컨셉 모델: 아이디어에서 시제품으로 가는 필수 첫 단계

컨셉 모델이란?

개념 모델은 사용자에게 아이디어를 전달하는 귀중한 수단입니다. 신속 시제품으로 생성된 물리적 개념 시제품은 설계 제조 가능성에 대한 효과적인 정보를 제공할 수 있으며 고객의 특정 요구사항에 맞게 개선될 수 있어, 개념 모델링은 설계 공정 초기 단계에서 생산 시간을 단축하는 데 도움이 됩니다. 관련 제품들은 마감일을 맞추고, 더 빠르게 개발하여 가능한 한 빨리 사용할 수 있게 합니다.

모든 시제품이 신속 시제품 기술을 통해 제작되므로, 시제품 설계를 위해 비싼 툴을 개발할 필요가 없습니다. 이는 생산 비용을 크게 줄이고 설계의 빠르고 쉬운 통합을 가능하게 합니다. 설계 결함을 발견하고 수정할 수 있는 매우 낮은 위험의 방법을 제공하며, 생산 툴에 사용할 수 있는 정확한 모델을 제공합니다.

개념 모델은 시스템 개발 수명 주기 전반에서 중요한 역할을 합니다. 아래 그림 1-1은 일반적인 시스템 개발 시나리오에서 개념 모델의 역할을 보여줍니다. 분명히 개념 모델이 완전히 개발되지 않으면 기본 시스템 속성의 실행이 올바르게 구현되지 않아 미래에 문제를 남길 수 있으며, 이러한 실패는 업계에서 실제로 발생합니다. 이러한 시스템적 실패가 시스템 개발과 검증된 개발 기술 준수를 통해 완화될 때 개념 모델의 중요성은 명백해집니다.

개념 모델을 구현하는 방법?

(1) SLA(광경화성 수지 조형 장치)

SLA는 액체 광민감성 수지의 광중합 원리에 기반합니다. 액체 재료는 특정 파장과 강도의 자외선 조사 하에서 급속히 광중합을 겪습니다. 분자량이 급격히 증가하고 재료가 액체에서 고체로 변합니다.

그림 2-1은 SLA의 작동 원리를 보여줍니다. 액체 탱크는 액체 광중합 수지로 채워집니다. 편향 미러의 작용으로 레이저 빔이 액체 표면에서 스캔할 수 있습니다. 스캔 궤적과 빛의 유무는 컴퓨터로 제어됩니다. 빛이 닿는 곳에서 액체가 고체화됩니다. 성형 시작 시 작업 플랫폼은 액면 아래 일정 깊이에 있으며, 초점이 맞춰진 스팟이 컴퓨터 지침에 따라 액체 표면에서 점별로 스캔되어 점별로 고체화됩니다. 한 층 스캔이 완료되면 조사되지 않은 영역은 여전히 액체 수지입니다. 그런 다음 리프팅 플랫폼이 플랫폼을 한 층 높이만큼 아래로 내리고, 성형된 층은 수지 층으로 덮입니다. 스크레이퍼가 더 높은 점도의 수지 액체 표면을 긁어낸 후 다음 층을 스캔하고, 새로 경화된 층이 이전 층에 단단히 붙습니다. 전체 부품이 제조될 때까지 반복하면 3차원 고체 모델을 얻습니다.

2-1                                                      2-2

(2) SLS(선택적 레이저 소결)

SLS는 1989년 텍사스 오스틴 대학의 C.R. 데차드에 의해 개발되었습니다. SLS 공정은 분말 재료로 형성됩니다. 재료 분말이 성형된 부품의 상부 표면에 평평하게 펼쳐집니다. 고강도 CO₂ 레이저를 사용하여 새로 깔린 층에서 부품의 단면을 스캔하고, 고강도 레이저 조사 하에서 재료 분말이 소결되어 결합됩니다. 새로운 소결 부품의 단면은 아래 성형된 부품에 연결됩니다. 한 단면이 소결되면 새로운 분말 재료 층이 도포되고, 아래 단면이 선택적으로 소결됩니다(그림 2-2 참조). 소결이 완료되면 여분의 분말을 제거하고 연마, 건조 등을 수행합니다.

SLS 공정은 다양한 재료가 특징으로, 플라스틱 부품 제조뿐만 아니라 세라믹, 왁스 및 기타 재료, 특히 금속 부품 생산에도 적합합니다. 소결되지 않은 분말이 지지체 역할을 하므로 SLS 공정은 지지체가 필요 없습니다.

(3) CNC 가공

CNC는 컴퓨터 수치 제어를 의미하며 1970년대 초부터 존재해 왔습니다. 이전에는 수치 제어(NC)라고 불렸습니다. 대부분의 사람들이 이 단어를 들어본 적이 없지만, 제조 산업에 종사한다면 오랫동안 CNC를 다룰 가능성이 높습니다.

추측하셨듯이, 작업자가 기존 기계에서 수행해야 하는 모든 작업은 CNC 기계로 프로그래밍할 수 있습니다. CNC 코드가 설정되고 실행되면 CNC 기계를 계속 작동시키는 것은 매우 간단합니다. 사실 많은 CNC 기계가 가공 주기 내내 무인 운전으로 실행될 수 있어 작업자가 다른 작업을 수행할 수 있습니다. 이는 작업자 피로 감소, 인적 오류로 인한 오류 감소, 각 공작물에 대한 일관되고 예측 가능한 가공 시간 등 CNC 사용자에게 여러 부수적 이점을 제공합니다.

기계가 프로그램 제어 하에서 실행되므로, CNC 작업자에게 요구되는 기술 수준(기본 가공 관행 관련)은 전통적인 공작기계를 사용하여 공작물을 생산하는 기술자보다 낮습니다. 한편, CNC 기계는 유연합니다. 이 기계들이 프로그램으로 실행되므로, 다른 아티팩트를 실행하는 것은 다른 프로그램을 로드하는 것만큼 간단합니다. 프로그램이 검증되고 생산 실행으로 수행되면 다음 실행을 쉽게 호출할 수 있습니다. 이는 빠른 전환에 큰 이점을 가져옵니다.

CNC 기술은 정확성 측면에서 SLA와 SLS보다 우수합니다. 오늘날의 CNC 기계는 거의 믿을 수 없는 정확도와 반복성 사양을 가집니다. 이는 프로그램이 검증되면 두 개, 열 개, 천 개의 동일한 아티팩트를 쉽고 정확하게 생성할 수 있음을 의미합니다.

컨셉 모델의 목적

물리적 제품을 만드는 공정에서 첫 단계로 개념 모델을 사용하세요. 이들은 초기 설계 단계 연구 모델로 조립 완성, 설계 개선, 샘플 전시, 기능 구현에 사용될 수 있습니다. WayKen 엔지니어들은 다양한 재료, 기술, 마감으로 컨셉 모델을 제작하여 최종 제품이 어떻게 보일지 자신 있게 볼 수 있는 사실적인 마감을 만듭니다. 색상과 질감은 양극 산화, 도금, 샌드 블라스팅 등으로 향상시킬 수 있습니다. 일부 제품 컨셉 모델은 CNC 가공, 신속 시제품 및 기타 공정을 사용하여 기능적 조립 요구사항을 달성합니다. 우리 엔지니어들은 귀하와 협력하여 초기 CAD 파일을 귀하의 설계 의도를 청중에게 우아하게 전달하는 컨셉 모델로 변환하는 데 능숙합니다.