적층 제조의 이점을 극대화하기 위해 스마트 설계 원칙 적용

적층 제조를 사용하여 전통적인 방법을 사용하여 생산된 기존 부품을 복제하는 것이 가능하지만 적층 제조의 최선의 사용은 아닙니다. 부품의 성능, 비용 절감 및 재료 사용을 극대화하려면 첨가제의 고유한 기회와 제약을 염두에 두고 처음부터 설계하는 것이 가장 좋습니다. 즉, DFAM(Design for Additive Manufacturing) 원칙을 사용하여 제품을 만들어야 합니다.

DFAM은 공정 계획과 제품 개발을 통합하는 DFM(Design for Manufacturability)과 동일한 아이디어를 기반으로 합니다. 그러나 DFAM은 우레탄 주조 또는 사출 성형용으로 제품을 최적화하는 대신 적층 기술을 사용하여 가장 효율적인 설계를 개발하기 위해 경쟁 요인을 분석하여 생산 등급 제조용으로 제품을 최적화합니다.

적층 제조는 특히 DFAM 원칙을 사용하여 생산 비용을 최소화하면서 산업 등급 품질을 위한 부품을 설계할 때 인쇄를 하는 것만큼 간단하지 않습니다. 그러나 결과 부품은 기존 방식으로 제조된 부품의 성능을 충족시키면서 리드 타임을 단축하고 툴링 비용을 제거하며 설계 유연성을 최대화합니다. 제품 개발 프로세스 초기에 DFAM 지침을 활용하면 제품 설계 팀이 설계를 최적화하여 적층 제조의 가치를 포착할 수 있습니다.

시제품 제작을 위한 적층 제조에서 생산을 위한 적층 제조로 도약할 때 고려해야 할 DFAM의 몇 가지 일반적인 원칙은 다음과 같습니다.

오버행 최소화 및 지지대 의존도 감소

인쇄 중인 부품의 각 연속 슬라이스(예:FDM, DMLS 등)는 지원을 위해 그 아래의 레이어에 의존합니다. 큰 돌출부, 개구부 및 기타 기능은 뒤틀림을 방지하고 제품의 성능 허용 오차를 달성하기 위해 빌드 중에 추가 지원이 필요할 수 있습니다. 재료 낭비 및 추가 후 처리 요구 사항. 그리고 지지대가 필요한 경우 한 가지 비용 절감 고려 사항은 지지대가 표시가 허용되는 사용자 대면이 아닌 영역에 배치되도록 부품의 방향을 지정하는 것입니다. 이는 후처리에 필요한 샌딩 및 마무리 시간을 줄여줍니다.

부품 방향

적층 가공 부품은 다양한 방향으로 제작할 수 있지만, 피처가 제작되는 각도는 공차에 영향을 미칠 수 있습니다. 그리고 기능은 공차 한계에 영향을 미칠 때까지 사양에서 많이 벗어날 수 있기 때문에 설계 프로세스 초기에 가능한 방향의 범위를 고려하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 부품 생산에 가장 적합한 방향을 식별할 수 있습니다.

다중 부품 어셈블리 통합

기존 제조 방식으로는 복잡한 모양을 생산하기 어렵기 때문에 일부 제품을 다중 부품 어셈블리로 만들어야 할 수 있습니다. 기존 제품에서 적층 제조로 제품을 전환하는 경우 더 적은 수의 부품으로 통합하여 조립 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 예를 들어 Steelcase가 적층 제조에 사용하는 암 캡을 설계할 때 우리는 3파트 어셈블리를 여러 기능 구역이 있는 중단 없는 하나의 부품으로 변환했습니다.

제너레이티브 디자인을 활용하여 부품 최적화

적층 공정을 통해 가능한 고유한 형상을 통해 제품 설계자는 생성 설계 도구(예:토폴로지 최적화 또는 격자 구조)를 활용하여 수백 가지 변수를 기반으로 부품 구조를 최적화할 수 있습니다. 또한 격자를 사용하면 부품의 여러 영역에서 강도와 재료 밀도를 정밀하게 조정할 수 있기 때문에 하나의 인접한 부품이 다른 영역에서 서로 다른 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

가장 중요한 적층 제조 설계 고려 사항

이러한 지침 중 어느 것도 생산 등급 적층 제조로 전환하는 데 있어 가장 큰 장애물 중 하나인 적층 제조 제품 설계 기술 격차를 다루지 않습니다. 이러한 격차 때문에 가장 중요한 설계 지침은 DFAM 프로젝트를 시작할 때 적층 제조 제품 설계 전문가와 협력하는 것입니다. 그들은 제품의 비용과 성능을 최적화할 설계 수정을 제안할 것입니다. 그리고 주문형 생산 및 가상 창고 보관을 통해 공급망 수준에서 효율성을 높이는 방법을 이해할 것입니다. 전문 AM 설계 및 엔지니어링 지원을 더 빨리 참여할수록 적층 방식으로 전환하여 얻을 수 있는 이점이 더 커집니다.

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