분명히 말해서, 적층 제조(AM) 공정은 인쇄 단계 자체를 훨씬 뛰어넘는 포괄적인 디지털-물리적 워크플로우입니다. 이는 디지털 개념으로 시작하여 여러 중요한 단계를 거칩니다: 3D 모델 생성, 기계용 모델 변환 및 슬라이싱, 물리적 빌드 공정, 그리고 최종 부품을 생산하기 위한 일련의 후처리 및 마무리 단계.
적층 제조는 단일 작업이 아니라 다단계 공정입니다. 디지털 설계부터 최종 부품 마감까지 이 전체 워크플로우를 이해하는 것은 기술을 성공적으로 활용하고 비용이 많이 드는 하류 문제를 피하는 데 필수적입니다.
1단계: 디지털 설계 및 준비
재료가 사용되기 전에 부품의 기초는 순전히 디지털 환경에서 구축됩니다. 이 준비 단계는 아마도 가장 중요하며, 여기서 내린 결정이 전체 공정의 성공을 좌우합니다.
3D CAD 모델링
이 공정은 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어에서 생성된 3D 모델로 시작됩니다. 이는 최종 개체의 디지털 청사진입니다.
엔지니어와 디자이너는 부품의 형상을 구축하여 모든 기능 및 구조적 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 또한 이 단계에서 적층 제조를 위한 설계(DFAM) 원칙이 적용되어 인쇄 공정에 최적화됩니다.
STL 파일 변환
대부분의 3D 프린터에 대한 범용 언어는 STL(스테레오리소그래피) 파일 형식입니다. 완성된 CAD 모델은 STL 파일로 내보내집니다.
이 형식은 삼각형 메쉬를 사용하여 모델의 표면을 근사화합니다. 이 메쉬의 해상도는 최종 인쇄물의 표면 품질에 영향을 미칠 수 있는 주요 매개변수입니다.
슬라이싱 및 툴패스 생성
STL 파일은 "슬라이서" 소프트웨어로 가져옵니다. 이 프로그램은 3D 모델을 수백 또는 수천 개의 얇고 수평적인 레이어로 디지털 방식으로 자릅니다.
각 레이어에 대해 소프트웨어는 프린터가 따를 정확한 기계 지침 또는 툴패스를 생성합니다. 또한 레이어 높이, 인쇄 속도 및 지지 구조 배치와 같은 중요한 인쇄 매개변수가 정의되는 곳입니다.
2단계: 제조 빌드
이 단계는 디지털 청사진이 한 층 한 층 조심스럽게 물리적 개체로 변환되는 단계입니다.
기계 설정
적절한 기계 설정은 필수적입니다. 여기에는 폴리머 필라멘트, 액체 수지 통 또는 금속 분말 베드와 같은 선택된 재료를 로드하는 것이 포함됩니다.
작업자는 또한 중요한 교정을 수행하고, 빌드 플랫폼을 청소하며, 기계 환경(예: 온도)이 사용되는 재료에 대해 안정적이고 올바른지 확인합니다.
빌드 프로세스
프린터는 슬라이스된 파일의 지침을 실행하여 한 번에 한 층씩 개체를 구축합니다. FDM, SLA 또는 SLS와 같은 특정 기술은 각 레이어가 형성되고 이전 레이어에 결합되는 방식을 정확하게 결정합니다.
이 프로세스는 종종 자동화되며 부품의 크기, 복잡성 및 선택한 기술에 따라 몇 시간에서 며칠까지 걸릴 수 있습니다.
3단계: 후처리
일반적인 오해는 프린터가 멈추는 순간 부품이 완성된다는 것입니다. 실제로는 원시 인쇄물을 기능적이고 완성된 구성 요소로 바꾸려면 거의 항상 상당한 후처리가 필요합니다.
부품 제거 및 청소
빌드가 완료되면 부품을 빌드 플랫폼에서 조심스럽게 제거해야 합니다. 기술에 따라 이어서 청소 프로세스가 진행됩니다.
여기에는 과도한 액체 수지를 씻어내거나, 사용하지 않은 분말을 불어내거나 솔질하거나, 단순히 빌드 플레이트에서 부품을 분리하는 것이 포함될 수 있습니다.
지지 구조 제거
오버행이 있는 복잡한 형상은 부품과 함께 임시 지지 구조를 인쇄해야 합니다. 이 지지대는 세심하게 제거되어야 합니다.
이것은 수공구를 사용하는 수동 공정이거나 화학 용액에 지지대를 용해시키는 것을 포함할 수 있습니다. 이는 종종 전체 워크플로우에서 가장 노동 집약적인 부분입니다.
경화 및 마무리
많은 원시 부품은 최종 재료 특성 및 원하는 외관을 얻기 위해 추가 단계가 필요합니다. 여기에는 강도를 최대화하기 위한 수지용 UV 경화, 금속용 열처리, 또는 샌딩, 연마 또는 페인팅과 같은 표면 마무리 기술이 포함될 수 있습니다.
일반적인 함정 및 고려 사항
AM 워크플로우를 성공적으로 탐색하려면 고유한 과제를 인식해야 합니다. 이를 간과하면 인쇄 실패, 자원 낭비, 사양을 충족하지 못하는 부품으로 이어질 수 있습니다.
후처리 시간 및 비용 간과
팀은 종종 후처리, 특히 지지대 제거 및 표면 마감에 필요한 노동력과 시간을 과소평가합니다. 이는 프로젝트 일정 및 비용 분석에 처음부터 고려되어야 합니다.
DfAM 원칙 없이 설계
전통적인 제조를 위해 설계된 부품은 효율적이고 효과적으로 인쇄되지 않습니다. 성공적인 AM은 부품 방향 최적화, 지지대 필요성 최소화, 어셈블리를 단일 부품으로 통합하는 것과 같은 DfAM 원칙을 적용하는 데 달려 있습니다.
재료, 공정 및 응용 프로그램 불일치
모든 AM 기술이 모든 응용 프로그램에 적합한 것은 아닙니다. 잘못된 재료 또는 인쇄 공정을 선택하면 열, 화학 또는 기계적 요구 사항을 충족하지 못하는 부품이 발생할 수 있습니다. 최종 사용 응용 프로그램에 대한 깊은 이해가 중요합니다.
이를 프로젝트에 적용
AM 워크플로우에 대한 접근 방식은 최종 목표에 따라 결정되어야 합니다.
- 주요 초점이 신속한 프로토타이핑인 경우: 드래프트 품질 인쇄 설정을 사용하고, 최소한의 지지대를 위해 설계하고, 낮은 품질의 표면 마감을 허용함으로써 속도를 우선시할 수 있습니다.
- 주요 초점이 최종 사용 부품 생산인 경우: 초기 설계 단계부터 후처리, 재료 특성 및 치수 정확도에 대한 세심한 계획이 필수적입니다.
- 주요 초점이 복잡한 형상인 경우: 성공적인 빌드를 보장하고 후처리를 단순화하기 위해 슬라이싱 단계에서 지지 전략 및 부품 방향에 특별한 주의를 기울이십시오.
궁극적으로 적층 제조를 통합된 엔드 투 엔드 프로세스로 보는 것이 잠재력을 최대한 발휘하는 열쇠입니다.
요약 표:
| 단계 | 주요 단계 | 목적 |
|---|---|---|
| 1. 디지털 설계 | 3D CAD 모델링, STL 변환, 슬라이싱 | 디지털 청사진을 만들고 기계 지침을 준비합니다. |
| 2. 제조 빌드 | 기계 설정, 층별 인쇄 | 디지털 모델을 물리적 개체로 변환합니다. |
| 3. 후처리 | 부품 제거, 지지대 제거, 경화/마무리 | 최종 부품 특성, 기능 및 외관을 달성합니다. |
실험실 워크플로우에 적층 제조를 통합할 준비가 되셨습니까? KINTEK은 첨단 제조 및 R&D에 맞춰진 고품질 실험실 장비 및 소모품을 전문적으로 제공합니다. 새로운 디자인을 프로토타이핑하든 최종 사용 부품을 생산하든, 당사의 전문 지식은 디지털 설계부터 최종 마감까지 AM 공정의 모든 단계에 적합한 도구를 확보하도록 보장합니다. 지금 전문가에게 문의하십시오 적층 제조 기능을 최적화하고 우수한 결과를 얻으십시오.
