제조에서 전자 상거래에 이르기까지, 효과적인 컨베이어 시스템은 현대 생활의 속도를 빠르게 진화시켰습니다.

1989년에 설립된 Span Tech는 식음료 생산에서 포장 유통, 화장품, 제약 등에 이르기까지 광범위한 산업에서 사용되는 고유하고 맞춤형 컨베이어 시스템의 글로벌 리더로 인정받고 있습니다. 

Span Tech는 지속적인 혁신과 컨베이어 기능에 의미 있는 개선을 도입하기 위해 최선을 다하는 전담 엔지니어 팀을 통해 명성을 쌓고 유지해 왔습니다.

 

 

 

 

Span Tech는경사에서 곡선, 나선형에 이르기까지 모든 크기 및 모션 요구 사항을 충족할 수 있는 내구성 있는 플라스틱 체인 시스템으로 만든 모듈식 컨베이어를 설계 및 제조하였습니다. 

고속 스위치, 나선 및 웨지가 원활하게 작동하는 세계에서 프로토타이핑은 비용 효율적인 개발의 핵심입니다. 아이디어와 테스트 시스템의 흐름을 유지하기 위한 혁신적인 솔루션을 항상 찾고 있는 Span Tech의 소유주인 Bud Layne은 지난 몇 년 동안 3D 프린팅을 회사 개발 프로세스의 일부로 삼았습니다. 

 

사내 역량을 더욱 높이기 위해 Span Tech는 3D 시스템즈 프로젯MJP 2500 플러스, 비지젯아머 (M2G-CL), 비지젯M2R-BK를 설치하였습니다. 

설치 이후 Span Tech는 이러한 3D 프린팅 부품을 사용하여 테스트 시스템 내에서 설계를 검증하여 더 빠르고 더 빈번한 설계 주기를 도입하고 혁신을 높이며 최종 툴링 투자에 대한 신뢰를 높였습니다.

 

 

 

최종 성형 투자에 대한 확신

MJP 시스템을 구입하기 전에 Span Tech는 소형 데스크톱 3D 프린터, 가끔 일회성 3D 프린팅 부품 및 기존 가공을 사용하여 프로토타입을 제작했지만 Layne은 엔지니어가 보다 철저하고 비용 효율적인 개발을 가능하게 하는 더 빠르고 강력한 사내 솔루션에 액세스할 수 있기를 원했습니다. ProJet MJP 2500 Plus 및 VisiJet 소재의 정확도와 재료 특성은 이러한 요구 사항을 충족했으며 Span Tech의 워크플로우에 완벽하게 부합하였습니다.

Span Tech의 최종 컨베이어 시스템은 시스템 내 구성 요소의 배치에 따라 11개에서 12개 부품으로 구성된 사출 성형 플라스틱 어셈블리입니다. 이러한 부품의 프로토타입을 제작하기 위해 Span Tech R&D 엔지니어인 Scott Barbour는 ProJet MJP 2500 Plus에서 전체 크기로 프린트하고 스냅핏, 슬라이딩 커넥터, 샤프트 및 베어링을 포함한 통합 금속 조각과 같은 기능적 기능을 사용하여 최종 제품과 동일하게 조립합니다. 

 

 

 

Span Tech는 ProJet의 제작 플랫폼과 정확성을 활용하여 직경이 50인치 미만이고 두께가 몇 밀리미터에 불과한 가장 큰 부품부터 직경이 50인치 미만이고 두께가 몇 밀리미터에 불과한 가장 작은 부품까지 다양한 부품을 프린트할 수 있습니다. 

(ProJet MJP 2500 Plus는 294 x 211 x 144mm(11.6 x 8.3 x 5.6인치)의 제작 플랫폼을 갖추고 있으며 800 x 900 x 790DPI, 32μ 레이어의 해상도를 제공합니다.)

"ProJet 2500을 사용하면 툴링에 투자하기 전에 시행착오를 거쳐야 하므로 금형 업데이트에 시간과 비용을 소비할 필요가 없습니다"라고 Barbour는 말합니다. "이 11개 또는 12개 부품 각각의 금형은 개당 수천 달러의 비용이 들기 때문에 금형을 만들기 전에 부품 설계를 바로 하면 비용을 크게 절약할 수 있습니다."

 

 

기능 요구 사항에 맞는 재료

Span Tech가 ProJet MJP 2500 Plus를 구입한 큰 동기는 사내 자재 옵션을 확장하기 위해서였습니다. Barbour에 따르면 Span Tech가 사용한 이전 3D 프린팅 솔루션은 올바른 재료 특성을 제공하지 않았으며 시간이 지남에 따라 부서지기 쉽고 깨지기 쉬운 부품을 생산했습니다. 

Span Tech는 ProJet MJP 프린터를 사용하여 두 가지 VisiJet 재료를 사용하여 각각의 장점을 활용하여 프로토타입에 필요한 특성을 만들어냈습니다. 이 프로토타입은 견고한 ABS와 유사한 투명 성능 플라스틱인 VisiJet Armor(M2G-CL)와 고탄성 경질 검은색 플라스틱인 VisiJet M2R-BK를 모두 사용합니다.

"VisiJetArmor는 우리가 사용하던 소재보다 훨씬 강하며 부서지지 않고 부서지지 않습니다."라고 Barbour는 말합니다. 

또한 단단한 검은색 소재가 내구성이 뛰어나고 중량 지지에 좋다고 말합니다: "모든 VisiJet 부품은 CAD 모델에 맞게 인쇄되며 테스트 시스템을 통해 실행하여 설계의 타당성을 평가할 수 있습니다"라고 Barbour는 말합니다.

실제 피드백을 통한 개발 주기 가속화

가장 최근에 Span Tech는 ProJet을 사용하여 새로운 가이드 레일 시스템을 개발하고 있습니다. Barbour에 따르면 이 프린터는 설계 반복을 가속화하고 회사가 일관된 개선을 제공할 수 있도록 하는 데 매우 중요했습니다. 

Span Tech 브래킷은 이동하도록 설계되었으며 접거나 확장할 수 있습니다. 이러한 브래킷의 프로토타입을 만들기 위해 Barbour는 각 부품을 개별적으로 인쇄하고 조립하여 최종 제품이 어떻게 맞는지 파악합니다. 

 

프로토타입 제작 후 예상 클리어런스를 실행할 수 없는 경우 설계를 업데이트하는 것은 SOLIDWORKS에서 CAD 모델을 조정하고 다시 인쇄하는 간단한 작업입니다. 

Barbour는 "모든 것을 설정하고 변경해야 할 사항을 결정하는 여러 주기를 거쳤으므로 각 CAD 파일을 업데이트하고 인쇄한 다음 다시 시도하였습니다. 

가이드 레일 시스템의 경우 Barbour는 최종 성능을 완벽하게 하기 위해 20개 또는 30개의 테스트 부품을 인쇄하였다고 했습니다.

 

 

 

원활한 워크플로로 개발 진행 유지

Span Tech는 CAD 파일에서 3D 프린팅 부품으로 쉽게 전환하고 이전에 경험했던 것보다 더 간소화된 후처리 작업을 제공합니다. 

모든 3D Systems의 플라스틱 프린터에는플라스틱 적층 제조를 위한 3D Sprint 소프트웨어 Barbour는 배우고 학습하기 쉽다고 말합니다: 

"3D Sprint는 직관적이고 사용하기 쉽습니다. 나는 누군가가 나에게 보여줄 시간이 있기 전에 그것을 알아낼 수 있었고, 우리는 인턴을 즉시 훈련시킬 수 있었습니다."

부품이 인쇄되면 ProJet Finisher를 사용한 후처리는 서포트 재료를 녹이는 데 약 1시간의 수동 시간이 소요되며, 그 후 오일이 묻은 초음파 세척기에서 약 20분이 소요됩니다. 

ProJet 피니셔는 3D Systems에서 제공하는 후처리 액세서리로, 부품을 수동으로 스크러빙할 필요가 없습니다. Barbour에 따르면 오일을 사용하면 거의 수정처럼 투명한 VisiJet Armor 부품과 풍부한 검은색의 VisiJet M2R-BK 부품을 얻을 수 있습니다. "초음파 세척기에서 꺼내서 종이 타월로 닦아 내면됩니다."라고 Barbour는 말합니다.

앞으로의 계획

Span Tech가 컨베이어 시스템 어셈블리의 프로토타이핑에 성공함으로써 회사는 제품 라인업을 위한 3D 프린팅의 다른 기회에 대해 생각하게 되었습니다. "이 기능을 사용하는 데 익숙해지면 자신에게 더 잘 맞지만 3D 프린팅으로만 가능한 것을 설계하기 시작합니다"라고 Barbour는 말합니다. Span Tech는 아직 생산에 3D 프린팅을 사용하고 있지는 않지만 프로토타이핑에서 경험한 시간과 비용 절감을 연장하기 위해 3D 프린팅 애플리케이션의 범위를 확장하는 데 노력할 예정입니다.

 

1993년에 설립된 Microfound는 기계 부문의 정밀 로스트 왁스 주조 분야의 이탈리아 리더입니다. 이탈리아 Barco에 본사를 둔 이 파운드리는 산업 전반의 고객과 협력하며 강철 및 특수 합금 부품 납품에서 혁신과 기술 진화를 강조합니다. Microfound는 프로세스, 효율성 및 서비스를 향상시킬 방법을 끊임없이 모색하면서 파운드리 환경에서 흔히 발생하는 시간 및 비용 문제를 해결하기 위해 3D Systems의 왁스 3D 프린팅 기술에 투자했습니다.

Microfound는 3D Systems ProJetMJP 2500 IC 왁스 3D 프린터를 구입함으로써 전반적인 경쟁력을 높이고 고품질 프로토타입 및 사전 제작 시리즈 왁스 패턴을 생산하는 능력을 가속화했습니다.

 

 

 

매몰 주조를 위한 3D 프린팅 솔루션

 

Microfound는 파운드리 환경에서 사용 가능한 3D 프린팅 기술을 연구하면서 많은 회사와 협의하여 옵션을 연구했습니다. 

3D Systems 리셀러인 3DZ와 이야기를 나눈 결과, 3D Systems는 제품의 포괄성과 성능 실적 면에서 두각을 나타냈습니다. "3D Systems는 우리의 생산 공정에 잘 맞는 제품을 제공했으며, 이미 테스트된 첨단 기술의 보안도 제공했습니다"라고 Microfound의 CEO인 Marco Bigliardi는 말합니다.

3D Systems의 디지털 파운드리 솔루션은 매몰 주조 왁스 3D 프린터(회사의 멀티젯 프린팅(MJP) 라인의 일부)와 VisiJet 왁스 재료, 3D Systems 프린터에 포함된 3D Sprint 소프트웨어로 구성됩니다. 

3D Sprint는 파일 준비, 최적화 및 인쇄 프로세스를 용이하게 하는 올인원 적층 제조 소프트웨어입니다. 최종 사용자를 염두에 두고 신중하게 개발된 이 도구 조합을 통해 인베스트먼트 주조 공장은 중간 툴링 없이 디지털 설계를 주조 부품으로 원활하게 전환할 수 있습니다.

ProJet MJP 2500 IC를 구입하기 전에 Microfound는 이 프로세스를 대체 3D 프린팅 기술을 사용하여 왁스 패턴 주입용 금형을 제작하는 회사에 아웃소싱했습니다. 왁스 3D 프린팅을 도입한 이후 Microfound는 패턴 처리 시간을 며칠 단축하는 동시에 우수한 표면 마감과 디테일을 달성할 수 있었습니다. 3D Systems의 VisiJetM2 ICast 소재는 100% RealWax이며 Microfound의 매몰 주조 공정에 완벽하게 통합됩니다: "3D Systems의 프린터 및 소재는 용융 공정과의 호환성을 극대화하여 최종 주조 부품을 얻는 데 걸리는 시간을 크게 단축했습니다"라고 Bigliardi는 말합니다.

 

 

사용 편의성이 높은 고품질 인쇄

 

패턴 생산 시간을 단축하는 것 외에도 3D Systems의 디지털 파운드리 솔루션은 최종 부품 품질을 개선했습니다. "우리는 특정 제품의 표면 품질에 대한 미적 개선을 확실히 발견했으며 정밀 부품으로도 큰 성공을 거두고 있습니다."라고 Bigliardi는 말합니다.

3D Systems의 MJP 기술과 VisiJet RealWax 소재는 엄격한 공차를 유지하는 산업용 주조 패턴을 제공하며 정삭 작업이 적거나 없는 복잡한 정밀 금속 부품을 제조하는 데 이상적입니다. ProJet MJP 2500 IC의 프린트 품질은 Microfoundy가 프로토타입 제작 서비스를 개선하고 가속화하는 데 도움이 되는 것 외에도 파운드리가 특히 시리즈 생산 부품과 동등한 중소 배치의 사전 생산 시리즈 및 제품을 공급하는 능력을 높이는 데 도움이 됩니다.

Microfound는 3D Systems의 디지털 파운드리 솔루션을 원활하게 채택하고 있다고 보고합니다. "프린터는 사용하기가 매우 쉽습니다."라고 Bigliardi는 말합니다. 3D Sprint 소프트웨어의 직관적인 인터페이스와 결합되어 개별 부품 및 제작을 최적화하는 프로세스가 간단하며 더 짧은 시간에 더 높은 품질로 더 많은 부품을 프린트할 수 있습니다. 이는 3D Sprint가 부품의 지지 구조물 배치를 분석 및 최적화하고 제작 플랫폼 내에서 부품의 최적 배치를 보장하는 기능을 통해 가능합니다. "3D Sprint는 매우 직관적이고 사용하기 쉬운 소프트웨어이기 때문에 좋아합니다."라고 Bigliardi는 말합니다.

 

기본적인 워크플로 이점

 

3D Systems의 디지털 파운드리 솔루션을 도입한 이후 Microfound는 이제 프로토타입 제작 서비스를 제공하는 데 있어 더 빠르고 경쟁력이 있으며 더 많은 사전 생산 시리즈 부품을 제공할 수 있습니다. "ProJet MJP 2500 IC를 통해 생산성을 높이고 제품을 다양화할 수 있었습니다." "금형을 제작하지 않고도 고품질의 로스트 왁스 주물을 만들 수 있는 능력은 큰 장점이며 빠르게 우리 운영의 기본 부분이 되었습니다."

"레이저, 마이크로 CNC 및 3D 프린터와 같은 첨단 제조 기술이 삶의 질을 향상시키는 데 도움이 될 새로운 장치의 연구 개발을 촉진하는 데 사용되고 있다는 사실에 큰 자부심을 느낍니다." 

- 마이크 데이비스, 포토맥 포토닉스 운영 부사장 -

줄기 세포는 특수 세포 유형으로 전환 할 수있는 능력으로 인해 의학 연구에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 언젠가 그들은 장기 이식이 필요한 사람들이나 파킨슨 병, 제 1 형 당뇨병 및 심혈관 질환과 같은 질병으로 고통받는 환자에게 재생 가능한 대체 세포 공급원을 제공 할 수 있습니다.

 

 

 

이러한 목표를 달성하기 위해 보스턴 대학은 줄기 세포가 직접 접촉 및 세포 분비 인자를 통해 서로 상호 작용하는 방식을 관리하고 측정하기 위해 통제 된 세포 미세 환경이 필요하다는 것을 발견했습니다. 

이러한 미세 환경에는 매우 정확하고 매우 견고한 부품이 필요했기 때문에 연구원들은 포토맥 포토닉스와 회사의 3D 프린터에 도움을 요청했습니다.

포토맥 포토닉스는마이크로 가공 분야의 선두 주자로서 고객이 미니어처 제품을 개발하고 의료 기기, 전자, 항공 우주 및 자동차와 같은 분야에서 시장에 출시할 수 있도록 지원합니다. 

메릴랜드 주 란햄에 위치한 포토맥의 첨단 시설은 ISO 9001:2008 및 ISO 13485:2003 인증을 받았습니다.

이 프로젝트를 위해 포토맥 포토닉스는 대학에서 요구하는 고해상도 결과물을 제공하기 위해 3D Systems의 ProJet MJP 3D 프린터를 사용하기로 결정했습니다.

ProJet MJP 시리즈는 제작 플랫폼에 분사되는 UV 경화 플라스틱을 사용하며 부품 치수 인치당 0.001-0.002인치의 정확도를 제공합니다. 이 시스템은 제조업체의 요구 사항에 따라 고강도, 유연성 및 ABS와 유사한 특성을 선택할 수 있는 광범위한 재료를 지원합니다.

BU 줄기 세포 미세 환경 프로젝트를 위해 포토맥 포토닉스는 파종된 줄기 세포가 서로에 대해 정의된 배열로 성장하는 특정 패턴인 정밀 스텐실을 제작했습니다. 

BU 연구자들은 여러 가지 다양한 스텐실을 준비함으로써 줄기 세포의 상대적 위치와 근접성이 분화 효율과 분화 된 자손에 어떤 영향을 미치는지 확인하기를 희망합니다.

포토맥 포토닉스의 교육 제조 이니셔티브 내에서 수행된 이 작업은 3D 프린팅 및 고급 마이크로 제조 기술이 혁신적인 새로운 응용 프로그램 및 제품 개발을 주도하는 또 다른 새로운 방법을 보여줍니다. 

운영 부사장 Mike Davis에 따르면 "레이저, 마이크로 CNC 및 3D 프린터와 같은 고급 제조 기술이 삶의 질을 향상시키는 데 도움이 될 새로운 장치의 연구 개발을 촉진하는 데 사용되고 있다는 사실에 큰 자부심을 느낍니다.

포토맥은 3D Systems ProJet MJP 고해상도 3D 프린터를 사용하여 엄격한 공차로 필요한 매우 작고 정밀한 형상을 얻을 수 있었습니다.

3D 프린팅은 잃어버린 팔다리를 대체하기 위해 보철물을 제조하는 공정으로 자주 뉴스에 등장합니다. 

특히 3D 스캐닝과 결합할 때 설계자가 각 환자의 고유한 신체적 요구 사항에 맞게 맞춤화된 보철물을 만들 수 있습니다.

 

 

 

마이크로 제조 솔루션 전문가인 포토맥 포토닉스(Potomac Photonics)에서 팀은 또한 ProJet Multi Jet(MJP) 3D 프린터를 사용하여 소형 이식형 보철물을 마이크로 3D 프린팅하는 고유한 응용 분야를 점점 더 많이 찾고 있습니다. 최근의 한 프로젝트에서 그들은 이경화 질환에 대한 보철물 개발을 돕기 위해 중이의 작은 요소를 만들어 달라는 요청을 받았습니다.

이 프린터는 MultiJet 인쇄 기술을 사용하여 견고하고 내구성이 뛰어난 고품질 플라스틱 부품을 제공하며 32미크론의 작은 레이어 정확도를 제공합니다. 깔끔하고 뛰어난 플랫폼은 사용하기 쉽고 ABS와 같은 플라스틱을 포함한 다양한 재료 선택이 가능합니다. 

반투명, 파란색 및 검은 색 재료; 고강도, 매우 유연하고 매우 견고한 플라스틱을 선택합니다. 따라서 자동차, 항공 우주 및 의료 기기를 포함한 다양한 종류와 크기의 매우 정확한 프로토 타입 및 최종 사용 부품을위한 매우 좋은 플랫폼입니다.

미국 이비인후과 학회에서는 두경부 수술 [AAO-HNS]은 청력은 본질적으로 역동적인 복잡한 과정이라고 하였습니다. 

음파의 진동은 고막에 의해 중이의 세 개의 작은 뼈로 전달됩니다. 일반적으로 등자 뼈라고 하는 등골은 내이액을 움직이게 하여 청각의 감각 과정을 시작합니다.

 

NIH의 국립 청각 장애 및 기타 의사 소통 장애 연구소는 이경화증이 신체 조직의 비정상적인 경화라고 설명합니다. 새로운 뼈 조직의 평생 재생에서 때때로 뼈의 비정상적인 "리모델링"이 발생합니다. 

비정상적인 뼈 리모델링이 등골 주위에 있으면 고정되어 적절한 청력에 필요한 진동을 생성하는 능력을 저해합니다.

AAO-HNS는 전 세계 성인 백인 인구의 10%가 이경화증의 영향을 받고 있다고 추정하고 NIH는 미국 사례 수를 300만 명이 넘습니다. 

약물 치료는 없으며 보청기는 경미한 경우에만 효과가 있으며 대부분의 사람들은 20 대에 진단을 받기 때문에 평생 문제입니다. 결과적으로 보철물 솔루션을 개발하는 것이 중요합니다. 폴란드 바르샤바 공과 대학의 미세 역학 및 포토닉스 연구소의 연구원 인 Monika Kwacz는 등골 절개술 수술의 결과를 연구하여 팀이 새로운 등골 보철물을 개발하게되었습니다. 

 

Monika는 "직관적으로 3D 프린팅이 첫 번째 프로토타이핑을 위한 최고의 기술이라고 생각했습니다. 

장치 형상이 잘 설계되었는지 실험적으로 확인하기 위해 첫 번째 프로토 타입이 필요하며 장치를 측두골에 이식 할 수 있습니다. 

형상이 양호하면 장치의 기계적 작동을 확인합니다. 그러나 장치 형상을 수정해야 하는 경우 3D 프린팅을 통해 CAD 설계 단계에서 쉽게 수정할 수 있습니다."

Monika는 다른 3D 프린팅 프로세스를 시도했지만 등골 설계의 정확한 요구 사항을 충족할 수 없었습니다. 

포토맥은 3D Systems ProJet MJP 고해상도 3D 프린터를 사용하여 엄격한 공차로 필요한 매우 작고 정밀한 형상을 얻을 수 있었습니다. 연못을 건너 유럽으로 운송하는 부분도 처리 시간이 빨랐습니다.

부품의 크기가 작기 때문에 설계가 입증되면 짧은 3D 인쇄 생산 실행도 경제적으로 실행 가능할 수 있습니다. 

포토맥 포토닉스는 Monika와 협력하여 말 그대로 많은 이경화증 환자의 귀에 음악을 가져다 줄 솔루션을 마이크로 3D 프린팅할 것입니다.

새로운 생산 기술이 발전함에 따라 최상의 부품을 제조하는 데 새로운 기술적 과제가 발생합니다. 

종종 계약 제조업체는 수축, 표면 마감 및 반복성과 같은 요소를 이해하기 위해 생산을 처음 시도할 때 새로운 프로세스를 크게 조정해야 합니다. 적층 제조(AM)도 예외는 아니지만 이 생산 방법론에서 이러한 요소를 추적하는 도구는 뒤쳐져 있었지만 조금씩 바뀌고 있습니다.

대부분의 공산품은 수명 주기에서 생산까지 공통 프로세스를 따릅니다. 설계, 제조, 검사는 프로세스, 단계 및 책임을 고려하는 일반화된 방법이며, 각각은 고품질 부품을 생산하는 데 핵심입니다. 제조되는 부품의 복잡성과 특성에 따라 실제 워크플로에는 많은 튜닝 루프와 피드백이 있을 수 있습니다.

 

 

 

다음 워크플로우 예제는 Artec 3DSpace Spider 스캐너와 Geomagic Control X 소프트웨어가 함께 설계, 검증 및 제조 공정의 모든 단계에서 3D 프린팅된 왁스 주조 패턴 및 주조 부품에 대한 전체 형상 캡처 및 분석을 제공한 방법을 보여줍니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Artec 3D Space Spider는 치수 검사를 위해 작은 물체와 복잡한 세부 사항을 정밀하게 캡처하는 데 탁월한 초고해상도 휴대용 3D 스캐너입니다.

 

플러그 앤 플레이 작동을 통해 Space Spider는 복잡한 준비와 광범위한 사용자 교육 없이 물체를 쉽게 스캔하여 고객이 어디서나 부품을 디지털화할 수 있도록 합니다. 

 

Artec 3D의 독점적인 무표적 알고리즘을 통해 스캐너는 물체에 표적을 적용할 필요 없이 모양과 색상만으로 물체를 추적할 수 있습니다.

 

 

Geomagic Control X는 제조를 위한 근본 원인 분석(RCA) 및 수정을 가능하게 하는 산업용 계측 소프트웨어입니다. 

 

3D 스캔 네이티브 소프트웨어인 Geomagic Control X는 휴대용 측정 장치를 갖춘 계측에 이상적인 솔루션입니다. Geomagic Control X를 사용하면 조직의 더 많은 사람들이 어디서나 더 빠르게, 더 자주, 더 완벽하게 측정할 수 있습니다.

전체 솔루션은 복잡한 제조 공정에서 성공적인 생산에 대한 고유한 통찰력을 제공합니다. 그 결과는 어떠하였습니까? 전반적인 최종 부품 품질, 정확도 및 반복성이 크게 향상되었습니다.

 

 

디자인

 

 

이 워크플로 예제에서는 실제 고객 프로젝트를 복제했지만 세부 정보를 일반화했습니다. 이 경우 고객은 전문화 된 자율 주행 경량 차량을 개발하고있었습니다. 

시장 출시 시간을 단축하기 위해 그들은 오늘날 시장에 나와 있는 차량의 다양한 구성 요소와 시스템을 선택하고 결합하여 작동하는 프로토타입을 완성했습니다. 

이 과정에서 그들은 특정 스티어링 너클(각각 하나씩)이 프로젝트에 가치가 있다는 것을 알게 되었고 경량 재료로 추가로 수정하고 제조할 수 있도록 설계를 디지털화하고 캡처해야 했습니다.

 

작업을 시작하기 위해 그들은 원래 주조물을 3D 스캔하고 리버스 엔지니어링했습니다. 그들은 신속한 디지털화를 위해 Artec 3D Space Spider 스캐너를 사용한 다음 고유한 하이브리드 모델링 접근 방식으로 Geomagic Design X에서 부품을 빠르고 정확하게 모델링했습니다. 

일반적으로 고객은 준공(매우 정확) 또는 설계 의도(차원 기반) 모델링 방법을 따릅니다. 하이브리드 모델링 접근 방식은 이러한 두 개념을 결합하여 치수가 지정된 피처와 매우 정확한 NURB 표면이 모두 있는 CAD 솔리드 모델 결과를 제공하는 것으로 구성됩니다. 

이 전략을 사용하여 1.5시간 이내에 모델을 완성하고 피처 기반 CAD로 SOLIDWORKS에 실시간 전송했습니다.

 

 

패턴 제작

 

AM은 수십 년 동안 희생 주조 패턴을 생산하기 위해 항공 우주 및 자동차 응용 분야에서 사용되어 왔습니다. 최근 3D 프린팅의 발전으로 산업 등급 패턴을 왁스 또는 폴리머로 훨씬 저렴한 비용으로 프린팅할 수 있으며, 이는 인베스트먼트 주조 공정에서 원활하게 작동합니다. 3D Systems는 공구가 필요 없는 적층 패턴 제작을 더 많이 분산적으로 채택하고 있으며, 기술의 접근성, 속도, 정밀도가 높아짐에 따라 계속 성장할 것입니다.

재료 증착 또는 후처리에서 열 에너지를 포함하는 모든 적층 공정의 경우 어느 정도의 부품 변형 및 침강이 발생할 수 있습니다. 질량이 크거나 단면적이 큰 부품은 작거나 얇은 부품보다 더 오래 열을 유지합니다.

 

 

 

이러한 지식을 바탕으로 3D Systems는 인쇄물의 최저 비용과 최고 수준의 치수 안정성을 목표로 완전히 단단한 왁스 인쇄 방법과 얇은 쉘/희소 왁스 충전 방법의 두 가지 인쇄 방법을 테스트했습니다. 둘 다 3D Sprint 빌드 클라이언트 소프트웨어로 준비되었으며 왁스 주조 패턴을 생성하는ProJetMJP 2500 IC 3D 프린터에서 인쇄되었습니다. 이전 경험을 통해 인펄스 충전율이 50%인 2mm 쉘은 상대적으로 큰 부품을 인쇄할 때 고품질의 안정적인 부품을 생성한다는 것을 발견했습니다.

후처리 및 냉각 시간 후 동일한 Artec 3D Space Spider 스캐너를 사용하여 두 패턴을 비교적 쉽게 스캔했습니다. 부품의 독특한 모양, 녹색 왁스 색상, 포스트 프로세스의 약간의 둔화 및 미백 효과를 통해 스캐닝 기술자는 Geometry + 텍스처 추적을 사용하여 모델을 부드럽게 캡처할 수 있었습니다.

 

 

Geomagic Control X를 사용하여 3D 스프린트 제작 파일을 직접 가져와 검사 루틴에 맞는 정확한 프린트 방향으로 각 부품을 검사했습니다. 프로세스를 개선하기 위해 대상 부분을 반복적으로 스캔해야 한다는 것을 알고 전체 프로세스 개발 기록을 단일 Geomagic Control X 파일에 유지하면서 하나의 세부 검사 프로젝트를 설정하고 여러 번 복제할 수 있었습니다. 스캔을 완료한 후 각각의 새로운 STL 파일을 Geomagic Control X 프로젝트에 드롭하기만 하면 평가 프로세스가 자동으로 인계되어 고품질의 반복 가능한 보고서가 생성되었습니다.

우리는 일반적으로 가공 오프셋이 있는 모든 영역이 주조 공차 내에 있지만 더 자유로운 형태의 영역은 엄격한 공차 대역 밖의 추세를 나타내는 것을 발견했습니다. 우리는 이것이 큰 단면적이 열을 유지하고 냉각할 때 잠재적으로 모양이 변한다는 우리의 가정과 적절하게 상관관계가 있다고 믿습니다.

이 단계에 대한 포괄적인 분석은 왁스 패턴을 사용한 3D 프린팅이 더 비용 효율적일 뿐만 아니라 후처리 후 치수를 더 잘 준수한다는 결론을 도출하는 데 도움이 되었습니다.

- 재료 사용량이 약 35% 감소했습니다.

- 재료비가 약 27% 절감되었습니다.

- 허용 오차에 대한 전반적인 준수가 약 10% 증가했습니다(3D 비교 사용).

- 솔리드 부품이 공차 임계값을 통과하지 못했습니다.

- 채우기 부품이 공차 임계값을 통과했습니다.

 

실온에서의 장기 치수 안정성은 고체 부분에 비해 향상되었다.

 

 

주조

 

인베스트먼트 주조는 5,000년 전으로 거슬러 올라가는 신뢰할 수 있는 제조 방법론이며 수백 년 전 산업 혁명이 시작된 이래로 글로벌 산업 제조에서 확립되었습니다.

주조 공정은 이제 매우 성숙하고 반복 가능하며 잘 알려져 있으며 내부 부품 결함의 가능성을 줄이는 데 도움이 되는 시뮬레이션 소프트웨어로 덮여 있습니다. 경험이 풍부한 주조 파트너와 최소한의 고객 노력으로 적층 제조 패턴을 제공하고 내부 결함이 없고 일반적으로 주조에 대한 일반적인 공정 허용 오차 기대치를 초과하는 부품을 생산할 수 있습니다.

 

결과 및 공정 반복 테스트에 적극적으로 참여하는 고객은 주조 공정 자체의 안정성으로 인해 부품 형상을 조정할 때 훨씬 더 높은 품질의 출력을 기대할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

수축은 주조 공정의 알려진 결과입니다. 일반적으로 파운드리는 경계 상자에 의해 정의된 부품 크기에 대한 특정 재료의 알려진 수축을 보정하기 위한 몇 가지 지침을 고객에게 제공합니다. 기하학적 복잡성과 물리적 주조 공정으로 인해 복잡해지기 때문에 대부분의 부품에서 불균일한 수축을 보는 것이 일반적입니다. 결과적으로 주조는 일반적으로 느슨한 공차 공정으로 간주 될 수 있습니다.

스티어링 너클의 주조 과정에서 우리는 모델과 재료에 적합한 수축률을 조사했습니다. 주조 시설과 협의한 후 정확한 부품을 생산하기 위해 2% 균일한 스케일을 권장했습니다. 3D 스캐닝과 정밀 스케일 팩터가 최종 부품 정확도에 미칠 수 있는 영향을 조사하기 위해 조언에 따라 스케일 팩터가 2%인 왁스 패턴을 생산하여 주조 공장에 공급했습니다.

 

품질 관리

 

3D Systems는 반환된 주물을 추가로 검사하여 균일한 스케일링 계수가 예상 공차를 준수하는지 확인했습니다. 일반화 된 파운드리 사양에 따라 거의 동일한 크기의 부품에 대해 파트너가 명시한 달성 가능한 정확도 내에 확실히 포함 된 부품을 제공했습니다. 그러나 Geomagic Control X의 횡단면 비교 도구를 사용한 면밀한 검사는 정밀 스케일 팩터를 더 잘 적용하면 완성된 부품의 전반적인 정확도를 의미 있게 향상시킬 수 있는 몇 가지 분명한 영역을 나타냅니다.

 

 

공차가 엄격한 밴드를 사용한 이 단면 실루엣 비교는 외부 테두리를 파란색으로, 내부 테두리를 주황색과 빨간색으로 명확하게 보여줍니다. 외부 프로파일은 실제 부품 경계가 참조 경계 내에 있는 크기 축소 조건을 확인합니다. 내부 프로파일은 중앙 원통 피쳐가 의도한 것보다 치수가 작지만 참조 피쳐의 외부로 나타나는 것을 보여줍니다. 이는 부품의 전체 실루엣 그림자에 배율 차이를 가지며 배율 인수를 늘리고 인쇄하고 다시 캐스팅하여 수정할 수 있음을 나타냅니다.

 

 

이전의 주조 공정 개선 조사는 우리가 적용할 수 있는 권장 표준 값으로부터의 상대적 조정에 대한 통찰력을 제공했습니다. 우리는 X, Y, Z에서 각각 2.2 %, 2.3 % 및 2.7 %의 불균일 한 스케일 팩터를 가진 두 번째 왁스 패턴을 인쇄하여 주조 공장에 공급했습니다.

정밀 보정 패턴에 대한 최종 검사를 통해 패턴-부품 프로세스에 대한 몇 가지 결론을 도출할 수 있었습니다.

- 정밀 스케일 패턴은 파운드리의 기대치를 초과하는 결과를 제공했습니다.

- 스케일 보정 부품의 전체 치수 준수는 약 14% 증가했습니다.

- 정밀도가 증가함에 따라 적어도 하나의 주요 가공 작업을 피할 수 있습니다.

- 전체 부품 생산 비용이 절감되었습니다.

- 일반적으로 기계 작동을 줄이기 위해 더 많은 정밀도를 적용할 수 있는지 확인하려면 향후 분석이 필요합니다.