금속 첨가제 설계:4가지 팁

금속 적층 제조는 이를 가능하게 하는 새로운 일에 흥미진진합니다. 이미 연료 효율이 더 높은 항공기를 위한 더 가벼운 부품을 만드는 데 도움이 되었고 맞춤형 의료 임플란트로 환자의 삶을 개선했습니다. 시장도 성장하고 있으며 분석가들은 금속 첨가제가 향후 10년 동안 2,280억 달러 상당의 부품을 생산할 것으로 예측하고 있습니다.

금속 첨가물의 가능성은 분명하지만 실현하기가 반드시 쉬운 것은 아닙니다. 부분적으로는 금속 첨가물을 위한 설계가 가파른 학습 곡선을 가지고 있기 때문입니다. 제조 산업은 우리가 뺄셈 레거시 프로세스에 대해 갖고 있는 기능적 지식을 수십 년 동안 축적하지 않았습니다. 또한 금속 첨가제를 위한 설계는 폴리머 기반 첨가제를 위한 설계와 다른 규칙 세트를 가지고 있습니다.

금속 적층 설계에 익숙해지는 데는 시간과 노력이 필요합니다. Fast Radius의 애플리케이션 엔지니어 팀은 해당 주제에 대한 광범위한 직접적인 지식을 보유하고 있습니다. 시작하는 데 도움이 되도록 금속 첨가제에 대한 상위 4가지 설계 규칙을 정리했습니다.

1. 자료 세트 이해

금속 첨가제 공정은 사용하는 고밀도화 공정에 따라 용융/응고 또는 고체 상태 고밀도화의 두 가지 범주로 나뉩니다. 융합 기반 공정은 재료를 접합하는 방식이 기존 용접과 유사하지만 고체 상태 공정은 기존 소결과 유사합니다. 각 적층 공정에 사용되는 재료는 기존 아날로그에 사용되는 재료와 유사하며 일반적으로 동일한 유형의 응용 분야에 적합합니다. 겹치는 부분이 많습니다. 예를 들어 두 방법 모두 동일한 계열의 스테인리스강을 사용합니다. 그러나 재료는 사용하는 기술에 따라 다르게 작동한다는 점에 유의해야 합니다.

프로젝트에 적합한 방법을 선택할 때 사용 가능한 재료 유형뿐만 아니라 인쇄 프로세스가 최종 부품의 속성에 어떤 영향을 미치는지 평가해야 합니다. 좋은 소식은 경우에 따라 요소를 통합하거나 복잡한 형상을 생성하여 적층 설계를 활용하여 기존 프로세스의 요구 사항을 충족하지 못하는 재료로 부품을 만들 수 있다는 것입니다.

2. 후처리 계획 및 설계

금속 첨가제는 까다로울 수 있습니다. 부품이 완벽하게 인쇄되는 것처럼 보여도 후처리를 위한 설계를 소홀히 하면 실패할 수 있으므로 각별한 주의가 필요합니다. 많은 금속 첨가제 공정에는 분말이 포함되므로 열처리 중에 분말이 덩어리질 때 분말 제거 또는 실패 위험을 위해 설계해야 합니다. 경우에 따라 특히 속이 빈 부품을 만들 때 디자인에 구멍을 추가하여 분말 배수를 촉진해야 할 수도 있습니다.

분말 베드 금속 첨가제 기술을 사용하면 부품이 빌드 플레이트에 강한 결합을 형성하므로 제거해야 하므로 설계상의 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 와이어 EDM은 부품을 플레이트에서 분리하는 데 좋은 옵션일 수 있지만 분리될 때 부품이 손상되지 않도록 고정 장치를 설계해야 할 수도 있습니다. 금속 첨가물로 만든 부품은 일반적으로 프린터에서 나온 후 최종 요구 사항을 충족하기 위해 조정이 필요하므로 디자인에서 후처리를 고려해야 합니다.

3. 자급자족할 수 있는 디자인 만들기

일반적으로 말해서, 적층을 설계할 때 항상 돌출부를 최소화하고 지지 구조에 의존하는 것을 목표로 해야 합니다. 이 권장 사항은 금속에 대해 훨씬 더 중요합니다. 금속 적층 공정에서 레이어가 서로 겹쳐지는 방식으로 인해 제작판에 대한 각도가 너무 작으면 오버행이 기형으로 나오거나 제대로 마무리되지 않을 수 있습니다. 지지 구조는 재료를 낭비하고 제거하면 부품의 안정성과 마감이 손상될 수 있기 때문에 돌출 문제에 대한 이상적인 솔루션은 아닙니다.

돌출부에 지지가 필요한 시기를 결정하는 일반적인 경험 법칙은 없습니다. 각 금속 첨가제 기술은 다르며 다른 각도에서 돌출부를 지지할 수 있습니다. 각 방법에서 지원하는 돌출부는 설계 프로세스를 선택하는 데 있어 핵심적인 결정 요소가 되어야 합니다.

4. 금속 첨가제를 위한 기술 준비

금속 첨가제는 아직 도입 초기 단계이지만 시장이 빠르게 성숙하고 있습니다. 지금 전문 지식을 구축하면 비즈니스의 미래 경쟁력을 확보하고 기술에 대한 접근성이 높아짐에 따라 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

하지만 전문성은 쉽게 얻어지는 것이 아니다. 여기에서 설명했듯이 금속 첨가제를 위한 설계는 기존 제조 또는 폴리머 기반 첨가제를 위한 설계와 다른 기술 세트가 필요합니다. Fast Radius와 같은 경험이 풍부한 제조 파트너는 애플리케이션에 적합한 기술을 선택하고, 생산을 위한 금속 적층 설계를 준비하고, 부품을 정확하게 제조하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 과정을 거치면 금속 첨가제가 어떻게 기존 제품을 개선하고 완전히 새로운 제품을 만들 수 있는지 알게 될 것입니다.

금속 첨가제를 사용해 볼 준비가 되셨습니까? 시작하려면 지금 문의하세요.