3D 프린팅 설계 영감: 아름답고 기능적이며 내구성 있는 모델 만들기

많은 분이 3D 프린팅 기술로 상상할 수 있는 거의 모든 형태를 만들 수 있다고 생각합니다. 글쎄, 그건 어느 정도 맞지만 완전히 그렇진 않습니다. 어려운 부분은 심미적으로 아름답고, 애플리케이션에 기능적이며, 수명 달성을 위해 구조적으로 건전하고, 매체 한계를 다루도록 모델링된 설계를 고안하는 것입니다. 3D 프린팅으로 많은 걸 할 수 있지만, 다른 요소들을 고려하면 당사가 좋아하는 설계를 만드는 길로 들어섭니다.

구멍과 채널: 네거티브 공간을 위한 훌륭한 아이디어

설계자가 부품에 채널을 포함할 때, 이 특징들이 단순한 원형 구멍일 필요는 없다는 점을 종종 고려하지 않습니다. 그건 가공 설계 다년 경험에서 오는 것입니다. 실제로는 빌드에 적절한 지지를 제공하는 어떤 모양이든 될 수 있습니다.

로마 건축과 아치를 받쳐 중력 당김을 피하기 위한 키스톤(keystone) 필요성을 생각하세요. 즉, 다이아몬드(끝이 선 정사각형), 작은 직경 채널용 세로 리브가 있는 원형 구멍, 물방울 모양, 발렌타인 데이 정신으로 거꾸로 된 하트 모양도 가능합니다. 아!

내부 라디우스 규칙 (Interior Radii Rule)

어떤 사람들은 날카로워 보이길 좋아하지만, 3D 프린팅 부품에선 매끄럽게 보이는 게 더 낫습니다. 가능할 때마다 에지와 코너에 내부 라디우스를 보는 걸 당사는 좋아합니다. 그 매끄러운 윤곽은 보기 좋을 뿐만 아니라 프린팅 공정 중 축적되는 응력을 완화합니다. 유기적 곡선을 지향하고 부품 두께의 급격한 변화를 피하세요. 그렇지 않으면 시프트 라인(shift lines)이 있는 부품이 될 수 있습니다.

부품 서포트 (Support for Your Parts)

중력은 좋습니다. 식료품점 줄에서 우리 위치를 잃지 않게 지구에 붙들어 줍니다. 프린팅 부품에서 힘든 건 중력입니다. 굽힘이 있는 두꺼운 부품이 있다면 45도 미만(즉, 더 평평함, 덜 수직)의 다운페이싱(downfacing) 표면을 만들려 하면 최종 결과를 좋아하지 않을 겁니다. 각도가 낮을수록 계단 현상(stair-stepping)이 더 공격적이고 다운페이싱 표면이 서포트 구조를 필요로 할 가능성이 높습니다. 45도 규칙을 기억하면 당사도 여러분이 뭘 아는지 알 겁니다.

부품 어셈블리의 자유 (Freedom of Parts Assembly)

3D 프린팅에서 가장 멋진 것 중 하나는 엔지니어링/설계 지식, 소재, 제조를 위해 선택한 공정(당사는 6가지 제공)만으로 제한된다는 점입니다. 작은 부품들을 큰 부품으로 합치기 위해 하드웨어와 다른 기술들을 다루는 게 지겹다면 설계를 단일 대형 부품으로 재고해 보세요. 핵심은 여기서 열 개 설계를 그냥 하나의 CAD 파일로 뭉칠 수 없다는 겁니다. 새로 융합된 어셈블리를 단일 부품으로 보고 다시 어떤 특징이 가치 있고 어떤 게 아닌지 생각해야 합니다. 과거 개별 부품이었던 것들 사이에 멋진 전환이 포함된 큰 부품을 보면 적층 제조 기술을 고려해 숙제를 했다는 게 분명하고, 종종 꽤 멋져 보입니다.

좋아할 만한 브리지 (Bridges You'll Love)

관계처럼 서포트 시스템이 더 강하고 가까울수록 부품은 더 오래 갑니다. 부품에 긴 수평 구성요소가 있다면 이를 지탱할 구조가 필요합니다. 설계한 기둥 사이 공간을 구조적으로 건전하게 유지하기 위해 고려해야 한다는 걸 기억하면 나누는 건 어렵지 않습니다. 예를 들어 DMLS의 경우 공간이 0.079인치(2mm) 이하로 떨어져 있어야 합니다.

얇은 벽이 항상 훌륭한 부품을 만드는 건 아니다

설계에서 얇은 벽은 종종 쿨하고 날렵하고 스트림라인해 보입니다. 하지만 최종 사용 시 갈라져 떨어지면 끔찍해 보입니다. 다시 좋은 예로 DMLS 부품에 얇은 벽이 필요하다면 고객을 생각하고 40:1 높이-벽 두께 규칙을 사용해 그들의 사랑을 얻으세요. 예를 들어 0.1인치(2.54mm) 두께 벽이라면 벽 높이는 4인치(101.6mm)를 넘지 않아야 구조적 무결성이 유지됩니다. 하지만 벽이 실린더 벽처럼 자연스럽게 자기 안정화되면 40:1 규칙을 약간 늘릴 수 있습니다.

고객 만족 (Pleasing the Customer)

모든 기업의 목표는 고객을 만족시키는 것입니다. 그건 당연한 말이지만 제품 설계 단계에 얼마나 많은 중요성이 부여될 수 있는지 놀랍습니다. 3D 프린팅에 부적절하게 설계된 부품은 갈망하는 고객의 사랑(과 재정적 지원)을 얻지 못할 것입니다.

이상이 3D 프린팅용 CAD 모델에서 당사가 좋아하는 것들입니다. 다른 서비스 라인(CNC 가공, 사출 성형, 판금 가공)에서 당사가 좋아하는 설계 요소를 읽어보세요.