L) 제품의 3 차원 모형을 작성합니다. RP 시스템은 3D CAD 모델에 의해 직접 제어되므로 먼저 가공되는 가공소재의 3D CAD 모델을 구축해야 합니다. 3d CAD 모델은 Pro/E, I-DEAS, Solid Works, UG 등과 같은 컴퓨터 지원 설계 소프트웨어를 통해 직접 구성할 수 있습니다. ) 또는 기존 제품의 2d 시트를 3d 모형으로 변환하거나 레이저 및 CT 를 통해 제품 솔리드를 스캔하고 점 구름 데이터를 가져온 다음 리버스 엔지니어링을 통해 3d 모형을 작성할 수 있습니다.
2) 3d 모델의 근사 처리. 제품에는 종종 불규칙적인 자유 서피스가 있으므로 후속 데이터 처리를 용이하게 하기 위해 가공하기 전에 모델을 근사화해야 합니다. STL 형식 파일은 간단하고 실용적인 형식으로 래피드 프로토 타이핑 분야의 준 표준 인터페이스 파일이 됩니다. 일련의 작은 삼각형 평면을 사용하여 원본 모델을 근사화합니다. 각 작은 삼각형은 세 개의 정점 좌표와 하나의 법선 벡터로 설명되며, 삼각형의 크기는 정밀도 요구 사항에 따라 선택할 수 있습니다. STL 파일에는 이진 코드와 ASCll 코드의 두 가지 출력 형식이 있습니다. 이진 코드 출력 형식은 ASCII 코드 출력 형식보다 훨씬 적은 공간을 차지하지만 ASCII 코드 출력 형식은 읽고 확인할 수 있습니다. 일반적인 CAD 소프트웨어에는 내보낸 STL 형식 파일을 변환하는 기능이 있습니다.
3) 3d 모형을 슬라이스합니다. 가공된 모델의 특성에 따라 적절한 가공 방향을 선택하고 성형 높이 방향으로 일정한 간격으로 일련의 평면으로 근사화 모델을 절단하여 단면의 프로파일 정보를 추출합니다. 간격은 일반적으로 0.05mm~0.5mm 이며 일반적으로 0. 1mm 입니다. 간격이 짧을수록 성형 정밀도는 높아지지만 성형 시간이 길수록 효율이 낮아지고, 반대로 정밀도는 낮지만 효율성이 높아집니다.
4) 성형 가공. 슬라이스의 프로파일에 따라 컴퓨터 제어 하에 해당 성형 헤드 (레이저 헤드 또는 노즐) 가 프로파일 정보에 따라 스캔 동작을 수행하고 작업대에 재질을 레이어별로 쌓은 다음 각 레이어를 접착하여 원형 제품을 얻습니다.
5) 성형 부품의 후 처리. 성형품을 성형시스템에서 꺼내어 연마, 마감, 코팅 또는 고온로에 넣어 소결시켜 강도를 더욱 높인다. 래피드 프로토 타이핑 기술은 다음과 같은 중요한 특징을 가지고 있습니다.
L) 모든 복잡한 3d 기하학적 솔리드를 만들 수 있습니다. 이산/스택 성형의 원리로 인해 매우 복잡한 3D 제조 프로세스를 2D 프로세스의 오버레이로 단순화하여 복잡한 모양의 부품을 가공할 수 있습니다. 부품이 복잡할수록 RP 기술의 장점이 더욱 두드러집니다. 또한 RP 기술은 기존 방법으로는 제조하기가 어렵거나 불가능한 복잡한 중공과 복잡한 면이 있는 부품에 특히 적합합니다.
2) 신속성. CAD 모델을 수정하거나 재구성하여 새 부품에 대한 설계 및 가공 정보를 얻을 수 있습니다. 부품은 몇 시간에서 수십 시간 안에 제조할 수 있으며 빠른 제조의 두드러진 특징을 가지고 있습니다.
3) 유연성이 높다. 복잡한 제조 프로세스를 완료하기 위해 특별한 고정장치나 도구가 필요하지 않으며 공구, 원형 또는 부품을 신속하게 제조할 수 있습니다.
4) 신속한 원형 기술은 기계 공학이 수년 동안 추구해 온 두 가지 고급 목표인 재료 추출 (가스, 액체, 고체상) 과정과 제조 공정의 통합, 설계 (CAD) 와 제조 (CAM) 의 통합을 실현했다.
5) 리버스 엔지니어링, CAD 기술, 네트워크 기술 및 가상 현실을 결합하여 제품의 신속한 개발을위한 강력한 도구가되었습니다.
따라서 신속한 성형 기술은 제조 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하며 제조업에 중요한 영향을 미칠 것입니다. 래피드 프로토 타이핑 기술 분류;
래피드 프로토 타이핑 기술은 성형 방법에 따라 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 레이저 및 기타 광원 기반 레이저 기술 (예: 스테레오 리소그래피 기계 (SLA), 레이어 솔리드 제조 (LOM), 선택적 레이저 분말 소결 (SLS), 모양 증착 성형 (SDM) 등. 용융 증착 성형 (FDM), 3D 인쇄 (3DP) 및 다상 스프레이 증착 (MJD) 과 같은 스프레이 기술. 좀 더 성숙한 기술을 간단히 소개하겠습니다.
1, SLA(stereolithography Apparatus) 프로세스 SLA 프로세스는 광조형 또는 입체 리소그래피라고도 하며 미국 찰스 훌이 1984 년 특허를 출원했습니다. 1988 미국 3D 시스템사는 세계 최초의 고속 성형기인 상용 샘플 SLA-I 를 출시했습니다. SLA 성형기는 RP 장비 시장의 큰 몫을 차지하고 있다. SLA 기술은 액체 감광성 수지의 광중합 원리를 기반으로 한다. 이 액체 소재는 일정한 파장과 강도의 자외선 조사 하에서 신속하게 광중합 반응이 발생할 수 있으며 분자량이 급격히 증가하고 물질이 액체에서 고체로 변한다. SLA 작동 원리: 액체 탱크에 액체 광경화수지로 가득 찬 레이저 빔으로, 편향경의 작용으로 액체 표면을 스캔하고, 궤적을 스캔하고, 빛을 컴퓨터로 조절할 수 있습니다. 빛이 닿는 곳에 액체가 굳는다. 성형이 시작될 때 작업 플랫폼은 액면 이하의 특정 깊이입니다. 초점 플레어는 컴퓨터의 지시에 따라 액면에서 점별로 스캔, 즉 점별로 경화됩니다. 한 층의 스캔이 완료된 후에도 비추지 않은 영역은 여전히 액체 수지이다. 그런 다음 승강대는 플랫폼을 한 층 떨어뜨리고, 성형된 층은 수지 한 층을 덮는다. 스크레이퍼는 점도가 높은 수지를 평평하게 깎은 다음 다음 층을 스캔합니다. 새 주기의 한 층은 이전 층과 단단히 접착되어 전체 부품이 제조되어 3D 솔리드 모형을 얻을 때까지 반복됩니다. SLA 방법은 현재 래피드 프로토 타이핑 기술 분야에서 가장 많이 연구되고 있으며 기술적으로 가장 성숙한 방법입니다. SLA 공정은 부품 정확도가 높고, 가공 정밀도는 일반적으로 0. 1 mm 에 달하며, 원자재 활용도는 100% 에 가깝습니다. 그러나 이 방법에는 지지가 필요하고 수지 수축으로 정확도가 떨어지고 광경화 수지가 독성이 있는 등 한계가 있다.
2.LOM (적층 개체 제조) 프로세스 LOM 프로세스를 적층 엔티티 제조 또는 계층 엔티티 제조라고 하며 미국 헬리스의 Michael Feygin 이 1986 년에 성공적으로 개발했습니다. LOM 공정은 종이나 플라스틱 박막과 같은 얇은 재질을 사용합니다. 시트 표면에는 미리 핫멜트 접착제 한 층이 칠해져 있다. 기계가공 중에 핫 롤러가 판자를 열압하여 아래 성형된 가공소재에 부착합니다. CO2 레이저를 사용하여 새로 접착된 레이어에서 부품의 프로파일과 가공소재의 외곽선을 절단하고 프로파일과 외곽선 사이의 추가 영역에서 위아래로 정렬된 메쉬를 절단합니다. 레이저 컷아웃이 완료되면 작업대가 성형된 가공소재를 떨어뜨려 스트립 판재에서 분리합니다. 이송 메커니즘은 수신 축과 이송 축을 돌리고, 벨트 이동을 유도하고, 새 레이어를 가공 영역으로 이동합니다. 가공소재 조인트가 가공 평면으로 올라가고 핫 롤러가 열압되어 가공소재 레이어 수가 한 층 증가하고 높이가 재료 두께가 증가합니다. 그런 다음 새 레이어에서 윤곽선을 자릅니다. 부품의 모든 부분이 접착되고 절단될 때까지 이 과정을 반복합니다. 마지막으로, 잘게 썬 여분의 부분을 제거하여 계층적으로 제조된 솔리드 부품을 얻습니다. LOM 프로세스는 시트에서 부품 단면의 프로파일만 절단하면 되며 전체 단면을 스윕할 필요는 없습니다. 따라서 두꺼운 벽 부품은 성형 속도가 더 빠르고 대형 부품을 쉽게 만들 수 있습니다. 과정에서 재료가 상전이되지 않아 뒤틀림을 일으키기 쉽지 않다. 가공소재 외곽선과 횡단면 프로파일 사이의 초과 재료는 머시닝에서 지지되므로 LOM 프로세스에는 지지가 필요하지 않습니다. 단점은 재료 낭비가 심하고 표면 품질이 좋지 않다는 것이다.
3.SLS (선택적 레이저 소결) 공정인 SLS 공정은 선택적 레이저 소결이라고 불리며 미국 텍사스 대학교 오스틴 분교의 C.R.Dechard 가 1989 년에 성공적으로 개발되었습니다. SLS 공예는 분말 재료로 만든 것이다. 재료 분말을 성형물의 윗면에 깔아 평평하게 깎다. 고강도 CO2 레이저로 새로 깔린 새 레이어의 부품 단면을 스캔합니다. 재료 분말은 고강도 레이저 조사 하에서 함께 소결되어 부품의 단면을 얻고 아래 성형된 부품과 연결된다. 단면을 소결할 때, 새로운 재료 가루가 깔려 있고, 아래 단면은 선별적으로 소결된다. 소결된 후 불필요한 분말을 제거한 다음 부품을 연마하고 건조시킵니다. SLS 기술은 플라스틱 부품뿐만 아니라 세라믹, 왁스 등의 재료 부품, 특히 금속 부품까지 만들 수 있는 다양한 재료가 특징입니다. 이것은 SLS 공예를 매력적으로 만든다. SLS 공정은 소결 가루가 없기 때문에 지탱할 필요가 없다.
4.3DP (3D 인쇄) 프로세스 3D 인쇄 프로세스는 MIT 의 E-manual Sachs 에 의해 개발되었습니다. 그것은 미국의 Soligen 에 의해 상업화되어 DSPC (직접 셸 생산 주조) 로 명명되어 주조용 세라믹 케이스와 코어를 만드는 데 사용되었다. 3DP 공정은 SLS 공정과 유사하며 세라믹 분말, 금속 분말 등과 같은 분말 재료를 사용합니다. 달리, 재료 분말은 소결로 연결된 것이 아니라, 부품의 횡단면은 노즐용 접착제 (예: 실리콘) 로 재료 분말에 "인쇄" 됩니다. 접착제로 접착한 부품은 강도가 낮아 후처리가 필요하다. 먼저 접착제를 태우고 고온에서 금속을 녹여 부품을 치밀하게 하고 강도를 높인다.
5.FDM (용융 증착 성형) 공정 용융 증착 제조 (FDM) 는 미국 학자 Scott Crump 가 1988 에서 성공적으로 개발했습니다. FDM 의 재료는 일반적으로 왁스, ABS, 나일론 등과 같은 열가소성 재질입니다. 사상 형식으로 식사를 하다. 재료는 노즐에서 가열되어 녹는다. 노즐은 부품의 횡단면 프로파일과 충전 궤적을 따라 이동하면서 용융된 재질이 돌출되어 빠르게 굳어지고 주변 재질과 응결됩니다. FDM 기술은 Stratasys 에 의해 설계 및 제조되며 다양한 시스템에서 사용할 수 있습니다. 이들 시스템은 FDM Maxum, FDM 타이탄, Prodigy Plus 및 Dimension 입니다. FDM 기술은 ABS, 폴리카보네이트 (PC), 폴리스티렌 (PPSF) 및 기타 재료를 사용합니다. 이러한 열가소성 재질은 반용융 상태에서 가는 실로 압착되어 층별 스택을 기준으로 3D CAD 데이터에서 직접 원형을 만듭니다. 이 기술은 일반적으로 성형, 조립, 기능 테스트 및 개념 설계에 사용됩니다. 또한 FDM 기술은 교정 및 신속한 제조에 적용될 수 있습니다.
기타 자료: FDM 기술 및 기타 특수 자료 이러한 재료에는 폴리스티렌, 고무 및 왁스가 포함됩니다. 고무 재질은 유사한 고무 특성을 가진 기능 원형으로 사용됩니다. 왁스는 왁스 주물을 만들기 위해 특별히 설계된 샘플이다. 왁스 재질의 특성을 통해 FDM 샘플은 주조 공장과 유사한 전통적인 왁스 몰드를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 폴리스티렌 (Polyphenylsulfone) 은 Titan 모형에 적용된 새로운 엔지니어링 재질로 내열성과 내화학성, 강도, 경도를 제공하며 내열성은 섭씨 207.2 도입니다.
Stratasys 는 FDM 래피드 프로토타입 시스템 Titan 의 PPSF 자료를 발표했다고 발표했습니다. PPSF (또는 폴리스티렌) 는 다양한 래피드 프로토 타이핑 재료 중에서 인성, 내열성 및 내화학성이 가장 높습니다. 항공 우주 산업, 자동차 산업 및 의료 제품 산업 제조업체는 이러한 PPSF 재료를 사용할 것으로 예상되는 첫 번째 사용자입니다. 항공 우주 산업은이 재료의 난연성을 좋아할 것입니다. 자동차 제조업도 그것의 내화학성과 400 도 이상 연속 일할 수 있는 능력을 적용하고자 한다. 의료 제품 제조업체는 PPSF 소재 원형의 소독 능력에 관심을 가질 것이다. 실험 장치에서는 Parker Hannifen 이 PPSF 로 만든 모델을 자동차 엔진에 설치했습니다. 이 섹션은 크랭크 케이스 증기 집결기라는 필터로서 V8 엔진 세트에 설치되며 40 시간 동안 테스트하여 미디어 필터링의 효율성을 결정합니다. 이 섹션에서 수집한 연료가스에는 160 도의 윤활유, 연료, 기름 등 연소된 화학반응물이 함유되어 있다. Parker Hannifin 의 Russ Jensen 은 "조립이 누출되지 않았다" 며 "첫 번째 조립과 동일한 강도와 성능을 보여준다" 고 말했다. 우리는 그것의 표현에 상당히 만족한다. " MSOE (밀워키공학대학) 의 운영 관리자인 Sheku Kamara 도 이 새로운 자료에 만족한다. "유리가 450 도에서 녹을 때, PPSF 는 다양한 래피드 성형 재질에서도 금속 외에 가장 높은 작동 온도와 경도를 가지고 있다" 고 그는 말했다. "접착력 테스트에서 PPSF 프로토타입 부품은 14 도에서 392 도의 온도 범위 내에서 테스트되어 그대로 유지됩니다."
색상에는 가장 일반적으로 사용되는 흰색이 포함되며 ABS 는 6 가지 재질 색상을 제공합니다. 색상 옵션에는 파란색, 노란색, 빨간색, 녹색, 검은색이 있습니다. 의료용 ABSi 는 전등의 투명한 빨간색 또는 노란색과 같은 반투명 응용 프로그램에 사용됩니다.
SLA 및 PolyJet 수지와 달리 FDM 재질의 재질 특성은 시간 및 환경 노출에 따라 변경되지 않습니다. 사출 성형의 복제품과 마찬가지로 이러한 재질은 거의 모든 환경에서 강도, 경도 및 색상을 유지할 수 있습니다.
정확한 rapid prototyping 의 치수 정확도는 여러 요인에 따라 다르며 각 가공소재 또는 날짜에 따라 결과가 약간 달라질 수 있습니다. 고려해야 할 사항은 알려진 조건 (예: 측정된 시간 범위, 가공소재의 철자법) 을 포함해야 합니다. 차는요? Axum, Titan 및 Prodigy Plus 의 정밀도 데이터는 표 1 에 나와 있습니다. 그림 5 와 그림 6 에서 볼 수 있듯이 정밀도 테스트에 사용되는 가공소재는 각 시스템에서 0. 18 mm 의 레이어 두께로 구성되어 현재 정밀도 데이터를 형성합니다.
맥스움 타이탄 신동
이론적 치수 실제 치수 퍼센트 이론적 치수 퍼센트 이론적 치수 퍼센트
A76.2 76.2 0.00 76.2 0.00 76.10.17
B 25.4 25.5 0.30 25.5 0.40 25.6 0.60
152.4152.4 0.00152.3 0.08152.4
D 2.54 2.51..1.00 2.54 0.00 2.54 0.00
E76.2 76.15 0.07 76.07 0.17 76.12 0.10
F101.6101.57 0.0210/kloc
G25.4 25.48 0.30 25.50 0.40 25.55 0.60
H112.712.62 0.6012.65 0.4012.55/
112.712.67 0.2012.7 0.0012.62 0.60
J6.35 6.431.20 6.55 3.05 6.48 2.00
K12.712.67 0.2012.78 0.6012.78 0.60
Maxum, Titan 및 Prodigy Plus 의 치수 정밀도 데이터. 모든 검사 대상 부품의 구성 층 두께는 0.kloc-0/8mm (단위: mm) 입니다
일반적으로 FDM 기술은 SLA 및 PolyJet 기술과 동일하거나 우수한 정확도를 제공하며 SLS 기술보다 절대적으로 우수합니다. 그러나 정확도는 여러 요인에 따라 달라지기 때문에 단일 원형에서 모순된 결과가 나타날 수 있습니다. FDM 기술의 정확성은 적은 변수의 영향을 받습니다. SLA, SLS 및 PolyJet 기술을 사용하면 치수 정밀도가 기계 교정, 조작 기술, 가공소재 성형 방향 및 위치, 재료 노화 및 수축 등의 요인에 의해 영향을 받습니다.
Z 축이 항상 그렇지는 않습니다. 가장 부정확하다는 것이 증명될 수 있습니다. 앞에서 설명한 변경 사항 외에 레이어 두께의 정수 오차로 인해 원형의 높이도 변경될 수 있습니다. 모든 RP 시스템도 마찬가지입니다. 어떤 피쳐 표면의 맨 위 또는 맨 아래도 레이어와 정렬할 수 없는 경우 소프트웨어의 레이어 절단 알고리즘은 치수를 가장 가까운 레이어 두께로 반올림합니다. 최악의 경우 한쪽 면은 아래로 라운드되고 다른 쪽 끝은 위로 올라가면 높이가 한 층의 두께에서 벗어날 수 있습니다. 일반적인 FDM 매개 변수의 경우 0.127mm 이상의 오류가 발생할 수 있습니다.
안정된 차원의 안정성은 FDM 프로토타입의 핵심 이점입니다. SLS 기술과 마찬가지로 시간과 환경의 노출은 가공소재의 크기나 기타 특성을 변경하지 않습니다. 프로토타입이 FDM 시스템에서 분리되면 실내 온도에 도달하면 크기가 고정됩니다. 온도가 바뀌면 SLA 또는 PolyJet 기술에서는 이런 상황이 발생하지 않습니다.
사후 처리 출력을 위한 RP 부품은 수작업으로 부품의 매끄러움을 완성해야 하는 경우가 많습니다. 예를 들어 SLA 는 가공소재 표면에서 지지 구조를 수동으로 제거해야 하며 가공소재 표면에는 몇 가지 수동 마감이 필요합니다. 즉, 가공소재의 정밀도는 더 이상 시스템 정밀도의 영향만 받지 않습니다. 현재 사후 가공 기술자의 기술 수준에 의해 통제되고 있다. 성형, 조립 및 기능 원형의 경우 대부분의 사용자는 FDM 가공소재의 표면 정확도가 허용된다고 생각합니다. 그런 다음 수용성 지원과 쉽게 분리할 수 있는 지원이 결합되면 FDM 프로토타입의 정확도가 수동으로 변경되지 않습니다. 물론 실리콘 성형 또는 페인트를 위해 면 정밀도를 뒤집어야 하는 경우 FDM 가공소재도 다른 기술과 마찬가지로 사후 처리가 필요합니다. 이 경우 사후 처리 기술자의 기술은 달성 가능한 프로토타입 정확도에 중요한 역할을 합니다.
서피스 마무리 정밀도는 사용자와 Stratasys 에 의해 인정됩니다. FDM 기술의 가장 분명한 한계는 서피스 마무리 정밀도입니다. 반용융 플라스틱 압착이기 때문에 서피스 마무리 정밀도는 SLA 및 PolyJet 보다 거칠지만 SLS 와 비슷합니다. 더 작은 선 두께와 더 얇은 레이어 두께를 통해 표면 마무리 정확도를 높이는 경우 노즐을 압착하는 컨투어 선 윤곽 및 구성 레이어 두께는 맨 위, 맨 아래 및 측벽에서도 계속 볼 수 있습니다. 표 2 에는 Maxum 과 Titan 의 서피스 마무리 정밀도가 나와 있습니다. 서피스 마무리 정밀도를 높이기 위해 Maxum 과 Titan 은 이제 0. 127 mm 의 레이어 두께를 제공하며 가공소재의 성형 방향이 서피스 마무리 정밀도를 고려하는 요구 사항을 충족한다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 고정밀 표면은 일반적으로 수직 방향으로 형성됩니다. 별로 중요하지 않은 표면은 일반적으로 맨 아래 면이나 맨 위 면과 같이 수평입니다. 다른 기술과 마찬가지로 2 차 머시닝 (사후 머시닝 출력) 을 사용하여 동일하게 만들 수 있습니다. 그러나 ABS 와 폴리카보네이트 재질의 경도로 마감 노동 강도가 커졌다. 사용자는 일반적으로 용제나 접착제를 사용하여 연마를 완료하거나 준비합니다. 시판매체에는 용접, ABS 건젤, 아세톤, 2 액형 에폭시 수지가 포함됩니다. 충분한 정확도를 위해 FDM 기술 회사와 경쟁사의 제품은 실리콘 몰딩 또는 스프레이를 위한 표면을 제공할 수 있습니다. 중요한 차이점은 원하는 결과를 달성하는 데 얼마나 걸릴지에 있다.
피쳐 정의: 상위 FDM 시스템은 더 작은 피쳐를 생성할 수 있지만 대부분의 FDM 프로토타입의 최소 피쳐 크기는 두 배의 선가중치로 제한됩니다. 사용자 개입 없이 FDM 기술 회사에서 사용하는 [패스 닫기] 옵션은 최소 피쳐 크기를 돌출 스프레이 그룹 폭의 두 배로 제한합니다. 일반 노즐 및 구조 매개변수의 경우 최소 피쳐 크기의 범위는 0.4 ~ 0.6 mm 입니다. SLA 및 PolyJet 의 최소 피쳐 크기보다 크지만 이 범위는 이러한 기술에 사용할 수 있는 최소 피쳐 크기와 같습니다. SLA 기술은 0.08mm (Viper si2 모델) 또는 0.25mm (모든 모델) 로 구성할 수 있지만 PolyJet 기술은 0.04mm 로 구성할 수 있지만 이러한 최소값을 사용하여 최소한의 세부 사항을 만드는 원형은 거의 없습니다. 재질 특성을 고려하여 SLA 및 PolyJet 기술의 원형은 일반적으로 최소 피쳐 크기가 0.5 mm 인 것으로 나타났습니다. FDM 기술의 최소 피쳐 크기는 SLS 기술의 0.6 ~ 0.8 mm 와 같거나 우수합니다. 재질 특성이 사출 성형 ABS 또는 폴리카보네이트와 유사하기 때문에 FDM 기술은 0.4 ~ 0.6mm 범위의 기능 특성을 제공합니다
내환경성: FDM 원형은 열가소성 재질과 유사한 특성을 가진 재질을 제공합니다. 여기에는 환경 및 화학적 노출이 포함됩니다. ABS 재료의 경우 사용자는 93 도와 기름, 휘발유, 심지어 일부 산이 함유된 화학 매체에서 원형을 실험할 수 있다. 한 가지 중요한 고려 사항은 수증기에 노출되어 침수나 습기를 포함한다. SLA 기술과 폴리제트 기술에 사용되는 감광성 수지는 수분에 민감하여 손상될 수 있습니다. 접촉수나 습기는 원형의 기계적 성능뿐만 아니라 치수 정밀도에도 영향을 줍니다. 감광성 수지의 원형이 수분을 흡수하면, 그것들은 부드러워지기 시작하여 약간 유연해진다. 또한 가공소재는 뒤틀리거나 팽창하기 쉬우므로 치수 정밀도에 심각한 영향을 줄 수 있습니다. FDM 기술의 원형과 SLS 기술의 원형은 습기의 영향을 받지 않으므로 원래의 기계적 성능과 치수 정확도를 유지할 수 있습니다.
가공: FDM 프로토 타입은 밀링, 드릴링, 연삭, 선반 가공 등에 사용할 수 있습니다. 서피스 마무리의 부족을 보완하기 위해 피쳐 세부 사항을 강화하기 위해 특수한 품질 요구 사항이 있을 경우 일반적으로 원형을 2 차 머시닝하여 세부 사항을 개선합니다. 프로토타입의 물리적 특성을 고려한 후에는 작업의 매개변수에 주의해야 합니다. 다음은 예상되는 응용 프로그램에서 프로토타입의 사용에 영향을 줍니다.
가공소재 크기: 일부 래피드 프로토타이핑 기술과 달리 FDM 기술은 광고에서 가장 큰 가공소재 크기입니다. 홈 제품군 중 FDM 기술은 광범위한 건물을 제공한다. 최대 Maxum 은 최대 600 x 500 x 600 mm 의 가공소재 치수를 제공할 수 있으며, 이러한 구성 범위는 최대 SLA 시스템과 동일합니다. Titan 이 제공하는 최대 가공소재 크기는 406 x 355 x 406 mm 로 SLS Sinterstations 시스템보다 약간 더 큽니다. Prodigy Plus 는 건물 면적이 203 x 203 x 305 mm 인 사무용 데스크탑으로 PolyJet 시스템보다 약간 크고 가장 작은 SLA 시스템입니다. 경쟁 기술을 채택할 때, 빠른 프로토타입이 시공 범위를 벗어나는 부분은 일반적으로 분할 시공을 한 다음 접착한다. 상업적으로 판매되는 ABS 건식 접착제를 사용하면 FDM 가공소재의 부착력과 강도가 기능 테스트의 응용을 만족시킬 수 있습니다. 또한 FDM 가공소재는 열가소성 재질로 만들어지지 않으므로 SLA 및 PolyJet 에서 사용할 수 없는 초음파 용접을 사용할 수 있습니다.
지지 구조: FDM 기술에서 지지 구조는 가공소재를 제조하고 공중부양을 제외한 모든 피쳐를 지탱하기 위해 라이닝을 형성해야 합니다. 가공소재의 인터페이스에서 재질을 지탱하는 고체 스택이 이미 내려졌다. 이 고체 스택 아래에서 금속선은 0.5mm 로 3.8mm 간격으로 퇴적된다. FDM 기술은 쉽게 분리할 수 있는 지지 구조 (BASS) 와 수용성 지지 구조 (WaterWorks) 의 두 가지 유형의 지지를 제공합니다. 베이스 브래킷은 제거할 가공소재 표면에서 수동으로 벗겨집니다. 그들이 공작물 표면을 손상시키고 싶지 않을 때, 작은 피쳐에 쉽게 들어가고 접근할 수 있어야 한다는 것을 고려한다. 상수도는 수용성 물질을 사용하여 알칼리성 용제로 분해할 수 있는 해결책이다. 쉽게 분리할 수 있는 저음과는 달리 저음은 가공소재의 깊은 곳에 있는 내장 영역에 임의로 위치하거나 기계적 제거 방법을 무시할 수 있기 때문에 작은 피쳐와 접촉할 수 있습니다. 또한 수용성 지지물은 섬세한 특징을 보호할 수 있다. 다른 rapid prototyping 기술에서는 피쳐를 손상시키지 않고 지지를 제거하는 것이 큰 도전입니다.
수용성 스텐트가 등장하면서 FDM 기술은 운영 가능한 통합 구성 요소를 구축하는 고유한 솔루션을 제공합니다. 수용성 캐리어는 분해될 수 있기 때문에 한 번의 기계 작업에서 멀티피스 어셈블리를 만들 수 있습니다. SLS 또는 PolyJet 에서 다중 부품 어셈블리를 구현할 수 있는 경우 원본 부품 사이에 남아 있는 재료를 신중하게 고려해야 합니다. 예를 들어, 그림 3 과 같이 FDM 기술의 뇌 기어 세트는 수작업 없이 완성할 수 있으며 수용성 지지물은 일정 기간 내에 분해될 수 있습니다. SLS 기술을 사용하여 동일한 가공소재를 만들려면 기어와 샤프트 손잡이의 분말을 제거하는 데 1 시간 이상의 수작업이 필요할 수 있습니다. 수용성 지원을 통해 전체 어셈블리의 CAD 데이터를 하나의 가공소재로 처리할 수 있습니다. 마찬가지로, 가공소재를 조립하기 위해 수작업이나 시간이 필요하지 않습니다.
신속한 성형 설비는 컴퓨터 설계실에 두는 것이 가장 좋다. 작업하기 편하다. 설비가 무연되고, 진동이 없고, 소음이 없고, 재료는 안전하고 독이 없어야 한다. 감광성 수지 (SLA) 의 액체 원료는 독이 있어 특별한주의가 필요하며 배기 시스템이 모델링 과정에서 발생하는 독성 연기를 뽑아야 한다. 분말 재료 (SLS) 에는 배기 시스템, 진공 장비, 집진 상자 및 질소 시스템이 필요합니다. 논문 (LOM) 에는 모델링 과정에서 발생하는 연기를 배출하는 배기 시스템도 필요합니다. 미국 Stratasys 의 FDM 래피드 성형기만 일반 사무실 환경에서만 실행하면 됩니다. 많은 FDM 기술 사용자들은 이 기술을 설계의 외곽으로 간주합니다. 프로세스 초기 단계에서 설계 개념을 검토하고 확인하기 위해 이 기술은 CAD 시스템에 연결되고 CAD 시스템에 의해 구동되는 또 다른 도구가 되었습니다. 이러한 응용 프로그램 때문에 FDM 기술은 점점 더 복잡해지는 설계를 명확하게 전달하기 위한 개념 모델 도구로 사용됩니다. FDM 기술은 개념 모델에서 원하는 속도를 제공할 수 없는 경우 개념 모델과 시각화 응용 프로그램을 결합할 수 있는 이점을 제공합니다. 이러한 이점으로는 정확성, 재료 특성, 색상 및 수동 사후 처리가 필요하지 않습니다. 재료의 강도와 경도가 개념 모델의 관건은 아니지만, 취약한 모형은 대개 가장 부적절한 시기에 파열되기 때문에 주목할 만하다. FDM 기술의 모델은 내부 및 외부를 포함한 판매 및 마케팅에도 적용됩니다. 내부적으로 FDM 기술의 원형은 제조를 시작하기 전에 영업 팀, 경영진 및 기타 직원에게 제품 모양을 보여 주는 데 사용됩니다. 대외적으로 프로토타입은 제품이 상용화되기 전에 잠재 고객의 흥분과 흥미를 불러일으키는 데 사용된다.
모델링, 조립 및 기능 모델: 많은 기술에서 신속한 프로토 타이핑 애플리케이션은 모델링, 조립 및 기능 분석에 약간의 희생이 필요합니다. SLA 및 PolyJet 기술은 더 나은 세부 사항, 정밀도 및 표면 처리 정확도를 제공하지만 필요한 강도와 경도를 제공하지 않습니다. 마찬가지로 SLS 기술은 정확성과 세부 사항을 희생하는 대가로 힘을 제공합니다.
샘플 트리밍: 신속한 프로토타입은 샘플로 금형을 만들 수 있습니다. 다른 빠른 프로토타입 기술과 달리 FDM 기술은 샘플 제작에 성공적으로 사용될 수 있습니다. 그러나 표면 마무리 정밀도와 모 몰드로 사용되는 가공소재의 사후 처리에 필요한 시간을 고려해야 합니다. 탈 왁싱 주조는 샘플의 추가 용도이며 샘플은 자체 세라믹 샌드 쉘 몰드에서 연소되고 소비되어야 합니다. FDM 기술로 만든 왁스 몰드와 ABS 몰드는 세라믹 샌드형 껍데기형 연소 소비에 적합한 표준 주조 공정으로 입증되었습니다.
신속한 제조 (소량 다양성) 신속한 프로토타입은 단기 제조에 대한 관심을 불러일으켰으며, 작은 단위의 주문에 있어서는 매우 비용 효율적입니다. 이 응용 프로그램에는 가공소재가 여러 분야의 기능 사양을 충족해야 합니다. 정밀도와 재질 특성을 사용할 수 있는 경우 FDM 기술은 해당 응용 프로그램에 주력하는 몇 가지 기술 중 하나입니다. FDM 가공소재가 아직 완성되지 않은 경우 시각적 및 장식 응용 프로그램으로 제한될 수 있지만 내부 구성 요소로 사용되거나 예술적 매력이 필요하지 않은 용도로 사용되는 것을 막지는 않습니다. 신속한 제조 애플리케이션의 경우 가동 시간이 중요한 고려 사항이 됩니다. 그러나 여러 사용자가 증명한 바와 같이, 여러 가공소재의 작동 시간은 몰드와 완제품을 생산하는 데 필요한 총 시간보다 훨씬 적습니다.