정밀주조 공정에 SLA 3D 프린팅 패턴을 채택해야 하는 이유

제품 수명 주기의 단축, 주조 인력 부족, 그리고 더욱 복잡한 형상의 요구에 대응하기 위해 주조업체들은 

3D 프린팅 기반의 적층 제조 기술을 도입하여 캐스팅 패턴을 출력하고 있으며, 이로써 증가하는 시장 수요에 효과적으로 대응하고 있습니다.

 

 

1. 비용 

3D 프린팅된 인베스트먼트 주조 패턴을 활용하면 비용을 획기적으로 절감할 수 있습니다.

소형부터 중형 크기의 패턴 수백 개를 전통적인 금형 제작 및 가공 방식보다 더 빠르고 저렴하게 확보할 수 있습니다.

2. 시간

3D 프린팅된 인베스트먼트 주조 패턴으로 비교할 수 없는 빠른 납기를 경험해보세요. 

왁스 패턴 제작에 걸리던 수주일의 시간을 절약하고, 제품 출시 기간을 단축할 수 있습니다. 

생산성을 높이고 부품 제작 속도를 향상시켜 고객에게 더 빠르고 고급스러운 서비스를 제공할 수 있습니다.

3. 더 높은 설계 복잡성 구현

복잡한 형상의 부품도 빠르고 손쉽게 제작 가능하며, 이는 오직 적층 제조(Additive Manufacturing) 공정을 통해서만 실현됩니다.

 

4. 리드타임의 획기적 단축, 설계 유연성

시간 손실이나 추가 금형 비용 없이 언제든지 패턴 설계를 수정하거나 변경할 수 있습니다.

 

 

5. 확장 가능한 생산

추가적인 3D 프린터 도입만으로 캐스팅 패턴 생산 능력을 손쉽게 확장할 수 있으며, 소프트웨어가 이 모든 과정을 매끄럽게 지원합니다.

 

 

6. CAD 그대로의 정밀한 패턴 정확도

소량 생산, 브릿지 툴링, 또는 단발성 설계 검증 등 어떤 용도이든 3D 프린팅된 인베스트먼트 캐스팅 패턴은 부드러운 표면과 CAD 도면 그대로의 정밀도를 유지하며 높은 품질의 주조 결과를 제공합니다.

 

 

 

 

결론

▶ 적층 제조가 주조 응용 분야를 변화시키는 방법:

속도 – 몇 시간 만에 견고하고 정확한 패턴 제공

무제한 패턴 형상 – CNC 또는 밀링으로는 불가능한 설계로 성공

취급 용이성 – 크고 가벼우며 안정적이며 배송 가능한 패턴 생산

▶ QuickCast Diamond가 고급 성능을 지원하는 방법:

해부학이 필요 없는 새로운 초저점도 3D 프린팅 재료로 더 나은 패턴 배출

새로운 QuickCast Diamond 빌드 스타일로 재료 효율성 향상

더 가벼운 패턴을 위한 제작 시간 단축(최대 20% 빨라짐)(무게 최대 30% 감소)

부품의 후처리 및 접합을 용이하게 하는 토털 주조 솔루션으로 더 큰 주조 패턴이 가능합니다.

모터스포츠 산업의 3D 프린터 : 3D 프린팅 생산성으로 알핀 F1 팀의 R&D 촉진 

포뮬러 원 경주는 끈질긴 혁신에 힘입은 인내의 엔지니어링 스포츠입니다. 팀은 끊임없이 변화하는 최고 성능에 도달 및 능가하기 위해 지칠 줄 모르고 일하며 그 정신 또한 알핀 F1 팀 (구 르노 F1 팀)과 다를 바 없습니다.

이곳의 연구 및 개발 장비는 결코 멈추지 않으며 기술 파트너의 공헌은 조직이 목표를 달성할 수 있도록 돕는데 중요한 역할을 합니다.

 

 

 

 

R&D 파트너십

영국 엔스톤에 있는 알핀 F1 팀은 1998년부터 3D Systems의 기술을 그 핵심 작업에 사용하고 있습니다. 

원형 제작용 3D 프린팅을 일찍 채택한 이 레이싱 팀은 3D 프린팅 기술 궤적을 따라 3D 프린팅을 사용해왔습니다. 초기에는 기능 및 설계 정합도 확인과 정확한 조립을 위한 지그와 고정장치용도에 사용했습니다. 

3D Systems의 응용 엔지니어들은 알핀 F1 팀이 활용할 수 있는 기회, 재료 및 방법을 이해하고 포착할 수 있도록 도왔습니다. 이 팀이 풍동 설비에 필요한 것을 얼마나 충족할 수 있는지에 따라 

3D Systems와의 파트너십은 물론 매몰 주조용 3D 프린팅과 DMP(direct metal printing) 연구를 통한 신이 결정되는 상황이었습니다.

Chester는 “그 과정에서 포물러 원 팀이 3D Systems로부터 받은 지원은 계속 진화했습니다. 

되돌아보면 재료 특성이 개선될 때마다 팀은 해결이 필요한 엔지니어링 문제에까지 재료를 사용해보고 싶어 했습니다. 

적층 제조로 생산되는 차량 구성품 수가 매해 증가하며 설계 활용성과 생산 시간 및 비용 절감의 측면에서 팀은 상당한 이점을 얻었습니다”라고 말합니다.

 

 

 

▶그림1. 3D Systems의 SLA를 사용해 알핀 F1 팀은 엔지니어링 문제에 신속하게 대처할 수 있습니다.

▶그림2. 3D로 프린팅되는 매몰 주조 패턴을 통해 크고 복잡한 금속 부품을 더 빨리 손에 넣을 있습니다.

▶그림3. 3D Systems와의 파트너십 덕분에 DMP(Direct Metal Printing)에서 탐색하며 차량 부품의 혁신을 구현할 수 있습니다.

 

 

                        ▶ 광조형(SLA) 프린터                                           ▶ 선택적 레이저 소결(SLS) 프린터

 

 

현재 알핀 F1 팀에서 사용하는 3D Systems 프린터에는 광조형(SLA) 프린터 여섯 대와 선택적 레이저 소결(SLS) 프린터 세 대가 있습니다. 

사용되는 소재에는 지그와 고정장치, 유체 흐름 지그, 매몰 주조 패턴 및 풍동 부품을 제작하는 Accura® 범위와 전기함과 냉각 덕트 같이 차량에서 사용되는 부품용 DuraForm® PA 및 DuraForm GF이 있습니다. 

맞는 재료를 찾아 설계 전체 과정의 작업 효율을 높이기까지, 알핀 F1 팀과 3D Systems는 파트너십을 통해 트랙 안팎에서 성능을 개선하고 있습니다.

 

 

매일 진화하는 경주 차

알핀 F1 팀은 규정 변화와 차량 성능 개선에 목표를 둔 R&D 주기에 따라 매해 신차를 설계하고 제작합니다. 

포뮬러 원 규정 변화에 따라 수반될 수 있는 문제의 예를 들자면, 2017년 시즌 업데이트로 더 크고 무거운 타이어, 더 넓은 프론트 윙, 더 낮고 넓은 리어 윙, 더 높은 디퓨저가 포함되면서 2017년 부품을 2016년에 사용하지 못하게 되었습니다. 

경주 시즌이 시작되면 그 부담이 계속 가중됩니다. 다음 경주까지 단 일주일 만에 엔지니어링 변경을 완료해야 하는 경우도 있습니다. 특정 용도의 서킷에서 울퉁불퉁하고 구불구불한 도로 트랙까지 각 경주마다 엔지니어들은 

구조, 온도, 아스팔트 유형과 관련된 문제를 해결해야 합니다.

이 팀은 각 서킷별 문제에 끊임없이 대비하며 경주 사이에도 거의 쉬지 않고 연구 결과물을 차량과 장비에 배치합니다. 

3D 프린팅의 속도와 정확성이 이 개발 경주에 가치를 더해줄 수 있다는 사실은 말할 것도 없습니다. 알핀 F1 팀의 고급 디지털 제조 책임자인 Patrick Warner는 "경주 시즌 중에도 차량은 매일 진화합니다. 

트랙마다 새 부품이 필요하기 때문에 적층 제조가 주는 이점은 더욱 중요해지고 있습니다"라고 말합니다.

 

 

 

▶ SLA 프린터로 제작된 풍동 

 

 

신속한 설계 검증

고속 원형 제작용 3D 프린팅은 처음부터 경주차의 내부 부품을 조밀하게 채워 넣고 공기역학 서피싱 패널링의 제한을 받는 스포츠에서 유용하다는 것이 입증되었습니다. 

알핀 F1 팀의 공기역학 전문가들은 정합도와 기능 테스트에서 3D 프린팅 기술의 가능성을 바로 알았습니다. 3D Systems 프린터로 복잡한 구성품을 생산할 수 있는 것을 확인했기 때문이었습니다. 

그 결과 3D 기술 사용이 증가하면서 고속 원형 제작에서 풍동 모델 제조까지 점차 확대되었습니다.

Warner는 “풍동 시험에서 공기역학은 경험 과학입니다. 우리는 새로운 아이디어를 설계하고 비교하며, 따라야 할 지침을 선택합니다.

더 많은 아이디어를 비교하고 평가할수록 경주에서 성공할 가능성이 커집니다”라고 말합니다. 부품 품질, 프린터 가동 시간 및 처리량의 측면에서 3D Systems의 SLA는 경주 팀의 생산성을 높여줍니다.

풍동 확장에 따른 공기역학 개선

알핀 F1 팀의 공기역학 부서는 최근에 크게 성장하며 현재는 공기역학 전문가, 풍동 기술자, 모형 제작자를 포함해 직원 수가 120 명입니다. 

Warner는 이러한 성장이 3D Systems 적층 제조 기술 사용이 늘면서 가속화되었다고 말합니다. 

Warner는 3D Systems 기술을 사용한 주된 이유로 복잡한 내부 채널을 풍동 시험 모형 설계에 통합할 수 있다는 점과 더 많은 압력 값을 판독할 수 있다는 점을 듭니다.

Warner는 "풍동 내 차량 모형에는 복잡한 압력 센서망이 있습니다. SLA 기술을 사용하기 전에는 드릴로 금속과 탄소 섬유 구성품에 압력 탭을 만들어 배치했습니다. 

이제는 내부 채널이 복잡하게 얽혀 있는 복잡한 고형물을 생산할 수 있는 능력으로 이러한 센서를 배치하고 그 수를 늘릴 수 있게 되었습니다. 공기역학 전문가들의 꿈이 실현된 것입니다”라고 말합니다.

Warner는 풍동 시험에서만 매주 600개의 적층 제조 부품을 생산해야 하는데 이 모두를 고급 디지털 제조(ADM) 부서의 엔지니어 다섯 명이 해낸다고 말합니다.

Warner는 "기존 방식으로는 어림 없는 일입니다. 소도시 규모의 기계 공장이 있어야 가능한 일입니다. 3D Systems 덕분에 한 번에 해결할 수 있습니다. 

필요한 장비와 재료, 바로 서비스를 제공해주는 애플리케이션 엔지니어들의 전문성을 모두 갖추게 되었습니다"라고 말합니다.

차량 부품의 제조 속도와 정밀도

생산성과 효율성 측면에서 3D 프린팅 덕분에 알핀 F1 팀은 계속 새롭게 바뀌는 경주 환경에서 접하게 되는 어려움에 대응할 수 있는 능력을 획기적으로 강화할 수 있었습니다. 

SLA 와 SLS, 복잡한 지그와 고정장치, 유체 흐름 리그, 차량 구성품을 생산하는 시간을 몇 주에서 몇 시간으로 단축할 수 있어 3D 기술은 포뮬러 원의 물류 문제를 해결하는 데 적합합니다.

풍동에서 매월 실시되는 대량의 구성품 시험 외에도 알핀 F1 팀은 많은 경주 차 부품을 직접 제작합니다. 

알핀 F1 팀의 최고 운영 책임자인 Rob White는 "3D Systems의 기술로 새로운 제조 공정이 효과적으로 가동됨에 따라 사이클 시간과 비용이 절감되면서 팀에게 큰 이점이 되었습니다. 

풍동에서 동일 부품을 여러 번 반복 시험할 수 있으며, 매해 실제 차량의 소결 부품 수가 증가하고 있습니다”라고 말합니다.

3D 프린팅으로 포뮬러 원 팀은 부품 무게를 줄이면서 속도를 높이고 연비를 개선하는 것은 물론 정확하고 효과적인 유동 시험으로 엔진 성능은 개선하고 마모는 줄일 수 있게 되었습니다. 

설계가 완료되면 선택한 재료와 함께 포뮬러 원 팀의 ADM 부서로 보내 생산하게 됩니다. SLA와 SLS를 사용하여 복잡한 자동차 구성품을 더 빨리 생산할 수 있으며, 시스템을 통해 설계도가 전달되기 전에도 부품 검사 준비가 완료되는 경우도 있습니다.

SLA를 사용하여 3D로 프린팅한 매몰 주조 패턴도 엔스톤에서 변속기와 서스펜션 구성품 같은 용도에서 점차 많이 사용됨에 따라 

포뮬러 원 팀의 엔지니어들은 복잡도의 제한이 없어지면서 보다 창의적으로 부품을 설계할 수 있습니다. SLA 공정이 매우 정확해 프론트엔드 패턴 생산은 물론 최종 주조물의 백엔드 검증 가공에 걸리는 시간이 절감됩니다.

 

LGM은 콜로라도 스노매스에 있는 스노매스 베이스 빌리지에 마케팅 모델을 제공하는 입찰을 따냈는데 고압으로 완성하는 고도로 난해한 작업을 계약한 것이었습니다. 

그 고객인 East West Partners는 10피트 x 4피트 크기의 양방향 외관 모델을 준비하여 이동량이 많은 2017년 연휴 시즌에 맞춰 설치해야 했습니다. 

개별 장치에 LED 조명을 연결해 태블릿으로 제어하는 최종 모델을 판매 및 마케팅 용도로 사용할 계획이었습니다. 

LGM의 선임 프로젝트 매니저인 Jason Berghauer는 “추수감사절과 성탄절은 스노매스에서 사용량이 많은 시기이므로 이 시기에 맞춰 인도하지 못하면 고객들이 매출에 손해를 입게 되고 우리는 이를 감당하지 못할 수 있다”고 말합니다. 

품질 저하 없이 적시에 인도하기 위해 LGM은 3D Systems 에 고품질 SLA 3d 프린팅을 이용한 모델 제작을 맡겼습니다.

 

 

 

3D Systems 제조 서비스를 통해 LGM은 고해상도 SLA 프린팅 기술은 물론 3D Systems의 고용량 기계와 후처리 전문 기술까지 이용할 수 있었습니다. 

Berghauer는 “프로젝트 매개변수를 고려할 때 3D Systems에 3D 프린팅을 맡기지 않으면 이 프로젝트를 성공리에 완료하지 못할 것 같았다”고 말합니다.

 

 

 

고도로 정밀한 디스플레이에 비해 촉박한 기한

LGM은 국내 최고의 풀 서비스 건축 모델 샵으로서, 전 세계적으로 유명한 프로젝트에 사용된 모델을 제작하며 성공한 회사입니다. 

LGM은 스노매스 베이스 빌리지 프로젝트의 품질과 기한을 고려할 때 1인치 = 16피트 모델에는 SLA 프린팅이 가장 적합하고 편리한 방식이라는 것을 바로 알았습니다. 

Berghauer는 “우리가 사용한 스캐일 때문에 공차가 엄격한 3D 프린팅 기술이 필요했습니다. 일부 제작 크기 때문에 더 큰 기계도 필요했다”고 말합니다.

3D Systems 제조 서비스를 자주 이용하는 LGM은 이 3D 프린팅 서비스 제공업체와 접촉하여 SLA 프린팅으로 외관 모델에 활기를 담을 수 있었습니다.

LGM의 선임 프로젝트 매니저인 Patrick Fleege는 SLA로 가능한 엄격한 공차를 통해 고객 기대에 부응하는 정교한 모델을 만들 수 있었다고 말합니다. 

Fleege는 “SLA가 없었다면 이렇게 정교한 표면 마감 수준은 수작업으로만 가능했을 것이다”고 말합니다.

기존 방식을 사용한다면 레이저 커팅으로 질감과 디테일을 추가했을 것입니다. 3D 모델링과 3D 프린팅을 사용하는 디지털 방식으로 LGM은 상당한 수작업 없이도 같은 결과를 낼 수 있었습니다.

LGM 모델링 팀은 CAD 파일에 디지털 텍스처 스탬핑을 적용하여 필요한 돌, 벽돌 또는 판자의 외관을 프린트했습니다.

SLA 프로세스는 섬세한 디테일 표현에 도움이 되었으며, 사용 가능한 소재 옵션을 통해 최종 구조물의 내구성도 높였습니다. 

Berghauer는 “3D Systems SLA 프린팅의 ABS 같은 특성을 사용해 일부 디테일 요소의 크기를 줄이면서도 다른 방식을 사용할 때보다 탄성이 더 좋고 더 튼튼한 부품을 만들 수 있었다”고 말합니다. 

 

3D Systems의 SLA는 기하학 구조, 방향, 빌드 모드에 따라 0.1mm 또는 0.004인치의 작은 피처를 일관되게 제작할 수 있습니다. 

3D Systems 제조 서비스를 통해 더 큰 빌드 플랫폼을 이용할 수 있던 것도 최종 모델 치수 일부가 20인치 x 18인치(508mm x 457mm)로 컸던 LGM에게 도움이 되었습니다.

이 프로젝트의 규모와 정밀도를 고려할 때 다른 건축 모델링 방법으로는 할당된 기한 내에 기대하는 품질을 맞추지 못했을 거라고 LGM은 말합니다. 속도만 좋은 것이 아니었습니다. 

Berghauer는 3D 프린팅을 사용하기로 결정하면서 일반 레이저 커팅 모델에 비해 최종 프로젝트 비용이 대략 3분의 1까지 줄었다고 말합니다.

 

 

간편한 온라인 주문으로 빠르게 전환

LGM은 실물과 같은 건축 모델을 구현하기 위해 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 동적 파사드와 비슷하게 모델을 여러 층으로 만듭니다. 

LGM은 고객이 제공한 CAD 데이터를 가지고 건축 기하학 구조 처리에서 쌓은 광범위한 경험을 토대로 특정 디테일 요소를 개별 부품으로 분리하여 프린트했습니다. 

이러한 조립품에는 석재 교각과 기둥 같은 것뿐만 아니라 LGM이 “라이트 코어”라고 하는 것도 포함되었습니다. 라이트 코어는 실내 빌딩 셀과 실외 커버로 구성되는데 프로스트 아크릴을 댄 창문 틀 사이에 여러 겹으로 들어갑니다. 

LGM은 호주 Lightswarm의 도움을 받아 태블릿을 이용해 양방향으로 제어하는 조명 시스템을 설계하여 설치했습니다. 모든 빌딩 쉘, 외장, 조경 피처를 고려해 전체를 3D로 프린트한 부품 수는 대략 250개로 나왔습니다.

선결 가격에 LGM은 3D Systems의 온라인 견적 시스템을 사용했습니다. 이 시스템을 통해 사용자가 선택한 기술, 소재, 스케일, 마감 처리에 따라 부품 비용을 미리 볼 수 있습니다. 

이렇게 간단한 기능을 이용해 LGM은 프로세스 초기에 예상 비용을 정확하게 계산할 수 있었습니다. Berghauer는 “파일을 업로드하여 대략적인 비용을 평가한 후 전체적으로 추산할 수 있었다”고 말합니다. 

LGM은 3D Systems를 3D 프린트 부품 제공업체로 정식으로 선택한 후 전담 3D Systems 제조 전문가로부터 질문에 대한 답을 듣고 더 큰 파일의 견적을 바로 들을 수 있었습니다.

 

 

 

고품질 3D 프린트물을 내부 마감 작업에 완벽하게 통합

부품을 마스킹, 에어브러싱, 도색, 조립 등 LGM의 다운스트림 프로세스에 완벽하게 통합했습니다. 

Berghauer는 “바로 처리할 수 있는 부품을 받았기 때문에 시간이 크게 절감되었으며, 이 프로젝트를 기한 안에 완료하는 데 큰 도움이 되었다”고 말했습니다.

3D Systems에서 부품을 프린트하는 동안 LGM은 남은 시간을 다른 프로젝트에 집중하여 기한을 단축할 수 있었습니다. Berghauer는 LGM이 3D 프린팅을 주로 서비스 개선, 전환 시간 단축, 제품 비용 효과 개선 수단으로 사용할 것이라고 말합니다. 

그러나 이 프로젝트에서 3D 프린팅은 더 중요한 역할을 해냈습니다. Fleege는“결국 SLA 3D 프린팅을 외주로 맡기면서 이 프로젝트를 따낼 수 있었습니다. 3D Systems 서비스를 이용했기 때문에 경쟁에서 이길 수 있었다”고 말합니다.

RTsafe는 3D Systems와 협력하여 방사선 요법의 안전성과 효율성을 높이는 맞춤형 뇌 조직 모델(PseudoPatient)을 개발해 병원과 방사선 치료 전문가에게 제공하고 있습니다.
이를 통해 치료 계획의 정밀도를 높이고, 방사선 종양학의 품질을 보장하여 환자별 개인화된 치료를 지원합니다.

 

 

RTsafe는 3D Systems와 협력하여 방사선 요법을 최적화하는 데 도움이 되는 뇌 조직 모델을 생성합니다.

현대 방사선 종양학 회사인 RTsafe는 2014년 의학 물리학 교수 팀에 의해 설립되었습니다. 이 회사는 모든 방사선 요법 개입이 실제 환자 앞에서 개인화된 팬텀에서 테스트될 수 있는 세상을 만들기 위해 최선을 다하고 있습니다.

RTsafe는 3D Systems와의 파트너십을 통해 맞춤형 머리 및 뇌 조직 복제품인 PseudoPatient를 개발하여 병원과 방사선 치료 전문가에게 제공할 수 있었습니다. 이러한 혁신은 새로운 연구를 촉진하고 치료의 안전성과 효능을 개선하기 위한 목적으로 더 나은 교육을 지원했습니다.®

도전 과제

개인화 요구 사항을 충족할 수 없는 기존 제조

RTsafe는 사명을 실현하는 데, 특히 방사선 종양학의 품질 보증을 위한 현실적인 환자별 모델을 만드는 데 있어 상당한 도전에 직면해 있었습니다. 획일적인 접근 방식을 가진 전통적인 방법은 현대 방사선 치료에 필요한 정밀도와 적응력이 부족했습니다.

  

RT 안전 모델/ RT 세이프 헤드 모델

"두개골 SRS 치료의 15% 이상은 가능한 한 안전하고 효과적이지 않습니다. 안전성과 효율성을 높일 수 있는 여지가 상당히 많으며, 우리는 새로운 환자 맞춤형 솔루션이 우리를 그 길로 이끌 수 있다고 믿습니다."

- 에반겔로스 파파스(Evangelos Pappas), RTsafe 설립자

솔루션

혁신적인 기술과 소재의 활용

RTsafe는 3D Systems와 파트너십을 맺고 환자의 머리와 뇌 조직을 3D 프린팅으로 복제하여 이전 치료 방법으로 인해 생긴 틈을 해결하는 FDA 승인 솔루션인 PseudoPatient를 개발했습니다. 방사선 치료 전문가는 환자 뇌의 해부학적 모델에서 치료법을 테스트하여 중재를 평가하고 치료를 적용하기 전에 위험을 식별할 수 있습니다.

PseudoPatient는 병원 및 케어 센터의 현장 진료 솔루션으로 개척되고 있습니다. CT 스캔을 통해 방사선 치료 전문가는 환자의 고유한 머리와 뇌 구조를 매핑합니다. 그런 다음 뼈와 뇌 조직을 모방하기 위해 3D Systems의 VisiJet M2R-CL 및 Accura ClearVue 재료로 구성된 모델을 설계합니다. 모델은 ProJet MJP 2500 Plus 및 ProJet 7000 프린터를 사용하여 인쇄되어 PseudoPatient를 생성합니다. 이러한 정확한 해부학적 및 방사선학적 사본을 통해 의료진은 PseudoPatient를 실제 환자인 것처럼 '치료'할 수 있습니다.

"이러한 3D 프린팅 모델을 사용하기 전에 우리 팀은 기존 품질 보증 팬텀의 불일치와 한계로 어려움을 겪었습니다"라고 아테네 대학의 저명한 방사선 종양학자인 Anna Zygogianni 교수는 말했습니다. "PseudoPatient는 우리의 접근 방식을 변화시켜 보다 정확한 시뮬레이션을 수행하고, 치료 계획을 크게 개선하고, 안전하고 효율적인 방사선 치료를 보장하는 데 도움이 되었습니다."

생산 간소화

RTsafe는 3D Systems와의 협력을 통해 생산을 간소화하고 3D Systems의 기술 역량으로 임상 전문성을 강화했습니다. 이 파트너십을 통해 생산 처리 시간이 단축되어 전 세계 의료 기관에서 PseudoPatient에 쉽게 액세스할 수 있게 되었습니다.

"이 3D Systems 프린팅 솔루션을 통해 우리는 그 어느 때보다 빠르게 PseudoPatient를 생산할 수 있었습니다. 우리는 이것이 모든 의료 시설에서 암 치료 수준을 높일 수 있는 중추적인 혁신이라고 믿습니다."

- 에반겔로스 파파스

새로운 응용 프로그램 개척

PseudoPatient는 개인화된 치료 계획을 테스트하는 데 유용할 뿐만 아니라 방사선 치료 전문가와 학생을 위한 매우 현실적인 교육 도구이자 새로운 치료 프로토콜을 개발 및 테스트하기 위한 모델로서 엄청난 잠재력을 보여주었습니다. 후자의 사용 사례는 의사가 실제 환자에게 사용하기 시작하기 전에 선구적인 기술을 철저히 검증하도록 합니다.

"'모두가 승리하는' 시나리오입니다. "환자는 사전에 심사할 수 있는 치료 계획을 받습니다. 따라서 그들은 더 나은 결과, 더 적은 부작용, 더 높은 삶의 질을 볼 수 있습니다. 임상의의 경우 자신감과 통제력이 향상되어 일반적으로 위험이 줄어들고 진료에 대한 평판이 좋아집니다. 클리닉은 진정으로 독특한 환자 경험을 광고할 수 있습니다."

RTsafe와 3D Systems는 신경외과 및 정형외과와 같은 다른 의료 분야에 PseudoPatient와 같은 환자 맞춤형 모델을 사용하는 등 미래를 내다보며 혁신을 위한 새로운 가능성을 계속 모색하고 있습니다.

RTsafe와 3D Systems의 협력은 적층 제조가 암 치료를 발전시킬 수 있는 놀라운 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다. RTsafe와 같은 의료 회사는 전문 지식과 경험을 통합함으로써 AM 기술을 활용하여 PseudoPatient와 같은 혁신적이고 생명을 구하는 치료법을 개발하고 모든 환자에게 더 나은 품질의 치료를 제공할 수 있습니다.

결과

더 나은 치료 결과를 위한 맞춤형 팬텀

향상된 개인화

혁신적인 AM 재료 및 프린터 사용

PseudoPatient는 전례 없는 수준의 환자별 개인화를 가능하게 하여 매우 복잡한 두개골 시술에 대한 정밀도와 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

PseudoPatient는 현재 15-18%에 달하는 전 세계 뇌 방사선 수술에 대한 공식 감사의 실패율을 줄이기 위해 치료 체인 전반에 걸쳐 불확실성을 최소화합니다.

사용기술

Projet 7000

종류 플라스틱

제작크기 380 x 380 x 250 mm

정밀도 25.4mm 기준 +0.025~0.05mm

적층두께 0.05 - 0.1 mm

재료 PP/초강력 플라스틱/유사 ABS/유리 합성 나일론/투명 플라스틱/레진/투명 레진/투명 내열성 레진/주조 가능 레진

서포트 재료 없음

용도 생산, 원형제작

장비크기 186 x 98 x 207 cm

- 빠르고 쉬운 소재 전환

- 단일 소스 솔루션(3D 프린터, 소재 및 소프트웨어용)

- 사용 편의성, 직관적인 워크플로

- 사출 성형의 정확도를 충족하며 CNC와 비견되는 수준

- 낭비되는 소재 절감

MJP 2500/2500 Plus

제작크기 294 x 211 x 144 mm

정밀도 25.4mm 기준 +0.025~0.05mm

적층두께 0.032 mm

재료 유사 고무/PP/고내열성 나일론/유사 ABS/의료용 플라스틱/경질 플라스틱/주조 가능 플라스틱/반투명 플라스틱

서포트 재료 있음

용도 생산, 원형제작

장비크기 140 x 93 x 132 cm

- 파일에서 부품 완성까지 높은 처리량을 통해 더욱 빨리 부품 생산

- 신뢰할 수 있는 높은 충실도의 부품

- 날카로운 에지와 정교한 피처 정의

- 효과적인 서포트 제거를 통해 자유롭게 기하형상 제작 가능

- 다양한 응용 분야를 위한 고성능 다중소재 복합 기능 사용

SLA 기계는 2024 NASCAR Ford Mustang Dark Horse의 성공적인 풍동 제출 테스트를 가능하게 합니다.

STEWART-HAAS RACING은 풍동 테스트를 위한 실물 크기 차체 패널을 생산하기 위해 3D SYSTEMS SLA 3D 프린터를 사용합니다.

과제

Stewart-Haas Racing의 공기역학 엔지니어링 팀과 다른 NASCAR Ford 레이스 팀은 새로운 2024 NASCAR Ford Mustang Dark Horse에 가장 적합한 공기역학적 모양을 결정하기 위해 수백 가지의 다양한 차체 패널 모양을 테스트할 방법이 필요했습니다. 이 NASCAR 제출 프로젝트에는 수개월에 걸쳐 수많은 본격적인 풍동 테스트가 포함되었습니다. 실물 크기의 풍동 테스트는 비용이 많이 들기 때문에 각 테스트 세션 동안 수십 개의 서로 다른 차체 패널 모양을 테스트할 수 있는 가장 효율적인 방법은 무엇입니까?

해결책

새로운 경주용 차체 모양을 NASCAR에 제출할 때 Ford 경주 팀은 NASCAR에서 결정한 특정 공기역학 계수 사양을 충족해야 했습니다. 프로젝트가 끝나면 제출되는 차체의 본격적인 풍동 테스트를 통해 이상적으로 달성됩니다. 최종 제출 테스트가 성공하기 위해서는 다음과 같은 개발 프로세스가 진행되었습니다.

1. 차체 패널 쉐이프는 CFD 소프트웨어를 사용하여 테스트됩니다.

CFD(Computational Fluid Dynamics) 분석가는 CAD 소프트웨어에서 여러 차체 패널 형상 개념을 설계합니다. 이러한 개념은 경주용 자동차의 공기역학적 성능을 잠재적으로 향상시킬 수 있는 다양한 모양을 나타냅니다. 그런 다음 이러한 표면 모형은 가상 풍동을 나타내는 CFD 소프트웨어를 사용하여 처리되어 이러한 표면 모형의 공기역학적 계수를 테스트합니다. 결과를 분석하고 양호한 성능 잠재력을 보여주는 개념을 본격적인 풍동에서 테스트할 개념으로 식별합니다.

 

 

 

 

 

2. 3D 인쇄를 위해 CFD 표면을 솔리드 CAD 모델로 변환할 수 있습니다.

그런 다음 설계 엔지니어는 CFD 곡면 모형을 3D 인쇄가 가능한 솔리드 CAD 모형으로 변환합니다. 솔리드 곡면 모형은 인쇄 및 조립될 때 원래 CFD 곡면 모형의 모양을 나타내는 적절한 크기의 타일로 나뉩니다. 이 타일은 풍동에서 테스트할 실물 크기 자동차의 섀시 서브 프레임에 부착되도록 설계되었습니다.

 

 

3. 3D Systems의 SLA 프린터를 사용하여 부품을 프린트할 수 있습니다.

그런 다음 이러한 솔리드 CAD 모델은 Stewart-Haas Racing에서 내부적으로 3D 프린팅, 미시간주 디어본에 있는 Ford의 적층 제조 센터 또는 외부 프린팅 서비스로 보내집니다. 그런 다음 3D 프린팅 기술자는 3D Systems의 3D Sprint® 소프트웨어에서 CAD 모델의 방향을 지정하여 프린팅이 필요한 방식으로 배치합니다. 인쇄 시간을 최소화하고, 인쇄 품질을 최대화하고, 빌드 플랫폼당 부품 수량을 최대화하도록 파일의 방향을 지정할 수 있습니다. 3D Systems의 3D Sprint 소프트웨어는 직관적으로 사용할 수 있으며 기술자가 프린트할 CAD 모델을 빠르게 설정할 수 있습니다.

 

 

 

그런 다음 결과 파일을 ProX 800, SLA 기계로 전송하여 원하는 재료로 부품을 빠르고 정확하게 프린팅할 수 있습니다. 3D Systems는 다양한 소재를 제공하며, 그 중 일부는 풍동 테스트용 부품 프린팅을 위해 특별히 개발되었습니다. 그 결과 풍동 테스트에 필수적인 매끄러운 표면 마감을 가진 부품이 생성됩니다. 이와 같은 제출 프로젝트의 경우 수백 개의 대형 부품을 인쇄하는 것이 일반적입니다. 3D Systems의 SLA 기계의 신뢰성은 이렇게 많은 부품을 프린팅할 때 매우 중요합니다. 이러한 부품은 풍동에서 테스트하기 위해 적시에 인쇄되는 경우가 많으므로 SLA 기계를 신뢰할 수 있는 것이 중요합니다. 3D Systems SLA 기계는 최소한의 유지 보수로 24/7 연중무휴로 부품을 프린트할 수 있는 주력 장비입니다.

 

 

 

4. 3D 프린팅된 부품을 터널 테스트 차량에 조립합니다.

그런 다음 3D 프린팅 부품을 실물 크기 자동차의 하부 구조에 고정할 수 있습니다. 이러한 방식으로 전체 차체 모양은 이러한 3D 프린팅 타일로 정의할 수 있습니다. 그런 다음 결과 본체 형상을 3D 스캔하여 3D 프린팅된 형상이 원본 CFD 표면 파일 형상과 같은지 확인할 수 있습니다.

 

 

 

5. 자동차는 풍동에서 테스트됩니다.

차량이 풍동에서 테스트될 때 개발 중인 다양한 개념을 테스트하기 위해 추가로 3D 프린팅 타일을 차량에 추가하거나 제거할 수 있습니다. 각 "실행"은 테스트 중인 개념을 나타내며 결과 공기역학적 계수가 기록 및 분석됩니다. 일부 개념은 차체의 공기역학적 성능을 향상시키고 일부는 그렇지 않습니다. 이러한 방식으로 공기역학 엔지니어는 차체의 모양을 최적화하여 향후 레이스 트랙에서 최고의 성능을 발휘할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

6. 차량이 제출을 위한 공기역학 계수 사양을 충족할 때까지 1-5단계를 반복합니다.

수개월이 지나고, 많은 프린팅 부품과 많은 풍동 테스트를 거친 후, 차량은 NASCAR와 함께 최종 제출 풍동 테스트를 위한 준비가 되었습니다. 이번 제출 테스트에서는 차체 패널 형상이 공기역학적 계수 사양을 통과하면 차체 형상이 2024 NASCAR 포드 머스탱 다크호스의 최종 경주용 자동차 차체 형상으로 NASCAR에 제출됩니다.

7. 생산 차체 패널을 생산합니다.

그런 다음 설계 엔지니어는 최종 제출 본체 형상을 나타내는 솔리드 CAD 모델을 생산을 위한 최종 본체 패널 크기인 CAD 표면으로 변환합니다. 그런 다음 이 생산 파일은 2024년 레이싱 시즌 동안 레이싱에 사용될 탄소 섬유 차체 패널을 생산하기 위해 다양한 탄소 섬유 공급업체로 전송됩니다.

3D Systems의 3D Sprint 소프트웨어 및 3D 프린팅 SLA 기계는 이와 같은 제출 프로젝트를 성공적으로 완료하는 데 적합한 도구입니다. 

이러한 도구와 사용 된 개발 프로세스는 2024 년 생산 자동차처럼 보이지만 Ford 팀의 경주 용 자동차가 경주와 NASCAR Cup Series 챔피언십에서 우승 할 수있는 공기 역학적 성능을 갖춘 Ford Mustang Dark Horse 경주용 자동차 차체를 생산하였습니다!