래피드 프로토 타이핑 기술

래피드 프로토 타이핑 기술

RPM (RapidPrototypingManufacturing) 기술이라고도 하는 rpm (rapidprototypingmanufacturing) 기술은 1980 년대 후반에 탄생한 것으로, 재료 누적법을 기반으로 한 첨단 제조 기술로, 최근 20 년 동안 제조 분야의 중대한 성과로 여겨진다. 기계 공학, CAD, 리버스 엔지니어링 기술, 계층형 제조 기술, 수치 제어 기술, 재료 과학, 레이저 기술을 결합하여 설계 아이디어를 특정 기능을 갖춘 원형 또는 직접 제조 부품으로 자동, 직접, 빠르고 정확하게 변환하여 부품 원형 제작, 새로운 설계 아이디어의 검증 등에 효율적이고 저렴한 구현 수단을 제공합니다. 즉, rapid prototyping 기술은 3D CAD 의 데이터를 이용하여 rapid prototyping 기계를 통해 한 층의 재료를 솔리드 원형으로 쌓는 것입니다.

래피드 프로토 타이핑 기술의 특징

(1) 시제품 제조에 사용되는 재료는 제한되지 않으며, 각종 금속과 비금속 재료를 모두 사용할 수 있다.

(2) 프로토 타입 복제, 높은 호환성;

(3) 제조 공정은 제조 원형의 형상과 무관하며 복잡한 서피스를 가공할 때 더욱 우월합니다.

(4) 가공주기가 짧고, 원가가 낮고, 비용은 제품 복잡성과 무관하며, 일반 간접비는 50 을 낮추고, 가공주기는 70 이상을 절약한다.

(5) 고도로 기술적 인 통합으로 설계 및 제조 통합이 가능합니다.

RP 기술 생성 배경

(1) 글로벌 시장 통합이 형성되면서 제조업 경쟁이 치열해지면서 제품 개발 속도가 점점 더 주요 갈등이 되고 있다. 이런 상황에서 자주적으로 빠른 제품 개발 (빠른 설계와 빠른 금형) 의 능력 (주기와 비용) 이 제조업의 글로벌 경쟁의 근간이 되고 있다.

(2) 제조업은 날로 변화하는 사용자 요구를 충족시키기 위해 제조 기술이 비교적 융통성이 있어야 하며, 제품 비용을 늘리지 않고 소량 또는 단품으로 생산할 수 있어야 한다. 따라서 제품의 개발 속도와 제조 기술의 유연성은 매우 중요하다.

(3) 기술 발전의 관점에서, 컴퓨터 과학, CAD 기술, 재료 과학, 레이저 기술의 발전과 보급은 새로운 제조 기술의 출현을 위한 기술적 물질적 토대를 마련했다.

RP 기술 기본 원칙

래피드 프로토타이핑 기술은 컴퓨터 제어 하에 이산적이고 쌓인 원칙에 따라 여러 가지 방법으로 재료를 쌓고 최종적으로 부품의 성형과 제조를 완성하는 기술이다.

1, 성형 관점에서 부품을 볼 수 있습니까? 점? 아니면? 얼굴? 겹칩니다. CAD 전자 모델에서 별도로 얻을 수 있습니까? 점? 아니면? 얼굴? 형상 정보, 그리고 성형 프로세스 매개변수 정보와 결합하여 재질이 규칙적이고 정확하게 점에서 면으로, 면에서 바디까지 부품을 쌓는 것을 제어합니다.

2, 제조 관점에서 볼 때, CAD 모델링에 따라 부품의 3D 형상 정보를 생성하고, 다차원 시스템을 제어하며, 레이저 빔 또는 기타 방법을 통해 재질을 레이어별로 스택하여 원형 또는 부품을 형성합니다.

RP 기술 유형

최근 10 여 년간 글로벌 시장 통합이 형성되면서 제조업의 경쟁이 치열해졌다. 특히 컴퓨터 기술의 급속한 보편화와 CAD/CAM 기술의 광범위한 응용으로 RP 기술은 매우 빠른 속도로 발전하여 강한 생명력과 광범위한 응용 전망을 보이고 있다. 빠른 성형 기술은 지금까지 그 기술의 고집성, 유연성, 고속성으로 급속히 발전하였다. 현재, 빠른 성형의 공정 방법은 이미 수십 가지가 있는데, 그중 주요 공예는 네 가지 기본 유형, 즉 광경화 성형법, 층층 솔리드 제조법, 선택적 레이저 소결법, 용융 퇴적 제조법이 있다.

1. 광경 화성 성형

SLA(StereolithographyApparatus) 공정은 광조형, 입체 리소그래피 및 입체 인쇄라고도 하며, 이 공예의 특징은 원형의 정확도가 높고, 부품 강도와 경도가 우수하며, 모양이 특히 복잡한 빈 부품을 만들 수 있고, 생산된 모형은 유연하며, 자유롭게 분해할 수 있으며, 간접 몰딩에 이상적인 방법이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 단점은 지지가 필요하다는 점이다. 수지 수축은 정확도가 떨어지고, 또 광경화수지는 독성이 있어 친환경 제조 트렌드에 맞지 않는다는 점이다.

2. 계층형 개체 제조

LOM (Laminatedobjectmanufacturing) 프로세스 또는 적층 솔리드 제조라고 하는 프로세스 원리는 부품 레이어 형상 정보에 따라 호일과 종이 등을 절단하여 결과 레이어를 3D 솔리드로 접착하는 것입니다. 그 과정은 우선 호일을 깔고 CO 를 이용해 컴퓨터 제어하에 이 층의 윤곽을 잘라내고, 부품이 아닌 부분은 모두 잘게 썰어 쉽게 제거할 수 있도록 하는 것이다. 이 층이 완성되면 호일을 한 층 더 깔고 롤러로 눌러 가열하여 접착제를 경화시켜 새로 깔은 층이 이미 형체에 단단히 붙게 한 다음, 그 층의 윤곽을 잘라서 가공이 완료될 때까지 반복한다. 마지막으로 잘게 썬 부분을 제거하여 완전한 부품을 얻는다. 이 공예의 특징은 업무가 믿을 만하고, 모형 지지성이 좋고, 원가가 낮고, 효율이 높다는 것이다. 단점은 전후 처리가 시간이 많이 걸리고 빈 프레임 멤버를 만들 수 없다는 것입니다.

3. 선택적 레이저 소결

SLS(SelectiveLaserSintering) 공정으로, 일반적으로 사용되는 재료에는 금속, 세라믹, ABS 플라스틱 등의 재료가 있는 분말이 성형 재료로 사용됩니다. 그 과정은 먼저 작업대에 분말을 깔고, 컴퓨터 제어 하에 레이저 빔으로 선택적으로 소결시켜 (부품의 빈 부분은 소결되지 않고 여전히 분말 재료임) 소결된 부분이 굳어 부품의 솔리드 부분을 형성하는 것이다. 한 층이 완료된 후 다음 층으로 진행하면 새 층은 그 이전 층과 단단히 함께 소결됩니다. 모두 소결된 후 여분의 분말을 제거하면 소결된 부품을 얻을 수 있다. 이 공예는 재료 적응면이 넓어 플라스틱 부품뿐만 아니라 도자기 금속 왁스 등 재료의 부품도 만들 수 있는 것이 특징이다. 조형 정밀도가 높고 프로토타입 강도가 높기 때문에 샘플을 사용하여 기능 실험이나 조립 시뮬레이션을 수행할 수 있습니다.

용융 증착 성형

Fdm (fuseddepositionmanufacturing) 프로세스는 퓨즈 증착 제조라고도 하며, 히터의 압출 헤드를 통해 액체로 용해되는 열가소성 성형 재료 와이어를 재료로 하는 프로세스입니다. 컴퓨터 제어 압출 헤드는 부품의 각 단면을 따라 윤곽이 정확하게 움직이므로 용융된 열가소성 재질 와이어가 노즐을 통해 돌출되어 제작된 부품을 덮습니다 그런 다음 스쿼시 헤드는 축을 따라 약간 위쪽으로 이동하여 다음 재질 층을 만듭니다. 이렇게 하면 솔리드 모델 또는 부품이 맨 아래에서 맨 위까지 레이어별로 스택됩니다. 이 공정은 사용, 유지 관리가 간단하고, 비용이 저렴하며, 속도가 빠르며, 일반 복잡도 원형은 몇 시간 만에 성형할 수 있고 오염이 없는 것이 특징이다.

위에서 언급한 네 가지 가장 익숙한 기술 외에도 3D 인쇄 기술, 광 차폐 공정, 직접 셸 방법, 직접 소결 기술, 홀로그램 간섭 제조 등 많은 기술들이 실용화되었습니다.

RP 기술 애플리케이션

RP 기술의 응용 수준을 지속적으로 높이는 것은 RP 기술의 발전을 촉진하는 중요한 측면이다.

현재, rapid prototyping 기술은 산업 모델링, 기계 제조, 항공 우주, 군사, 건축, 영화, 가전 제품, 경공, 의학, 고고학, 문화 예술, 조각, 보석 및 기타 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그리고 이 기술 자체가 발전함에 따라 그 응용 분야는 계속 확장될 것이다. RP 기술의 실제 적용은 주로

(1) 신제품 모델링 설계 과정에서 신속한 성형 기술을 적용하여 산업 제품의 설계 개발자를 위한 새로운 제품 개발 모델을 구축했습니다. RP 기술을 사용하면 설계 아이디어를 특정 기능을 갖춘 물리적 모델 (샘플) 으로 빠르고 직접적이며 정확하게 변환할 수 있어 개발 주기를 단축하고 개발 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 치열한 시장 경쟁에서 우위를 점할 수 있습니다.

(2) 기계 제조 분야에서의 응용은 RP 기술 자체의 특성으로 인해 기계 제조 분야에서 광범위하게 응용되어 단일, 소량 금속 부품 제조에 많이 사용된다. 단일 생산 또는 50 개 미만의 소량만 필요하기 때문에 일반적으로 RP 기술을 사용하여 직접 성형할 수 있으며, 비용이 낮고 주기가 짧습니다.

(3) 빠른 금형 제조 전통적인 금형 생산 시간이 길고 비용이 많이 든다. 래피드 프로토 타이핑 기술과 기존의 금형 제조 기술을 결합하면 금형 제조 개발 주기를 크게 단축하고 생산성을 높일 수 있으며 금형 설계 및 제조 취약점을 해결할 수 있는 효과적인 방법입니다. 금형 제조에 래피드 프로토 타이핑 기술을 적용하는 것은 직접 몰드와 간접 몰딩의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 직접 몰딩이란 RP 기술을 사용하여 금형을 직접 스택하여 제조하는 것을 의미하며 간접 몰딩은 먼저 래피드 프로토 타이핑 부품을 만든 다음 부품에서 필요한 몰드를 복사하는 것입니다.

(4) 의학 분야에서의 응용은 최근 몇 년 동안 RP 기술에 대한 의학 분야에 대한 응용연구가 비교적 많았다. 의료 영상 데이터를 바탕으로 RP 기술을 이용하여 인체 장기 모델을 만드는 것은 외과수술에 큰 응용 가치가 있다.

(5) 문화예술 분야에서의 응용은 문화예술 분야에서 빠른 성형제조 기술이 예술 창작, 문화재 복제, 디지털 조각 등에 많이 사용된다.

(6) 항공 우주 기술 분야의 응용은 항공 우주 분야에서 공기역학 지상 시뮬레이션 실험 (즉, 풍동 실험) 이 설계 성능이 선진적인 천지 왕복 시스템 (즉, 우주 왕복선) 에 없어서는 안 될 중요한 부분이다. 이 실험에 사용된 모델은 모양이 복잡하고 정확도가 높으며 유선형 특성이 있으며 RP 기술을 사용하여 CAD 모델에 따라 RP 장치에 의해 솔리드 모델이 자동으로 완료되므로 모델 품질을 보장할 수 있습니다.

(7) 가전제품 업계의 응용은 현재 국내 가전업계에서 빠른 성형시스템이 크게 보급되고 응용되어 많은 가전제품 회사들이 국내 선두에 서게 되었다. 예를 들면: 광동의 아름다움, 화보, 코롱; 장쑤 Chunlan, 작은 백조; 청도의 하이얼 등은 연이어 고속 성형 시스템을 채택하여 신제품을 개발해 좋은 효과를 거두었다. 래피드 프로토 타이핑 기술은 널리 사용되고 있으며 래피드 프로토 타이핑 제조 기술이 지속적으로 성숙되고 개선됨에 따라 점점 더 많은 분야에서 대중화되고 적용될 것이라고 믿을 수 있습니다.

래피드 프로토 타이핑 기술 개발 방향

RP 기술의 현재 연구 및 응용 현황을 보면 신속한 성형 기술의 추가 연구 및 개발 작업에는

(1) 저비용, 성형, 변형, 강도, 내구성, 오염이 없는 성형 재질 등 성능이 좋은 신속한 성형 재질을 개발합니다.

(2) RP 시스템의 처리 속도를 높이고 병렬 제조 공정을 개척하는 방법.

(3) 래피드 프로토 타이핑 시스템의 신뢰성을 향상시키고 생산성을 높이며 대형 부품 생산 능력을 향상시키고 장비 구조를 최적화하며 특히 성형 부품의 정확도, 표면 품질, 역학 및 물리적 특성을 향상시켜 금형 가공 및 기능 실험의 기초를 제공합니다.

(4) rapid prototyping 고성능 RPM 소프트웨어 개발.

데이터 처리 속도와 정확도를 높이고 CAD 원시 데이터의 직접 슬라이스를 활용하는 방법을 연구하여 STL 형식 변환 및 슬라이스 처리로 인한 정밀도 손실을 줄입니다.

(5) 새로운 성형 에너지 개발.

(6) rapid prototyping 방법 및 공정 개선 및 혁신. 직접 금속 성형 기술은 향후 연구와 응용이 될 것인가? 핫 스팟.

(7) 빠른 성형 기술과 CAD, CAE, RT, CAPP, CAM 및 고정밀 자동 측정, 리버스 엔지니어링과의 통합 연구를 수행합니다.

(8) 네트워크 서비스의 연구력을 높여 원격 제어를 실현하다.

백만 자동차 구매 보조금