금속 3D 프린팅 비용에 대한 5가지 흔한 오해 — 해명

Stratasys Direct Manufacturing에서 우리 프로젝트 엔지니어들은 종종 이런 질문을 받습니다: 3D 프린팅 금속 주문 비용에 영향을 미치는 것은 무엇인가요? 부품 크기와 지오메트리가 이해하기 쉽게 가격에 영향을 미치지만, 3D 프린팅 서비스 비용을 변경할 수 있는 다른 세부 사항들도 있습니다. 때로는 금속 적층 제조(AM)에 대한 오해가 설계자와 엔지니어가 이 기술을 추구하는 것을 방해할 수 있습니다.

우리는 적층 금속 부품 가격에 영향을 미치는 것에 대한 다섯 가지 오해를 분석하고 비용 효율적인 부품을 보장하기 위해 무엇에 집중해야 하는지 설명했습니다.

1. AM 공정을 위한 설계 (Designing for the AM Process)

부품 지오메트리는 3D 프린팅 프로젝트에서 가장 큰 비용 요소인 경우가 많습니다. 설계는 크기, 복잡성, 부품에 필요한 재료 양을 결정합니다. 적층 제조를 위한 설계(DFAM) 엔지니어링 관행은 엔지니어들이 AM 기술로 제조하기 위해 제품을 단순화하고 최적화하는 데 사용됩니다. 전통적인 제조 제약 없이 복잡한 설계가 AM으로 더 비용 효율적입니다.

또한 3D 프린팅 부품의 지오메트리는 필요한 서포트 수와 제조에 사용되는 서포트 재료 양에 영향을 미치며, 이는 가격에 영향을 미칩니다. 자체 지지 각도(보통 45도 이상)를 가진 설계는 서포트 재료를 덜 사용하여 재료 비용과 빌드 시간을 모두 줄이는 데 도움이 됩니다. 서포트가 많을수록 부품 가격이 높아집니다.

부품 방향도 필요한 서포트 수에 중요한 역할을 합니다. 재배향은 서포트에 필요한 재료 양을 크게 줄여 비용을 절감할 수 있습니다. 최적의 방향 결정은 비용과 부품 무결성 사이의 균형입니다; 예를 들어 XY 평면에서 수평으로 빌드하여 비용을 절감하면 특징 정의 손실, 갇힌 서포트, 심지어 공차 밖으로 휘어져 사용할 수 없는 부품이 될 수 있습니다.

AM을 위한 설계 시 기억하세요:

• 공구 제약에 대해 걱정하지 말고 3D 프린팅을 위한 기능 설계
• 복잡성이 적층 공정에서 비용 동인이 아님
• 자체 지지 각도(보통 45도 이상)로 설계 최적화
• 내부 통로에 물방울 모양(티어드롭) 활용하여 서포트 회피
• 성능과 부품 통합을 위한 설계로 조립에 필요한 구성 요소 수 감소

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2. 금속 합금 재료 선택

또 다른 큰 비용 요소는 프로젝트에 어떤 AM 금속 재료를 선택하느냐입니다. 주조 등급 알루미늄부터 니켈 합금 718 같은 기계적으로 진보된 금속까지, 다양한 응용 분야 요구를 해결하기 위한 다양한 재료가 있습니다. 많은 금속이 화학 저항성, 생체 적합성, 액체 산소 호환성 같은 성능 특성으로 인해 더 비쌉니다.

슈퍼합금이나 고강도 금속을 선택하고 싶을 수 있지만, 응용 분야가 적합성 또는 기능 테스트용이거나 부품이 단일 작업에만 사용된다면 더 비용 효율적인 재료를 고려해야 합니다. 스테인리스강 316L과 알루미늄 AlSi10Mg 같은 적층 금속은 저비용 프로토타입에 완벽하면서 여전히 좋은 열적 특성과 강도를 제공합니다.

3. 물량과 비용의 균형

프로젝트에 낮은 물량(일반적으로 1~1,000)이 필요할 때 3D 프린팅은 좋은 제조 옵션입니다. 프로젝트의 각 부품이 맞춤화된다면 더욱 적합합니다. 직렬화나 기타 구별로 인한 높은 혼합 부품은 전통적인 제조 제약 없이 제조하는 것이 더 비용 효율적입니다. 맞춤화가 있는 저물량 프로젝트에 대한 툴링이나 패턴 개발은 매우 비쌉니다.

예를 들어, 다나 피아세키 박사와 그의 소규모 회사 DanaMed™는 패스파인더™ ACL 가이드라는 독특한 수술 기구를 개발했습니다. 이 도구는 환자의 무릎 크기와 좌우 무릎 차이를 수용하기 위해 여섯 가지 버전으로 특별히 형성되었습니다. DanaMed는 DMLM으로 니켈 합금 718로 부품을 제조했으며, 원하는 수량의 도구를 인베스트먼트 주조하는 것보다 부품당 약 97% 더 저렴하다는 것을 발견했습니다.

DanaMed의 패스파인더에 대해 더 읽어보기 »

4. 2차 작업 및 후처리

적층 금속 부품 생산에 중요한 것은 고객 사양을 충족하기 위해 활용되는 후공정입니다. 적층 금속의 새로운 응용 분야와 재료가 개발됨에 따라 후처리 기능도 원하는 마감과 중요한 구성 요소 특징을 서비스하기 위해 확장되었습니다. 일부 고객은 3D 프린팅 금속 부품이 약하고 보강을 위해 많은 2차 작업이 필요하다고 우려합니다. 하지만 일반적으로 DMLM 부품은 주조 등급 부품 이상의 기계적 특성으로 훌륭한 결과를 달성하며 단조 특성으로 수행됩니다.

Stratasys Direct는 열처리, 가공, 어닐링, 기본 미디어 블라스팅 또는 빌드 상태(250-350 μin RA)에서 미러 폴리시 또는 다른 지정된 마감까지 기계 마감을 제공합니다. 부품에 더 높은 요구 사항이 있는 경우 이러한 작업이 필요할 수 있지만, 일부 프로토타입이나 비구조/비하중 지지 구성 요소는 2차 공정이 필요하지 않을 수 있습니다. 전체 비용을 절약하기 위해 후처리가 필요한지 아니면 빌드 상태 부품을 활용할 수 있는지 평가하는 것이 가장 좋습니다.

DMLM 부품을 위한 사용 가능한 후처리에 대해 자세히 알아보기 »

5. 검사 및 품질 보증 작업

적층 제조 부품은 AM을 제품 개발에 통합하기 시작한 회사에서 심도 있게 조사될 수 있습니다. 내부 우려를 해소하기 위해 설계자와 엔지니어는 필요 이상으로 더 많은 검사와 자격을 선택할 수 있습니다. 100% 검사가 필요할 수 있지만, 통계적 샘플링과 애플리케이션에 중요한 요소를 활용하여 QC 기능과 관련된 비용을 완화할 수 있습니다.

검사와 자격은 특히 프로젝트 리드 타임에 추가되기 때문에 비용이 많이 드는 작업일 수 있습니다. 우리는 모든 고객이 애플리케이션에 어떤 종류의 검사 작업이 필요한지 평가할 것을 제안합니다. 일부 품질 검사는 산업 및 애플리케이션 요구 사항에 따라 필요할 수 있지만, 모든 검사가 더 작고 기능적인 프로토타입에 필요하지 않을 수 있습니다.

DMLM 프로젝트를 시작할 준비가 되면 이 다섯 가지 사항을 염두에 두고 프로젝트 엔지니어와 상담하여 부품 성능과 비용의 최적 균형을 보장하세요.