,000부터 시작합니다.
저렴한 비용으로 사용 편의성을 제공하며 중요한 것은 상당히 강력합니다. 또한 PLA로 히팅베드 없이 저온에서 인쇄가 가능하지만 인장강도는 7,250psi입니다.
금속 3D 프린팅은 우리가 부품을 만드는 방식을 바꾸고 있습니다. 중소 규모 생산 실행에서 부품 자체를 기존 제조 프로세스보다 빠르고 저렴하며 적은 노력으로 만들 수 있습니다.
205°C의 핫 엔드와 60°C의 히팅 베드가 있는 평균적인 3D 프린터는 평균 70와트의 전력을 소비합니다. 10시간 인쇄의 경우 약 9센트인 0.7kWh를 사용합니다. 3D 프린터가 사용하는 전력은 주로 프린터의 크기와 히팅베드 및 노즐의 온도에 따라 다릅니다.
3D 프린팅은 배우기 어렵나요? 3D 프린팅은 아직 초기 단계이므로 사용자 친화적이지 않습니다. 프린터는 깨지기 쉽고 까다롭기 때문에 초보자에게는 압도적으로 보일 수 있습니다. 자신만의 디자인을 만들려는 사람들은 또한 특정하고 종종 복잡한 소프트웨어를 배우는 데 시간을 할애해야 합니다.
산업기술
아크 용접이란 무엇입니까? 아크 용접은 전기를 사용하여 금속과 녹은 금속을 녹일 만큼 충분한 열을 발생시키기 위해 전기를 사용하여 금속과 금속을 접합하는 데 사용되는 용접 공정입니다. 냉각되면 금속이 접합됩니다. 용접 전원 공급 장치를 사용하여 금속 막대(전극)와 모재 사이에 아크를 생성하여 접점에서 금속을 녹이는 용접 유형입니다. 아크 용접기는 직류(DC) 또는 교류(AC)와 소모성 또는 비소모성 전극을 사용할 수 있습니다. 용접 영역은 일반적으로 일종의 차폐 가스, 증기 또는 슬래그로 보호됩니다. 아크 용접 프로세스는 수동
수중 용접이란 무엇입니까? 수중 용접은 용접기가 잠긴 상태에서 수행되며, 종종 높은 기압에서 수행됩니다. 이것은 CDA Technical Institute(이전의 Commercial Diving Academy)에서 가르치는 전문 기술과 훈련을 필요로 하는 다양한 도전을 소개합니다. 수중 용접(습식 용접이라고도 함)과 관련된 열악한 조건과 내재된 위험 때문에 다이버는 고도로 전문화된 교육을 통해 예외적으로 엄격한 기준에 따라 교육을 받아야 합니다. 고압 용접은 일반적으로 수중에서 고압에서 용접하는 과정입니다. 고압 용접은 물