파트 로켓 과학
미국 오레건주에 기반을 둔 Metal Technology Inc.(MTI)은 40년 이상의 금속 제조 경험을 보유하고 있으며 다양한 기능과 고품질 출력으로 인해 고객들로부터 높은 명성을 얻고 있다.
MTI는 독점적인 딥 드로잉 성형, 단조, 회전, CNC 가공 및 적층 제조 방법론을 기반으로 대량 생산이 모두 이루어지는 항공 우주, 방위, 원자력 및 의료 분야의 다양한 고객에게 서비스를 제공한다.
NASA가 포함된 고객 목록과 함께 MTI의 탁월한 성과는 매우 복잡한 디자인을 관리하고 니켈 초합금, 탄탈륨 및 티타늄과 같은 특수 재료로 작업하는 고객의 엄격한 요구 사항에 부합하는 능력이다.
적층 제조 : 새로운 가능성의 세계
MTI는 메탈 파트가 어떻게 만들어지는지에 대한 회사의 노력의 근간을 이루며 적층 제조 방식으로 도약했다.
美 해군 미사일 추진 시스템을 위한 내화 메탈 파트의 적층 제조 기술을 개발하기 위해 2016 Innovation Award 수상자 Metal Technology를 선택한 Pacific Northwest Defence Coalition이 MTI의 업무를 인정했다.
“우리는 고객과 긴밀하게 협력하여 문제를 이해하고 복잡한 요구 사항에 대한 솔루션을 파악한 다음 특수 요구에 맞는 구성 요소를 구축합니다.”라고 Metal Technology의 엔지니어링 책임자인 제이슨 스티첼(Jason Stitzel)은 설명했다.
“우리는 메탈 적층 제조(Direct Metal Printing, DMP)를 고객과 함께 더 높은 기술로 파트을 개발할 수 있는 독특한 기회를 제공하는 전략적 역량으로 봅니다.”
메탈 파트 적층 제조의 이점을 보여주는 최근의 한 사례는 몇 가지 복잡한 내부 통로가 있는 밸브 파트와 관련이 있다. 기존 방식으로 밸브는 용접되거나 함께 꼰 하나의 부분으로 제조된다.
3D 프린팅을 사용하여 MTI는 고객 협력하여 하나의 파트로 동일한 디자인을 만들었다.
조립하는 시간과 인력을 절약할 수 있을뿐 아니라 단일 조각 프린팅을 개발하여 유지 관리가 더 적게 소요되고 수명이 긴 고품질의 제품을 제공할 수 있게 되었다고 스티첼은 말한다.
비용 절감 및 복잡한 형상 외에도 적층 제조는 주요 재료로 혁신적인 빌드를 가능하게 한다.
“우리 프로젝트의 대부분은 니켈 초합금 및 탄탈륨과 같은 재료를 필요로하며, 적층 제조 기술을 통해 이러한 재료로 작업하는 것과 관련된 극한 온도와 관련된 유니크한 도전에 대해 고객에게 더 나은 솔루션을 제공할 수 있다고 생각했습니다.”
전략적 파트너
MTI는 오늘날 우수한 프린터를 제공 할뿐만 아니라 앞으로 나아갈 기술의 최전선에 머물러있게 하는 공급 업체와 협력하기를 원했다.
스티첼은 “3D SYSTEMS를 선택하게 된 가장 큰 이유는 프로세스를 보다 잘 제어할 수 있는 기회 였습니다. 우리는 사용할 수 있는 것을 조정하고 확장할 수 있는 능력을 원합니다. 우리는 3D SYSTEMS를 통해 다른 공급 업체보다 더 잘할 수 있다고 생각했습니다. 3D SYSTEMS는 또한 엄청난 양의 R&D를 자사 제품에 탑재하고 있습니다.”
현재 MTI는 3D SYSTEMS ProX® DMP 320과 ProX DMP 200의 두 가지 3D 프린터를 보유하고 있다. “ProX DMP 시리즈를 통해 우리는 이전보다 훨씬 빠르고(몇몇 파트는 이전보다 10배 빠르게) 경제적으로 최종 사용 파트를 생산할 수 있었습니다. 그리고 이렇게 출력된 파트는 상상할 수 있는 가장 까다로운 환경에서도 사용되고 있습니다. “라고 Metal Technology의 CEO, 개리 코스머(Gary Cosmer)는 말했다. “파트를 출력하면 기존 방법으로는 수행 할 수 없었던 기능 및 설계 매개 변수를 포함할 수 있습니다.”
플로우 효율성과 최적화된 프린팅을 위한 3DXpert
항상 새로운 차원을 찾고 있는 MTI는 메탈 적층 제조를 위한 업계 최초의 종합 솔루션인 3DXpert™ 소프트웨어를 통합하고자 했다.
스티첼은 “적어도 3개의 서로 다른 소프트웨어 시스템을 사용하여 최종 제품을 하나의 제품으로 완성했습니다.
3DXpert는 우리의 3D 프린터가 하나의 패키지로 제작 과정에서 이해하고 사용할 수 있는 형상과 파일을 생성하는 데 필요한 모든 도구를 제공합니다.
본질적으로 이슈와 오류를 발생시키는 프로세스인 솔리드 모델을 STL로 변환 할 필요가 없습니다.
대신 3DXpert에 기본 CAD 모델을 직접 가져와서 필요한 경우 CAD 도구로 수정하고 지원 구조를 적용할 수 있습니다.
3DXpert의 특허 출원 중인 3D 영역 지정 기능을 통해 단일 소프트웨어 패키지로 작업하는 것 외에도 MTI는 생산성을 40 % 향상시킬 수있었습니다.
우리는 3DXpert의 영역 분할 기능을 사용하여 서로 다른 영역에 대해 다른 프린팅 전략을 손쉽게 정의 할 수 있습니다.”라고 설명한다.
“우리는 30 미크론 층으로 구성된 매우 얇은 쉘을 만들어서 정말 좋은 표면 처리를 할 수 있습니다.
그리고 나서 우리는 60 마이크론 또는 90 미크론 층에서 그 수준의 마무리를 필요로 하지 않는 나머지 부분을 만들고 거의 동일한 기계적 성질을 얻을 수 있습니다.
이러한 작업은 다른 소프트웨어에서도 가능할 수 있으나, 많은 노력과 시간이 필요합니다.
3DXpert는 빠르고 쉽게 작업을 해냅니다.
또한 3DXpert 파트를 사용하여 파트를 더욱세세하게 분석하고 계획할 수 있으므로 서포트와 재료를 줄여 비용과 시간을 줄일 수 있습니다.”
프린팅 파일 준비의 병목 현상 제거
3D 프린터를 계속 구동하는 것은 MTI 사업에 중요하다. 스티첼은 설명했다.
“우리 시스템에는 실행할 빌드 파일이 없기 때문에 시스템이 가동되지 않을 시, 우리는 돈을 잃고 있습니다. 3DXpert 덕분에 우리는 훨씬 더 빨리 작업을 수행할 수 있었으며 이는 우리와 고객 모두에게 중요합니다. 3DXpert는 파일 처리 시간을 75%까지 단축할 수 있어 MTI에서 신속하게 차이를 만들 수 있습니다.
3DXpert를 사용하기 전에는, 슬라이싱 엔진을 통해 복잡한 파트를 실행하면 대략 20시간 만에 처리, 슬라이스, 매개 변수 실행 및 빌드 파일을 만들 수 있었습니다.
3DXpert를 사용하면 단 4시간 만에 동일한 빌드를 수행할 수 있습니다. 이제 우리는 금요일에 파일을 받고 다음주로 미루기 보다는, 주말에 바로 시작 할 수 있습니다.”
디자인 변경의 고통을 덜어내다
제작하고 있는 파트가 업무에 필수적이며 필요한 재료가 비싸다면 처음부터 제대로, 누구라도 만족할 수 있도록 작업하고 싶을 것이다.
“우리는 프로세스의 어느 시점에서 어떤 것을 발견하고 다시 이전의 단계로 돌아가서 디자인의 세부사항을 변경하여 파트를 더 좋은 상태로 만들거나 더 빠르고 저렴하게 생산하고자 합니다. 과거에는 모델 변경으로 처음부터 다시 시작해야 했습니다. 3DXpert는 디자인 및 방향 수정에 훨씬 더 용이합니다. 우리는 몇 가지 사항을 조정해야 할 수도 있지만, 우리가 한 작업 모든 것을 잃어 버리진 않습니다. 3DXpert가 우리를 돋보이게 해주는 장점은 프로젝트에 상당한 지연이나 비용 초과를 초래하지 않으면서 파트를 더 잘 활용할 수 있게 해주기 때문입니다.” 라고 스티첼은 말했다.
도전하기 까지
“매우 까다로운 요구 사항을 가졌던 매우 유니크하고 까다로운 고객 기반을 대응했던 것에 우리는 자부심을 갖고 있습니다.”라고 코스머(Cosmer)는 말했다. “적층 제조를 통해 고객이 꿈꿔왔던 모든 형상을 생성할 수 있으므로 과거에는 접근할 수 없던 솔루션을 고객에게 제공할 수 있게 되었습니다.”
“3D SYSTEMS’ 프린터와 3DXpert 소프트웨어는 우리의 성공에 큰 부분을 차지합니다. 더 나은 파트를 더 빠르게 생산할 수 있게 해주며, 첫 시도에서 부분적으로 작동하게 합니다.” 라고 스티첼은 말했다. “우리는 앞으로 검사 및 후처리 같은 추가 솔루션을 3D SYSTEMS를 통해 원스톱 생산 솔루션이 가능하다는 것을 고대하고 있습니다.”
