금속 3D 프린팅 비용에 대한 5가지 오해

Stratasys Direct Manufacturing에서 프로젝트 엔지니어는 종종 다음과 같은 질문을 받습니다. 3D 인쇄 금속 주문 비용에 영향을 주는 것은 무엇입니까? 부품 크기와 형상은 당연히 가격에 영향을 미치지만 3D 프린팅 서비스 비용을 변경할 수 있는 다른 세부 사항이 있습니다. 때때로 금속 적층 제조(AM)에 대한 오해가 있어 설계자와 엔지니어가 기술을 추구하는 데 방해가 될 수 있습니다.

우리는 적층 금속 부품의 가격에 영향을 미치는 요소와 비용 효율적인 부품을 보장하기 위해 무엇에 중점을 두어야 하는지에 대한 5가지 오해를 분류했습니다.

1. AM 프로세스를 위한 설계

부품 형상은 종종 3D 프린팅 프로젝트에서 가장 큰 비용 요소입니다. 설계는 부품에 필요한 크기, 복잡성 및 재료의 양을 결정합니다. 엔지니어링 사례 DFAM(Design for Additive Manufacturing)은 엔지니어가 AM 기술을 사용하여 제조를 위해 제품을 단순화하고 최적화하는 데 활용됩니다. 기존의 제약과 제조 제약이 없다면 복잡한 디자인은 AM을 사용하는 것이 더 비용 효율적입니다.

또한 3D 프린팅된 부품의 형상은 필요한 지지대 수에 영향을 미치며 설계 제조에 사용되는 지지대 재료의 양이 가격에 영향을 미칩니다. 자체 지지 각도(일반적으로 약 45도 이상)가 있는 디자인은 지지 재료를 덜 사용하고 재료 비용과 제작 시간을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 지지대가 많을수록 부품 가격이 높아집니다.

부품 방향은 또한 필요한 지지대 수에 중요한 역할을 합니다. 방향을 바꾸면 지지대에 필요한 재료의 양을 크게 줄여 비용을 절감할 수 있습니다. 최적의 방향을 결정하는 것은 비용과 부품 무결성 간의 균형입니다. 예를 들어 비용을 절약하기 위해 XY 평면에 수평으로 건물을 구축하면 형상 정의가 손실되고 지지대가 갇히거나 더 나빠질 수 있습니다. 허용오차를 벗어났기 때문에 사용할 수 없는 부품입니다.

AM을 위해 디자인할 때 다음 사항을 기억하십시오.

• 도구 제약에 대한 걱정 대신 3D 프린팅으로 기능을 위한 디자인
• 복잡성은 적층 프로세스의 비용 동인이 아닙니다.
• 자체 지지 각도(일반적으로 약 45도 이상)로 디자인 최적화
• 지지를 피하기 위해 내부 통로에 눈물방울 모양 활용
• 구성에 필요한 조립 부품의 수를 줄이기 위한 성능 및 부품 통합을 위한 설계

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2. 금속 합금 재료 선택

또 다른 큰 비용 요소는 프로젝트를 위해 선택한 AM 금속 재료입니다. 주조 등급 알루미늄에서 니켈 합금 718과 같은 기계적으로 고급 금속에 이르기까지 다양한 응용 분야 요구 사항을 충족하는 다양한 재료가 있습니다. 많은 금속은 내화학성, 생체 적합성 및 액체 산소 적합성과 같은 성능 특성으로 인해 비용이 더 많이 듭니다.

초합금 또는 고강도 금속을 선택하고 싶을 수 있지만, 응용 분야가 적합성 또는 기능 테스트에만 필요하거나 부품이 단일 작업에만 활용되는 경우에는 보다 비용 효율적인 재료를 고려해야 합니다. 스테인리스 스틸 316L 및 알루미늄 AlSi10Mg와 같은 첨가제 금속은 저렴한 프로토타입에 적합하며 여전히 우수한 열적 특성과 강도를 제공합니다.

3. 비용과 볼륨 균형

프로젝트에 더 적은 양(일반적으로 1 - 1,000)이 필요한 경우 3D 프린팅은 좋은 제조 옵션입니다. 프로젝트의 각 부분을 사용자 정의하면 더욱 적합합니다. 직렬화 또는 기타 구별로 인한 높은 부품 혼합은 전통적인 제조 제약 없이 제조하는 것이 비용 효율적입니다. 맞춤형으로 소량 프로젝트를 위한 도구나 패턴을 개발하는 것은 많은 비용이 듭니다.

예를 들어 Dana Piasecki 박사와 그의 소규모 회사 DanaMed™는 Pathfinder™ ACL 가이드라는 고유한 수술 장치를 개발했습니다. 이 도구는 환자의 무릎 크기와 오른쪽 무릎과 왼쪽 무릎의 차이를 수용할 수 있도록 6가지 버전으로 무릎의 해부학적 구조와 일치하도록 특별히 제작되었습니다. DanaMed는 니켈 합금 718에서 DMLM을 사용하여 부품을 제조했으며, 원하는 양의 도구를 매몰 주조하는 것과 비교할 때 부품당 약 97% 저렴한 3D 프린팅을 발견했습니다.

DanaMed의 Pathfinder에 대해 자세히 알아보기 »

4. 2차 작업 및 후처리

적층 금속 부품 생산에 있어 중요한 것은 고객 사양을 충족하기 위해 활용되는 후공정입니다. 적층 금속을 위한 새로운 응용 분야와 재료가 개발됨에 따라 후처리 기능도 원하는 마감 처리와 중요한 구성 요소 기능을 제공하도록 확장되었습니다. 일부 고객은 3D 프린팅 금속 부품이 약하고 보강을 위해 많은 2차 작업이 필요하다는 점을 우려하고 있습니다. 그러나 일반적으로 DMLM 부품은 주조 등급 구성 요소보다 높은 기계적 특성과 단조 특성에서 우수한 결과를 얻습니다.

Stratasys Direct는 열처리, 기계가공, 어닐링뿐만 아니라 기본 미디어 블라스팅 또는 준공(250-350μin RA)에서 경면 광택 또는 기타 지정된 마감까지 기계 마감을 제공합니다. 부품에 더 높은 요구 사항이 있는 경우 이러한 작업이 필요할 수 있지만 일부 프로토타입 또는 비구조적/내하중 구성요소에는 2차 프로세스가 필요하지 않을 수 있습니다. 후처리가 필요한 경우나 완성된 부품을 활용하여 전체 비용을 절감할 수 있는 경우 액세스하는 것이 가장 좋습니다.

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5. 검사 및 품질 보증 작업

적층 제조 부품은 AM을 제품 개발에 통합하기 시작한 회사에서 면밀히 조사할 수 있습니다. 내부 문제를 진정시키기 위해 설계자와 엔지니어는 필요한 것보다 더 많은 검사와 자격을 선택할 수 있습니다. 100% 검사가 필요할 수 있지만 통계적 샘플링과 검사에 중요한 요소를 여러 번 활용하면 QC 기능과 관련된 비용을 줄일 수 있습니다.

검사 및 적격성 평가는 특히 프로젝트의 리드 타임에 추가되기 때문에 비용이 많이 드는 작업이 될 수 있습니다. 모든 고객이 귀하의 애플리케이션에 필요한 검사 작업의 종류를 평가할 것을 제안합니다. 산업 및 애플리케이션 요구 사항에 따라 일부 품질 검사가 필요할 수 있지만 더 작고 기능적인 프로토타입에 모든 검사가 필요한 것은 아닙니다.

DMLM 프로젝트를 시작할 준비가 되면 이 5가지 사항을 염두에 두고 프로젝트 엔지니어와 상의하여 부품 성능과 비용의 최상의 균형을 보장하십시오.