엘라스토머 프로토타이핑 가이드

프로토타이핑은 일반적으로 설계 단계의 끝과 생산 시작을 연결하는 제조 수명 주기의 핵심 단계입니다. 이 프로세스를 통해 설계자와 엔지니어는 부품 설계를 수정하고 피드백을 수집하며 이해 관계자의 동의를 얻을 수 있습니다.

다양한 방법으로 프로토타입을 만들 수 있습니다. 적층 제조 방법을 사용하여 부품을 생산하는 Rapid 3D 프로토타이핑은 엔지니어가 생산을 시작하기 전에 설계 문제를 빠르고 비용 효율적으로 식별할 수 있게 해주기 때문에 프로토타이핑에 점점 더 인기 있는 선택이 되었습니다. 이는 잠재적으로 비용이 많이 들거나 시간이 많이 소요되는 도구 수정을 방지하고 제품 품질을 개선하며 예상 일정에 맞춰 생산을 유지하는 데 도움이 됩니다.

그러나 특정 부품 응용 프로그램 및 재료는 3D 기반 프로토타이핑에 적합하지 않습니다. FDM(Fused Deposition Modeling)과 같은 공정은 생산 엘라스토머 부품보다 더 취약하고 다르게 반응할 수 있는 비등방성 부품을 생산하는 반면, 다른 추가 방법은 비용 또는 재료 옵션에 따라 제한될 수 있습니다.

이는 유연성이 바람직한 재료 특성인 탄성 중합체 성형, 씰 및 경도가 낮은 기타 고탄성 부품을 신속하게 프로토타이핑하는 데 문제가 될 수 있습니다. 적층 제조 방법의 발전으로 엔지니어는 고무 또는 "엘라스토머" 제품을 인쇄할 수 있었지만 이 기술로 수행할 수 있는 작업에는 여전히 한계가 있습니다. 그러나 엘라스토머 부품과 프로토타입은 전통적인 제조 방법으로 효과적으로 만들 수 있습니다.

탄성 중합체 프로토타입을 생산하는 방법

압축 성형 및 트랜스퍼 성형과 같은 공정은 개스킷, 씰 및 O-링과 같은 고무 부품을 생산하는 매우 효율적인 방법이지만 고무 압축 금형 설계를 제조하는 데 필요한 도구는 높은 가격표가 붙는 경향이 있습니다. 고무 부품의 프로토타이핑을 위한 가장 일반적인 두 가지 전통적인 방법은 우레탄 주조와 다이커팅입니다.

우레탄 주조에는 원하는 최종 부품의 정확한 형상으로 마스터 패턴 주위에 실리콘 몰드를 만드는 작업이 포함됩니다. 마스터 패턴은 응용 프로그램과 기하학적 복잡성에 따라 CNC로 가공되거나 3D로 인쇄될 수 있습니다. 일단 금형이 설정되면 절단을 열어 소량의 마스터 패턴을 매우 정밀하게 복제하는 데 사용할 수 있습니다. 우레탄 주조의 한 가지 중요한 이점은 공정이 다른 엘라스토머 프로토타이핑 방법보다 더 많은 경도와 색상을 허용한다는 것입니다. 탄성 중합체 시트 스톡의 다이 커팅은 개스킷 및 씰에도 매우 일반적입니다.

CNC 밀링은 회전 도구를 사용하여 단단한 공작물에서 재료를 빠르고 효율적으로 절단하여 원하는 부품을 형성하는 절삭 가공 공정입니다. 이 방법은 고무 디자인을 만드는 데도 사용할 수 있지만 한 가지 주요 디자인 제한이 있습니다. 탄성이 있고 유연한 재료를 어느 정도의 정확도로 절단하려는 시도는 엄청나게 어렵습니다. 이러한 이유로 매우 단단한 고무만이 효과적으로 밀링될 수 있습니다.

캐스트 우레탄 프로토타이핑은 부드러운 고무 부품을 만드는 보다 효율적인 방법입니다. 어떤 이유로 프로토타입을 밀링해야 하는 경우 엔지니어는 고무 공작물이 움직이는 것을 방지하기 위해 밀링 바로 위에 칼라를 배치하는 것을 고려해야 합니다. 고무 공작물은 경도를 높이기 위해 밀링 전에 액체 질소에서 동결할 수도 있습니다.

3D 프린팅 고무 프로토타입의 주요 장점 중 하나는 속도입니다. CAD 파일이 완성되면 부품을 하루 이내에 제조할 수 있는 경우가 많습니다. 그러나 일부 추가 방법에는 재료 제한이 있습니다. 즉, 구성 요소의 적합성과 형태를 테스트하는 데는 효과적일 수 있지만 기능 테스트에는 적합하지 않은 경우가 많습니다.

일부 재료 제한은 프로세스에 따라 다릅니다. 3D 인쇄된 엘라스토머 프로토타이핑의 첫 번째 방법 중 하나는 탄성 기본 재료를 사용한 선택적 레이저 소결(SLS)을 사용했습니다. SLS를 통해 생성된 프로토타입은 약간의 탄성을 나타내지만 여전히 상대적인 강성을 나타내며 반복적으로 구부리면 부러지기 쉽습니다. 이러한 부품은 종종 저해상도 마감 처리를 하기도 합니다.

PolyJet 기술의 발전으로 엔지니어들은 동일한 헤드에서 다양한 조합으로 여러 재료를 인쇄할 수 있었습니다. 이를 통해 Shore 경도 척도에서 27-95 범위의 경도계를 포함하여 고무의 다양한 특성을 정확하게 시뮬레이션하는 프로토타입을 생산할 수 있습니다. 불행히도 많은 PolyJet 재료는 실제 고무 프로토타입의 강도가 부족하지만 일부 최신 재료는 더 비슷한 강도와 기능을 제공합니다.

Carbon의 DLS(Digital Light Synthesis) 기술은 엘라스토머 프로토타입을 인쇄하는 데에도 사용할 수 있으며, 이 공정의 한 가지 장점은 더 큰 등방성 특성을 허용한다는 것입니다. 이 방법은 재료 속성, 경도, 색상, 부품 복잡성 및 부품 크기와 관련하여 몇 가지 제한 사항이 있지만 생산 품질의 고무 프로토타입을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

고무 부품의 효율적인 프로토타이핑

기술 발전으로 인해 엘라스토머 부품의 프로토타입을 빠르고 경제적으로 훨씬 더 쉽게 만들고 필요한 재료 사양을 통해 효율성 극대화의 핵심이 되는 공정 제조업체를 결정할 수 있습니다. 프로토타입이 개념 증명 또는 구성 요소의 형태와 적합성을 테스트하기 위한 것이라면 3D 프린팅이 제공하는 효율성은 따라잡기 어렵습니다. 반면에 우레탄 주조는 재료 제한이 훨씬 적기 때문에 종종 기능 테스트 목적으로 더 유용합니다.

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