과잉 엔지니어링 방지:금속 부품을 플라스틱으로 변환

엔지니어는 금속이 강하고 일반적으로 내부식성이며 열적으로 안정적이며 엔지니어링 커뮤니티에서 상당히 잘 알려져 있기 때문에 견고한 제품을 만들기 위해 금속에 의존하는 경우가 많습니다. 고도로 엔지니어링된 열가소성 수지 및 열경화성 수지, 제조 기술 및 디지털 설계 도구의 발전을 감안할 때 플라스틱은 상상하는 것보다 더 많은 기능을 제공합니다. 부품을 금속으로 만들고 플라스틱의 많은 유리한 특성을 놓치는 방식으로 부품을 과도하게 엔지니어링할 수 있습니다.

고려할 사항

부품이 금속에서 전환하기에 적합한지 여부를 결정하려면 제품의 성능 요구 사항을 이해하는 것이 중요합니다. 작동 조건은 무엇입니까? 로딩 케이스는 무엇입니까? 어느 정도의 크리프/피로가 허용됩니까? 내화학성 및 UV 저항성을 둘러싼 사양은 무엇입니까? 귀하의 부품에는 전환에 적합하지 않은 협상 불가능한 요구 사항이 있을 수 있지만 시장의 광범위한 재료 특성과 플라스틱 종류로 인해 적합한 대안을 그 어느 때보다 쉽게 ​​찾을 수 있습니다.

충분히 강함

플라스틱은 금속의 강도를 갖지 않지만 특정 플라스틱은 많은 응용 분야에 충분히 강합니다. 예를 들어 Carbon의 DLS(Digital Light Synthesis) 기술을 위해 만든 독점 폴리머인 Cyanate Ester는 열 변형, 강도 및 강성이 높습니다. 특히 강성은 유리 충전 나일론과 비슷하며 비용이나 무게가 더 중요한 고려 사항인 일부 기존 금속 부품을 대체하는 데 사용되었습니다. 리브 및 거싯과 같은 복잡한 구조적 특징을 사용하여 신중하게 재설계하면 부품을 금속에서 플라스틱으로 변환하면서도 기능 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

어떤 경우에는 플라스틱 부품이 금속 부품보다 성능이 더 좋을 수도 있습니다. 복잡한 형상을 가진 금속 부품은 최종 형상을 얻기 위해 별도의 구성요소를 함께 용접하는 것과 같은 2차 공정이 필요한 경우가 있습니다. 용접은 잠재적인 약점과 부식을 일으키는 반면, 플라스틱 부품은 아래 그림과 같이 이러한 결함 없이 단일 부품으로 생산할 수 있습니다.

성능 향상

오늘날의 플라스틱은 또한 다양한 기능적 이점을 제공합니다. 예를 들어, 올바른 플라스틱에는 금속이 자주 사용하는 외부 윤활이 필요하지 않을 수 있기 때문에 기어는 전환을 위한 좋은 후보입니다. 또한 부식성이 강한 환경에서는 플라스틱 부품의 수명이 길어지고 궁극적으로 금속 부품보다 성능이 뛰어날 수 있습니다.

플라스틱의 다른 기능적 이점에는 향상된 밀봉, 진동, 소음 감쇠, 전기 및 열 저항이 포함됩니다. 플라스틱 제조 방법은 또한 판금 또는 주조 부품보다 더 높은 공차를 달성합니다. 마지막으로 플라스틱 제조 방법을 사용하면 제품의 미학을 더 잘 제어할 수 있으므로 색상을 사용자 지정하고, 사용자 지정 로고를 추가하거나, 질감을 적용할 수 있습니다.

돈과 시간 절약

금속 부품을 재설계하면 비용을 많이 절감할 수 있습니다. 분명한 예는 항공우주 분야에서 단 1온스의 질량 감소가 의미 있는 달러로 변환됩니다. 절약할 수 있는 다른 영역은 다음과 같습니다.

• 많은 금속 부품에 필요한 추가 코팅 또는 페인팅의 필요성을 제거하여 재료 및 시간 절약
• 그물 모양에 가까운 공정의 재료 효율성 증가로 인한 비용 절감
• 몰딩 및 3D 프린팅을 통한 조립 통합을 통한 시간 및 인건비 절감

다음은 우리 비즈니스에서 실제 비용 절감의 예입니다. 기하 구조와 공기 흐름은 첨가제를 사용하여 최적화할 수 있으므로 공기 덕트는 부품 통합을 위한 훌륭한 후보입니다. Fast Radius는 HP MJF를 사용하여 HP 500/300 프린터 시리즈의 냉각 덕트를 제조합니다. 8개의 부품(주로 금속)을 하나로 통합함으로써 HP는 공급망을 단순화하고 구성 요소 비용을 30% 낮출 수 있었습니다.

성형 또는 인쇄?

어떤 플라스틱 제조 공정을 사용할 것인지 결정하는 데 많은 요인이 작용합니다. 다음 요소는 전통적인 성형 기술보다 적층 제조를 고려해야 하는 시기에 대한 지침을 제공합니다.

• 리드 타임 – 몰딩을 위한 툴링은 몇 달이 걸릴 수 있지만 적층 제조는 리드 타임을 며칠 또는 몇 주로 단축하여 제품 출시를 가속화할 수 있습니다.
• 손익분기점 – 많은 성형 공정은 높은 툴링 및 설정 비용으로 인해 재정적으로 이해하기 위해 많은 양을 필요로 합니다. 적은 양의 적층 제조는 상당한 비용 절감 효과를 제공합니다.
• 디자인의 자유 – 적층 제조는 이전에는 제조할 수 없었던 설계를 가능하게 하여 많은 가치를 창출합니다. 격자, 유기적 기하학, 부품 간 사용자 정의와 같은 복잡한 구조적 기능을 추가합니다.

더 좋게 만들기

무언가가 효과가 있다고 해서 더 잘 작동하도록 노력해서는 안 된다는 의미는 아닙니다. 금속 부품 또는 어셈블리를 플라스틱으로 변환하면 BOM에서 효율성과 비용 절감을 찾을 수 있습니다. Fast Radius에서 우리는 금속에서 플라스틱으로 전환하여 수많은 회사가 제품 디자인과 성능을 개선하도록 도왔습니다. 예를 들어, 기존 열교환기를 시아네이트 에스테르로 변환하여 열 전달이 2배 향상되었습니다. 우리는 또한 Bastian Solutions가 주로 금속으로 구성된 어셈블리 대신 PA 12를 사용하여 단일 부품을 적층하여 자재 처리 로봇을 위한 더 가벼운 암을 만드는 데 도움을 주었습니다.

따라서 다음에 금속 부품을 디자인할 때 멈추고 스스로에게 물어보십시오. 이 부품을 플라스틱으로 더 좋게 만들 수 있을까요?

금속 부품의 과도한 엔지니어링을 중단하시겠습니까? Fast Radius의 전문가에게 연락하여 부품 식별, 재설계 및 보다 효율적으로 제조하는 데 도움을 받을 수 있습니다.

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