생산

AM 빌드 프로세스 중에 Velo3D의 Assure 소프트웨어는 대기, 소모품 및 파우더 베드 상태에 대한 레이어별 검증을 추적하여 부품 품질을 보장합니다. 이미지 제공: Velo3D

생산 규모의 적층 제조 구축의 경우 특히 항공우주 및 국방과 같이 규제가 엄격한 산업의 경우 3D 프린팅 부품의 일관성과 품질이 한 가지 난제입니다. 그러나 하드웨어 모니터링 시스템과 프로세스 제어 소프트웨어의 발전은 인공 지능(AI) 및 현장 모니터링의 새로운 혁신과 결합되어 지속적인 품질 관련 장애물을 완화하기 시작하여 보다 광범위한 적층 제조(AM) 채택의 길을 열어주고 있습니다.

품질 관리는 모든 제조 방법의 문제이지만 AM에는 다르고 더 어려운 문제가 있습니다. 재료가 전체적으로 균질하게 유지되는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 밀링과 같은 전통적인 제조 공정과 달리 AM은 부품과 재료를 동시에 생성합니다. 따라서 전통적인 제조 방법으로 제작된 부품은 특정 재료 표준이 확립되고 검증되면 더 높은 수준의 일관성을 갖고 생산됩니다. 이에 비해 AM은 인쇄 작업의 이중 기능을 고려할 때 부품 및 재료 변동에 더 취약합니다.

품질에 대한 실시간 검사 솔루션을 판매하는 Phase3D의 설립자이자 CEO인 Niall O'Dowd는 "AM을 사용하면 하나의 형상을 테스트하고 특정 재료 매개변수를 얻은 다음 다른 부품을 적절하게 프린트하고 다른 재료 특성을 얻을 수 있습니다"라고 말합니다. 3D 프린팅 부품 제어. "빌드 챔버에서 부품의 방향이 다르고, 물리적으로 다른 위치에서 프린팅하고, 심지어 프린팅 작업을 조율하는 사람도 다릅니다. 이러한 변수는 복잡하고 업계 전반에서 잘 이해되지 않는 방식으로 재료 특성과 부품 성능에 영향을 미칩니다."

보편적으로 인정받는 3D 프린팅 품질 표준의 부족과 아직 상대적으로 초기 단계인 AM 기술에 대한 품질 보증 관행에 대해 적절하게 교육을 받은 제한된 전문가 풀이 문제를 더욱 복잡하게 만들고 생산 규모의 AM 채택을 계속 방해하고 있습니다. AM이 성숙해짐에 따라 새로운 기능으로 인해 일부 품질 보증(QA) 문제가 해결되고 있지만 대부분의 최신 시스템은 아직 공식적이고 표준화된 품질 관리에 적합한 수준의 프로세스 제어 및 검증을 갖추도록 설계되지 않았다고 전문가들은 말합니다.

합의된 표준이 없기 때문에 항공우주, 자동차, 의료기기 등의 산업에서 AM 기술을 조기에 채택한 기업은 자신만의 맞춤형 품질 관리 시스템과 프로세스를 만들어야 하는 부담을 안게 됩니다. 확실히 맞춤형 QA 관행을 통해 작업이 완료되지만 업계 협력자 간에 쉽게 이전할 수 없으며 심지어 단일 회사 내의 여러 부서 및 제조 위치 내에서도 쉽게 이전할 수 없습니다.

많은 기업들이 부분적으로 더 현지화된 제조를 수행하고 팬데믹 기간 동안 발생한 공급망 문제를 해결하기 위해 생산 방법으로 AM에 매력을 느끼고 있습니다. 그러나 맞춤형 QA 관행을 수립하고 구현하는 데는 비용과 시간이 많이 소요되며, 이는 생산 등급 AM의 공급망 이점을 무효화하는 경우가 많습니다.

O'Dowd는 "전체 시나리오가 채택을 방해하고 있습니다."라고 말했습니다. "기업들은 공급망 문제를 해결하고 부품을 신속하게 확보하기 위해 AM을 채택했습니다. 그러나 부품을 테스트하는 데 한 달 이상 시간이 소요된다면 일정에 큰 지장을 줄 수 있습니다."

3D 프린터의 향상된 QA 기능에 대한 요구는 특히 금속 AM 분야의 공급업체와 생산 등급 응용 프로그램을 대상으로 하는 시스템을 갖춘 공급업체 사이에서 반향을 일으키고 있습니다. 많은 3D 프린터 제조업체는 온보드 카메라, 광학 기술 및 머신 비전 알고리즘으로 플랫폼을 강화하여 프린터 제어를 향상시키고 있습니다. 다른 업체에서는 인쇄 작업을 실시간으로 계층별로 모니터링하여 이상 현상을 감지하고 잠재적으로 재료, 시간 및 비용 낭비를 방지하기 위한 조치를 시작하는 현장 모니터링 기능을 도입하고 있습니다.

설계 단계 초기에 보다 강력한 시뮬레이션의 사용이 늘어나는 것도 부품 품질을 향상시키는 DfAM(Design for AM) 관행을 촉진하는 방법으로 선호되고 있습니다. 동시에 품질 관리 및 DfAM 소프트웨어 플랫폼은 이상 현상을 더 쉽게 감지하고, 보다 효과적인 빌드를 계획하고, 고급 인쇄 하드웨어를 보다 세밀하게 제어하여 인쇄 매개변수를 미세 조정할 수 있도록 지속적으로 향상됩니다.