적층 제조(AM) 공정 중 예상되는 사항

기능이 없는 프로토타입을 위한 CAD 파일의 3D 프린팅은 비교적 간단한 제조 프로세스이지만 개념에서 생산에 이르기까지 완전히 새로운 제품 개발 프로젝트를 시작하는 것은 특히 익숙하지 않은 적층 제조 기술을 사용하는 경우 더 어려울 수 있습니다. .

3D 프린팅 프로세스 이해

3D 프린팅 공정은 부품에 재료를 점진적으로 추가한다는 점에서 기존 제조 공정과 다릅니다. 대조적으로 CNC 가공은 절삭 공구를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하여 부품을 형성하고 사출 성형에는 용융된 열가소성 수지의 양을 미리 형성된 금형 챔버에 주입하는 과정이 포함되기 때문에 절삭 공정입니다.

3D 기술은 수많은 새로운 절차상의 문제를 제시합니다. 예를 들어, 3D 프린터의 빌드 볼륨은 후공정 조립을 위해 부품을 여러 빌드로 분할해야 할 수 있지만 재료 압출 중에 생성된 열로 인해 일부 부품이 뒤틀릴 수 있습니다. 유사하게 일부 3D 프린팅 기술에는 생산 고려 사항이 포함됩니다. 예를 들어 외관에 영향을 미칠 수 있는 부품에 레이어 라인을 남기는 FDM(Fused Deposition Modeling), HP MJF(Multi Jet Fusion) 프로세스에는 인쇄 후 냉각 및 세척 프로세스가 포함됩니다.

이러한 요소를 염두에 두고 생산을 시작할 때 예상되는 사항을 파악함으로써 적층 제조(AM) 프로젝트를 보다 원활하고 효율적으로 실행할 수 있습니다. 이를 위해 우리는 적층 제품 설계 접근 방식의 비교와 각각에 관련된 결정을 강조하는 워크플로 다이어그램을 포함하여 적층 제조 프로세스에 대한 단계별 가이드를 작성했습니다.

적층 제조 공정에 대한 세 가지 접근 방식

부품 및 제품에 대한 구체적인 절차 세부사항은 다양하지만 적층 제조 프로젝트가 속하는 세 가지 일반적인 범주가 있습니다.

• 접근 방식 A:신속한 생산 및 프로토타입 제작

예: 프로토타입 또는 부품에 대해 승인된 CAD 파일이 이미 존재하며 30시간 이내에 부품을 받아야 합니다.

• 접근법 B:AM에 최적화되도록 기존 설계 수정

예: 현재 사출 성형으로 이 부품을 생산하고 있지만 주문형 생산을 위해 적층 제조를 사용하면 공급망을 단순화하고 창고 비용을 없앨 수 있다고 생각합니다.

• 접근 방식 C:적층 기술을 사용한 생산을 위해 처음부터 새로운 부품 또는 제품 설계

예: AM으로 생산하려는 새 부품에 대한 개념이 있는 이유는 다음 두 가지 중 하나입니다. 기존 제조 방법으로 부품을 생산할 수 없습니다. AM의 경제성은 중소 규모 생산에 유리합니다.

나에게 적합한 적층 제조 방식은 무엇입니까?

적층 제조를 위해 처음부터 새로운 부품을 설계하는 것은 성능과 비용 이점을 모두 극대화할 수 있는 최고의 기회를 제공합니다. 시간이 더 걸릴 수 있지만 '빈 페이지'로 시작하는 것은 DFAM(Design for Additive Manufacturing) 원칙을 사용하여 부품을 완전히 최적화하는 방법입니다.

Fast Radius에서 처리하는 대부분의 프로젝트는 AM에 최적화하기 위해 기존 설계를 수정하는 두 번째 범주에 속합니다. 이 시나리오에서 회사에는 이미 전통적인 제조 방법으로 생산하고 있는 부품이 있고 적층 생산으로 전환하려고 합니다.

두 번째 및 세 번째 접근 방식 모두에서 초기 파일은 요구 사항에 따라 본격적인 생산을 위해 검증되며, 이를 위해서는 포괄적인 생산 부품 승인 프로세스(PPAP)가 필요할 수 있습니다. 그 후, 후속 주문은 간단하고 신속한 생산 프로세스가 됩니다. Fast Radius와 같은 AM 공급업체를 사용하면 얻을 수 있는 중요한 이점 중 하나는 생산 주기를 단축하고 다음 날 최대한 빨리 부품을 배송할 수 있다는 것입니다.

적층 제조 공정:단계 및 결정

위에 설명된 세 가지 접근 방식은 서로 다른 제품 개발 프로세스에 걸쳐 있습니다. 아래 워크플로 다이어그램에서 이러한 프로세스의 주요 단계와 결정 사항을 간략하게 설명했습니다. 기억하십시오:제안한 프로젝트가 어떤 범주에 속하든 부품이 필요한 수준의 품질, 신뢰성 및 성능으로 제조 및 제공되도록 하려면 AM 공급업체의 엔드 투 엔드 지원이 필요합니다.

적층 가공을 위해 기존 부품을 수정하는 프로세스

1단계:AM 생산을 위한 강력한 비즈니스 사례가 있는 부품 식별

기존 부품을 생산 등급 적층 제조에 적합하게 하려면 먼저 이를 위한 강력한 비즈니스 사례가 있는지 확인해야 합니다.

비즈니스 관점에서 적층 제조 공정에 적합한 부품을 식별하기 위해 귀하와 협력할 수 있는 Fast Radius와 같은 회사를 찾는 것이 좋습니다. 회전율이 높은 예비 부품은 여기에서 좋은 후보입니다. 원래 부품은 사출 성형으로 만들어질 수 있지만 추가 기술을 사용하여 동일한 성능 표준으로 예비 부품을 만드는 것이 가능합니다. 또한 첨가제를 사용하면 단일 부품의 수량을 주문할 수 있으므로 창고 비용을 없애고 '절대 품절' 재고 프로그램을 채택할 수도 있습니다.

2단계:부품 디자인

AM 생산을 위해 예비 부품을 수정하는 경우 기존 어셈블리에 완벽하게 맞도록 완성 부품의 형상을 만들어야 합니다.

이러한 경우 실제 설계 작업은 부품의 모양을 크게 변경하는 것이 아니라 적층 생산을 위해 최적화하고 완성된 부품이 중요한 필수 치수를 충족하도록 약간의 설계 수정을 수행하는 것입니다. 설계를 반복하는 동안 부품이 하나의 중요한 치수(예:클립 또는 간격의 선형 치수)에 대한 허용 오차를 벗어나면 안정적인 치수를 얻기 위해 부품을 다시 설계하거나 방향을 다시 지정해야 합니다. 기본적으로 이는 기존 설계에서 시작하여 적층 생산을 위한 자격을 갖추기 위해 필요한 역설계를 수행하는 것을 의미합니다.

3단계:재료 및 공정 선택

생산하기 전에 애플리케이션에 적합한 재료를 식별한 다음 부품을 생산할 수 있는 AM 기술을 해당 재료와 비교해야 합니다.

부품에 필요한 성능 요구 사항(모듈러스, 인장 강도, 압축 강도 등)으로 시작한 다음 부품이 사용될 환경(요소에 노출, 압축기 내부 등)을 고려하십시오. 이러한 요소를 사용하여 적합한 재료 목록을 생성한 다음 사용 가능한 AM 기술의 이점과 과제를 비교하십시오.

응용 프로그램에 여러 프로세스와 재료가 허용되는 경우 생산 파트너는 이러한 각 기술로 만든 샘플 부품을 인쇄하고 본격적인 생산에 선호하는 것을 결정할 수 있습니다.

4단계:반복적인 프로덕션 설계 및 테스트

허용되는 재료 및 프로세스 목록을 선택한 후 생산 엔지니어링 프로세스를 시작할 수 있습니다.

본격적인 생산에 필요한 치수 정확도, 성능 및 모양 수준에 도달하면 3D 프린팅 프로세스의 변수를 이해하고 고정하는 것이 중요합니다. 원하는 출력에 도달하려면 여러 번 반복해야 할 수 있지만 요구 사항을 충족하는 부품이 있고 필요한 검사 또는 테스트를 통해 검증되면 모든 생산 정보는 부품을 만드는 데 필요한 모든 것이 포함된 디지털 패키지로 컴파일됩니다. Fast Radius에서는 이것을 빌드 패키지라고 부릅니다. 빌드 패키지에는 부품이 예상대로 정확하게 생산 및 배송되도록 하는 데 필요한 인쇄 매개변수, 후처리 및 패키징 고려 사항에 대한 모든 필요한 정보가 포함되어 있습니다. 해당 정보는 다음과 같은 요소와 관련됩니다.

• 지원 구조 설계
• 제거 도구 지원
• 표면 마무리 매개변수
• 치료 시간
• 지그 및 고정 장치 지침

이러한 모든 세부 사항은 적층 제조 공정에서 실패를 설계하는 방법을 나타냅니다. 빌드 패키지는 기본적으로 Fast Radius와 같은 회사의 모든 사람이 전 세계 어디에서나 부품을 안정적으로 인쇄할 수 있도록 하는 데 필요한 매개변수를 입력합니다.

5단계:주문형 생산 및 글로벌 주문 처리

부품이 승인되면 주문형으로 생산되어 전 세계적으로 배송될 준비가 됩니다.

주문형 제조는 AM 생산의 주요 이점입니다. 기본적으로 수요에 따라 생산이 필요할 때까지 부품을 디지털 방식으로 저장할 수 있으므로 시간이 지남에 따라 판매 및 배포할 예비 부품의 대량 재고를 물리적으로 보관할 필요가 없습니다. Fast Radius에서는 효율성 이점을 극대화하고 부품 파일과 관련 가상 도구 패키지를 가상 창고에 저장합니다.

적층 제조를 위한 최종 사용 부품의 설계 및 생산은 반복적입니다. 어느 시점에서든 부품이 성능, 치수 정확도 또는 외관 면에서 고객의 기대에 부응하지 못하는 경우 제품 개발 프로세스를 중단하여 엔지니어가 실패 지점을 식별하고 이를 제거할 방법을 찾을 수 있습니다.

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적층 제조 설계 프로세스의 어느 위치에 있든 Fast Radius는 결승선에서 아이디어를 얻는 데 필요한 종단 간 지원과 적층 설계 전문 지식을 제공할 수 있습니다. 시작하려면 지금 저희 팀에 연락하십시오.

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