적층 제조에서 기대할 것: 종합 가이드

CAD 파일에서 비기능적 프로토타입을 3D 프린팅하는 것은 비교적 간단한 제조 공정이지만, 익숙하지 않은 적층 제조 기술을 사용하는 경우 특히 개념부터 생산까지 완전히 새로운 제품 개발 프로젝트를 시작하는 것은 더 어려울 수 있습니다.

3D 프린팅 공정 이해하기

3D 프린팅 공정은 부품에 소재를 점진적으로 추가한다는 점에서 전통적 제조 공정과 다릅니다. 반면 CNC 가공은 절삭 공구로 공작물에서 소재를 제거해 부품을 형성하는 감산적 공정이며, 사출 성형은 미리 형성된 금형 챔버에 녹은 열가소성 수지를 주입하는 과정입니다.

3D 기술은 수많은 새로운 절차적 과제를 제시합니다. 예를 들어 3D 프린터의 빌드 볼륨은 부품을 여러 빌드로 분할해 후공정 조립을 요구할 수 있으며, 소재 압출 중 발생하는 열은 일부 부품이 뒤틀리게 할 수 있습니다. 마찬가지로 일부 3D 프린팅 기술은 제작 고려사항을 포함합니다: 예를 들어 융착 적층 모델링(FDM)은 부품에 레이어 라인을 남겨 외관에 영향을 줄 수 있으며, HP 멀티 제트 퓨전(MJF) 공정은 출력 후 냉각 및 세척 공정이 필요합니다.

이러한 요소를 염두에 두면 생산을 시작할 때 무엇을 기대해야 할지 알면 적층 제조(AM) 프로젝트를 더 원활하고 효율적으로 운영할 수 있습니다. 이를 위해 적층 제조 공정의 단계별 가이드, 적층 제품 설계 접근법 비교, 각 단계에서 관련된 결정을 강조하는 워크플로 다이어그램을 정리했습니다.

적층 제조 공정의 세 가지 접근법

부품과 제품에 대한 구체적 절차 세부사항은 다양하지만, 적층 제조 프로젝트는 일반적으로 세 가지 범주로 나뉩니다:

• 접근법 A: 빠른 처리 생산 및 프로토타이핑

예: 프로토타입이나 부품에 대한 승인된 CAD 파일이 이미 존재하며, 30시간 내에 부품을 받아야 합니다.

• 접근법 B: 기존 설계를 AM에 맞게 수정 및 최적화

예: 현재 이 부품을 사출 성형으로 생산하지만, 적층 제조를 사용해 온디맨드로 생산하면 공급망을 단순화하고 창고 비용을 없앨 수 있다고 생각합니다.

• 접근법 C: 적층 기술을 위한 새로운 부품이나 제품을 처음부터 설계

예: 새로운 부품 개념이 있어 두 가지 이유 중 하나로 AM으로 생산하고 싶습니다: 기존 제조 방식으로는 부품을 생산할 수 없음, 저~중량 생산에 AM 경제성이 유리함.

어떤 적층 제조 접근법이 나에게 맞을까?

적층 제조를 위해 새로운 부품을 처음부터 설계하면 성능과 비용 이점을 모두 극대화할 수 있는 가장 큰 기회를 제공합니다. 더 오래 걸릴 수 있지만 '백지 상태'에서 시작하는 것은 적층 제조를 위한 설계(DFAM) 원칙을 사용해 부품을 완전히 최적화하는 방법입니다.

패스트 레디우스에서 처리하는 대부분의 프로젝트는 두 번째 범주에 속합니다: AM에 최적화하기 위해 기존 설계를 수정하는 것. 이 시나리오에서는 기업이 전통적 제조 방식으로 이미 생산 중인 부품을 가지고 있으며 적층 생산으로 전환하려 합니다.

두 번째와 세 번째 접근법 모두에서 초기 파일은 귀사의 요구사항에 따라 전체 양산 검증(포괄적인 생산 부품 승인 공정(PPAP) 필요 가능)에 따라 검증됩니다. 이후 후속 주문은 단순하고 빠른 처리 생산 공정이 됩니다. 패스트 레디우스 같은 AM 공급업체 활용의 중요한 이점 중 하나는 생산 주기를 가속화해 부품을 때로는 다음 날 바로 배송할 수 있다는 점입니다.

적층 제조 공정: 단계와 결정

위에 설명한 세 가지 접근법은 다양한 제품 개발 공정을 아우릅니다. 우리는 아래 워크플로 다이어그램에 해당 공정의 주요 단계와 결정 포인트를 정리했습니다. 기억하세요: 귀사의 제안된 프로젝트가 어느 범주에 속하든, 부품이 요구하는 품질, 신뢰성, 성능 수준으로 제조되고 배송되도록 AM 공급업체의 엔드투엔드 지원이 필요합니다.

기존 부품을 적층 제조용으로 수정하는 공정

1단계: AM 생산에 강력한 비즈니스 사례가 있는 부품 식별

기존 부품을 양산 등급 적층 제조용으로 자격을 갖추고 싶다면, 첫 단계는 그렇게 하는 데 강력한 비즈니스 사례가 있는지 확인하는 것입니다.

패스트 레디우스 같은 비즈니스 관점에서 적층 제조 공정에 적합한 부품을 식별하는 데 협력할 회사를 찾는 것이 좋습니다. 높은 회전율의 예비 부품이 좋은 후보입니다: 원래 부품이 사출 성형으로 만들어졌을 수 있지만, 예비 부품을 적층 기술로 동일한 성능 기준에 맞춰 만들 수 있습니다. 그리고 적층 제조는 단일 부품 수량 주문이 가능하므로 창고 비용을 없애고 '품절 없음' 재고 프로그램을 채택할 수 있습니다.

2단계: 부품 설계

예비 부품이 AM 생산용으로 수정될 때, 완성된 부품의 형상은 기존 조립품에 완벽하게 맞도록 만들어져야 합니다.

이 경우 실제 설계 작업은 부품 형상을 크게 변경하는 것이 아니라 적층 생산에 맞게 최적화하기 위한 사소한 설계 수정과 완성된 부품이 필수 치수를 충족하는지 확인하는 것입니다. 설계 반복 과정에서 부품이 단 하나의 필수 치수(클립 또는 간격의 선형 치수 등)에 대해 공차 밖으로 벗어나면 안정적인 치수를 얻기 위해 부품을 재설계하거나 재배향해야 합니다. 본질적으로 이는 기존 설계로 시작해 적층 생산 자격을 갖추기 위해 필요한 리버스 엔지니어링을 수행하는 것을 의미합니다.

3단계: 소재 및 공정 선택

생산 전에 귀사의 응용 분야에 허용 가능한 소재를 식별하고, 그런 소재로 부품을 생산할 수 있는 AM 기술과 비교해야 합니다.

부품에 필요한 성능 요구사항(탄성률, 인장 강도, 압축 강도 등)으로 시작해 부품이 사용될 환경(외부 노출, 압축기 내부 등)을 고려하세요. 이 요소들을 사용해 적합한 소재 목록을 생성한 다음 사용 가능한 AM 기술의 장단점을 비교하세요.

여러 공정과 소재가 응용 분야에 허용될 때, 제작 파트너는 각 기술로 만든 샘플 부품을 출력해 귀사가 양산용으로 선호하는 것을 결정하게 할 수 있습니다.

4단계: 반복적 생산 설계 및 테스트

허용 가능한 소재와 공정 목록을 선택한 후 생산 엔지니어링 공정을 시작할 수 있습니다.

3D 프린팅 공정의 변수를 이해하고, 치수 정확도, 성능, 외관에서 양산에 필요한 수준에 도달하면 이를 고정하는 것이 중요합니다. 원하는 출력에 도달하려면 여러 반복이 필요할 수 있지만, 필요한 검사나 테스트로 검증된 요구사항을 충족하는 부품이 있으면 모든 생산 정보가 부품을 만드는 데 필요한 모든 것을 담은 디지털 패키지로 컴파일됩니다. 패스트 레디우스에서는 이를 빌드 패키지라고 부릅니다. 빌드 패키지에는 다음을 포함한 인쇄 파라미터, 후처리, 포장 고려사항에 대한 모든 필수 정보가 포함됩니다:

• 서포트 구조 설계
• 서포트 제거 도구
• 표면 마감 파라미터
• 경화 시간
• 지그 및 픽스처 지침

이 모든 디테일은 적층 제조 공정에서 실패를 설계로 배제하는 방법입니다. 빌드 패키지는 패스트 레디우스 같은 회사의 누구나 세계 어디에서나 부품을 신뢰성 있게 프린팅하는 데 필요한 파라미터를 본질적으로 다이얼인합니다.

5단계: 온디맨드 생산 및 글로벌 이행

부품이 승인되면 온디맨드로 생산되고 전 세계로 배송될 준비가 됩니다.

온디맨드 제조는 AM 생산의 핵심 이점입니다. 본질적으로 수요가 생산을 필요로 할 때까지 부품을 디지털로 저장할 수 있게 해, 시간이 지남에 따라 판매되고 배포될 대량의 예비 부품을 물리적으로 창고에 보관할 필요를 없애줍니다. 패스트 레디우스에서는 부품 파일과 관련 가상 툴링 패키지를 모두 가상 창고에 저장해 효율성을 극대화했습니다.

적층 제조를 위한 최종 용도 부품 설계와 생산은 반복적입니다. 어떤 시점에서든 부품이 고객 기대에 부합하지 않으면(성능, 치수 정확도, 외관), 제품 개발 공정을 중단해 엔지니어가 실패 지점을 식별하고 이를 설계로 제거하는 방법을 찾을 수 있습니다.

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적층 제조 설계 공정의 어느 단계에 있든, 패스트 레디우스는 아이디어를 마무리하는 데 필요한 엔드투엔드 지원과 적층 설계 전문 지식을 제공합니다. 오늘 우리 팀에 연락해 시작하세요.

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