적층 가공을 위한 설계 방법

2023년 2월 01일 | 읽기 시간: 4 분

적층 제조가 부품과 구성 요소를 만드는 방식에 혁신을 가져온 것처럼, 제품 디자인을 바라보는 관점도 완전히 바뀌었습니다. 이 새로운 접근 방식이 산업용 3D 프린팅 프로세스의 필수 요소인 방법과 어떤 디자인 툴을 사용할 수 있는지 알아보세요.

산업용 3D 프린팅을 위한 설계 최적화

모든 적층 제조 프로젝트는 설계에서 시작됩니다. 이 단계는 부품의 최종 사용자 애플리케이션부터 제작 비용에 이르기까지 최종 제품의 모든 측면에 영향을 미칩니다. 

3D 프린팅은 기존 제조업의 한계를 뛰어넘는 기술로서, 성공적인 3D 프린팅 설계를 위해서는 이와 유사한 혁신적인 접근 방식이 필요합니다. 이를 위해서는 설계와 생산에 대한 사고방식의 패러다임 전환이 필요하며, 이것이 바로 3D 프린팅 디자이너 자격증 프로그램에 등록하는 학생들에게 가르치고자 하는 목표입니다.

더 가볍고 성능이 우수하며 잠재적으로 더 저렴하게 생산할 수 있는 부품과 제품을 만드는 것은 적층 가공의 주요 장점으로 꼽힙니다. 하지만 제조 설계에 대한 이해가 전통적인 방식에 뿌리를 두고 있다면 이러한 가능성을 쉽게 실현할 수 없습니다. 따라서 유니티의 프로그램은 디자이너에게 새로운 관점, 즉 '적층적 사고'라는 사고방식을 제공하는 것을 목표로 합니다.
 

적층 제조 설계의 이점

적층 가공과 디자인을 통해 디자이너가 달성할 수 있는 최종 목표를 살펴보겠습니다.

부품 통합

3D 프린팅을 사용하면 이전에는 수십 개, 심지어 수백 개의 작은 부품으로 구성되었던 부품을 훨씬 적은 수의 부품으로 생산할 수 있는 기회를 찾을 수 있습니다. 이는 제조업체에게 다양한 잠재적 이점을 제공합니다:

• 부품 수가 적다는 것은 여러 구성 요소로 이루어진 복잡한 어셈블리를 단순화할 수 있다는 의미이며, 이는 시간과 비용이 많이 소요될 수 있습니다.

• 조립 공정과 품질 관리를 줄일 수 있어 생산 비용을 절감할 수 있습니다.

• 함께 작동해야 하는 부품이 적다는 것은 잠재적인 장애 지점이 적다는 것을 의미합니다.

• 무게를 줄이면 성능과 효율성이 향상될 수 있습니다.

대량 사용자 지정

적층 가공으로 제작된 제품은 규모가 크든 작든 매우 구체적인 기준을 충족하도록 고유하게 설계할 수 있습니다. 맞춤형 제품은 최종 사용자의 요구 사항에 맞게 조정한 다음 필요한 만큼의 반복 횟수만큼 정확하게 복제할 수 있습니다. 이는 대량 생산에 있어 항상 중요한 요소인 비용과 생산 시간에 거의 영향을 미치지 않고 달성할 수 있습니다.

그 좋은 예가 바로 안경과 안경테의 3D 프린팅으로, EOS는 이 분야에서 상당한 경험을 가지고 있습니다. EOS는 적층 설계 및 제조 기술을 사용하여 각자의 목표를 달성하기 위해 YOU MAWO 및 Hoet과 같은 브랜드와 협력해 왔습니다. 이 분야의 고객을 위한 디자인 브리핑은 독특한 스타일을 만들고 더 잘 맞는 안경을 모델링하는 것부터 생산 비용이나 탄소 발자국을 줄이는 것까지 매우 구체적인 목표에 중점을 두고 있습니다.

이러한 목표를 달성하려면 디자이너는 다른 사고방식으로 도전에 접근해야 하며, 뺄셈이 아닌 덧셈으로 생각해야 합니다.

적층 제조 전용 설계 도구

Pro/ENGINEER, Catia, Siemens NX(이전의 Unigraphics)와 같은 기존의 CAD(컴퓨터 지원 설계) 도구는 감산식 제조를 염두에 두고 만들어졌습니다. 이러한 유형의 설계 도구는 예를 들어 블록에 구멍을 만들고자 할 때 블록에 구멍을 뚫는 방식을 취합니다.

이는 덧셈의 관점에서 구멍을 만드는 방법과는 완전히 반대입니다. 적층적으로 생각하고 설계한다는 것은 블록에 구멍을 뚫는 것이 아니라 구멍 주위에 블록을 만드는 것을 의미합니다. 기존의 CAD 툴은 감산 제조를 위한 설계에는 적합하지만 적층 제조에는 적합하지 않습니다.

따라서 설계자가 다양한 방식으로 부품을 제작할 수 있는 새로운 전문 적층 CAD 프로그램이 필요해졌습니다. 가장 효과적인 소프트웨어 패키지 세 가지로는 nTopology, Altair, Synera가 있습니다.

n토폴로지

이 프로그램은 개별 컴포넌트에서 격자 및 메시 내보내기 기능을 추가하여 엔드투엔드 워크플로를 생성하는 데 탁월합니다. 개발 프로세스에 시뮬레이션 및 데이터 기반 설계를 도입하여 보다 효율적인 부품을 보다 효과적으로 제작할 수 있는 기능을 제공합니다.

Altair

성능과 생산에 최적화된 기능 설계를 위해 Altair를 사용하면 토폴로지 최적화 및 제조 시뮬레이션 제안을 기반으로 설계할 수 있습니다. 또한 제조 가능성을 검증하고 부품 형상, 방향 및 서포트에 필요한 변경 사항을 도입할 수 있습니다.

Synera

Synera는 시뮬레이션을 설정하고, 경량 설계를 달성하고, 격자 구조를 설계에 통합하는 데 이상적인 소프트웨어입니다. 또한 설계 비용을 추정하고 최적화하는 데 사용할 수 있는 도구와 구조 최적화 기능을 지원합니다.

적층 제조 설계 자격증 프로그램에서는 학습자에게 이 세 가지 도구 중 원하는 도구에 대한 집중 교육을 선택할 수 있도록 하는데, 이는 각 도구가 적층 설계의 주요 측면에 대해 서로 다른 기회를 제공하기 때문입니다. 프로그램의 일부로 포함된 전문가 지도와 경험을 통해 수강생은 모든 적층 디자인 팀에 도움이 되는 기술과 지식을 습득할 수 있습니다.

의도가 있는 디자인

적층 가공을 통해 디자이너는 프로젝트의 원하는 결과물에 진정으로 집중하고 창의적인 응용을 통해 이를 달성할 수 있는 혁신적인 방법을 찾을 수 있습니다. 이는 다양한 형태로 나타날 수 있습니다:

• 비용 대비 설계: 자재, 폐기물 및 프로세스를 더 잘 관리하여 생산 비용을 절감합니다.

• 기능을 위한 디자인: 적층 설계를 통해 경량화를 통한 성능 또는 품질 향상, 새로운 구조 유형 찾기 또는 다양한 재료 사용 등이 모두 가능합니다.

• 제너레이티브 디자인: 소프트웨어와 계산 알고리즘을 사용하여 고성능 지오메트리를 생성, 테스트 및 다듬을 수 있습니다.

• 환경을 위한 디자인: 적층 설계 방법을 사용하여 탄소 발자국과 폐기물 감소에 집중하고 보다 친환경적인 소재의 적용을 모색합니다.

적층 가공을 통해 디자인과 생산의 경계를 허물 수 있으므로 기존의 디자인 접근 방식을 뒤집는 기회를 찾을 수 있는 이상적인 매개체입니다. 그렇기 때문에 유니티는 학습자들에게 완전히 다른 관점에서 문제를 바라볼 수 있도록 사고방식을 전환하는 방법을 가르치고, 적층 디자인을 위해 특별히 제작된 도구를 사용하여 이러한 솔루션을 구현할 수 있는 기술을 제공합니다.

적층 가공 디자인 자격증 프로그램을 통해 진정한 적층 가공 디자이너가 되기 위해 필요한 기술을 개발할 수 있습니다. 온라인 학습 세션, 라이브 웨비나 및 실습 과제 연습을 통해 고급 디자인 기술을 연마하고 적층적 사고를 훈련할 수 있습니다.