Velo3D 백서에서는 금속 3D 프린팅이 툴링 생산을 어떻게 변화시키고 있는지 설명합니다.

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적층 제조(AM)가 소량에서 대규모로 전환됨에 따라 AM을 대량 생산에 사용할 수 있을 때까지 시간이 얼마나 걸릴지에 대한 추측이 높아졌습니다. 중공업 최고 가치 제품의 가장 복잡한 부품 제조를 간소화할 수 있는 잠재력을 고려할 때 금속 AM의 경우 특히 그렇습니다.

일부 기존 금속 AM 시스템의 성능이 여전히 단편화되어 표준화가 어려운 반면, AM 응용 분야에 대한 금속 재료 인증의 전반적인 진전은 지난 몇 년 동안 크게 증가했습니다. 이러한 발전의 상용화를 담당하는 회사인 Velo3D는 최근 AM이 자동차 툴링에 미칠 수 있는 실제 영향, 즉 대량 생산 시장에 간접적으로 진입하는 방법을 설명하는 백서를 발표했습니다.

이는 광범위한 맥락에서 볼 수 있지만 Velo3D 백서(다이캐스팅용 인서트)의 초점은 금속 AM에 특히 적합한 영역입니다. 향후 게시물에서는 Velo3D의 완전 통합형 금속 AM 솔루션이 특히 금속 다이캐스트 인서트 프린팅 문제를 해결하기 위해 어떻게 최적화되는지 간략하게 설명할 것입니다. 여기에서는 자동차 대량 생산에서 다이캐스팅 공정을 가속화하기 위해 금속 AM이 기존 제조 방법과 어떻게 조화를 이루는지 설명하기 시작합니다.

"적층 가공이 툴링을 변화시키는 방법"이라는 제목의 백서는 "AM 지원 기존 제조"라는 용어를 통해 핵심 주제를 소개합니다. 나는 그 문구가 낯설었지만 무엇보다도 항공우주, 에너지, 자동차와 같은 분야에서 3D 프린팅의 사용이 증가하고 있다는 점을 고려하면 그것이 의미하는 개념을 즉시 파악했습니다. 요점은 AM을 사용하여 툴링 구성 요소를 생산함으로써 제조 작업에서 최종 사용 부품의 출력을 가속화하고 기존 방법으로는 불가능했던 설계 및 성능 기능을 구현할 수 있다는 것입니다.

다이 캐스팅에는 용융된 금속을 두 개의 주형("다이")에 붓고 금속이 완전히 냉각될 때까지 기다리는 작업이 포함됩니다. 부품이 냉각되어 굳어지면 핀이 완제품을 배출합니다. 완전 냉각된 금속이라는 측면은 전체 공정의 핵심이며, 대량 생산에 필요한 속도로 이를 실현하기 위해 다이캐스트 인서트는 설계의 일부로 냉각수가 주입되는 냉각 채널을 사용하는 경향이 있습니다. 온도 저하와 응고를 가속화합니다.

부품의 모든 부분이 단단해진 후에만 금속이 배출될 수 있으므로 냉각되는 마지막 부분이 전체 작업을 지연시킵니다. Velo3D에 따르면 다이캐스트 인서트가 냉각될 때까지 기다리는 것은 다이캐스트 부품 제조 시간의 약 70%를 차지합니다. 그렇다면 이는 분명히 생산 프로세스를 가속화하기 위한 목표가 필요한 단계이며, 여기에서 측정 가능한 가장 작은 이득이라도 궁극적으로 총체적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 냉각 채널의 최적화가 그토록 중요한 이유를 설명합니다.

그러나 기존 제조 방법으로는 이 분야에서 얼마나 많은 일을 할 수 있는지에 대한 엄격한 제한이 있습니다. 기존 냉각 채널은 일반적으로 90도 교차점을 갖는 직선으로 다이에 구멍을 뚫습니다. 이로 인해 냉각 유체를 전달하는 기하학적 옵션이 제한되고 교차점에 균열 시작 지점이 생성됩니다.

Metal AM은 두 가지 문제를 모두 해결합니다. 다이캐스트 인서트 구조 내에서 냉각 채널을 인쇄할 수 있으며, 냉각수를 최적의 지점으로 가져올 수 있는 섹션을 통해 냉각 시간이 가장 긴 더 큰 다이 패칭 영역에 추가할 수 있습니다. 냉각수가 응고하는 데 가장 오랜 시간이 걸리는 부품 영역이나 재료 특성을 유지하는 데 중요한 영역에 냉각수가 도달할 수 있는 모양으로 설계할 수 있습니다. 이는 "형각적응형 냉각 채널"로 알려져 있으며 AM이 최종 사용 부품 분야에 진출한 큰 성공 사례 중 하나입니다.

동시에 모든 금속 AM 플랫폼이 해당 작업을 처리할 수 있는 것은 아니지만 일부는 완벽하게 적합합니다. 특히 회사의 완전히 통합된 독점 소프트웨어 플랫폼이 지원되는 Velo3D Sapphire XC는 이러한 작업을 위한 기계입니다. 이에 대해서는 향후 게시물에서 다시 설명하겠지만, 스스로 알아보고 싶은 사람은 누구나 여기에서 백서를 다운로드할 수 있습니다.