3D 프린팅을위한 디자인방법 이주헌
3D 프린팅을위한디자인방법 목차 3D 프린터원리및 Work Flow 3D 프린팅용파일 3D 프린터출력사례 DFAM Design For Additive Manufacturing 후가공
3D 프린터원리및 Work Flow 절삭가공 (Subtractive Manufacturing) 복잡한형상의구현이어려움 재료의 95% 가버려짐 금속재질의고품질금형제작가능 장비운용을위해많은시간과숙련된인원필요 적층가공 (Additive Manufacturing) 형상에구애받지않고조형가능 비교적빠른조형시간과저렴한가격 장비운용의대부분의과정이자동으로이루어짐 버려지는재료가적음
3D 프린터원리및 Work Flow Work Flow Step 1 3D CAD File Save as STL Step 2 Step 3 3D Printing Process 3D Prototype
3D 프린터원리및 Work Flow STL 생성 STL 로저장하기위해선별도의플러그인필요 스케치업 Extension Warehouse 접속 - https://extensions.sketchup.com/ko/search/site/stl 플러그인설치후 Tools 메뉴에서 Export to DXF or STL 메뉴선택
3D 프린터원리및 Work Flow 스케치업블로그 스케치업블로그에서 3D 프린팅관련정보제공 스케치업웹사이트 3D for 3D Printing - All 3D Printing Articles https://blog.sketchup.com/tags/3d-printing
3D프린터원리및 Work Flow 용어정리 : 모델과서포트 모델 조형시실조형물을이루게되는재료 고체, 액체, 분말형태 플라스틱, 종이, 고무, 금속등등서포트 모델재료를지지해주는역할 조형방식에따라재료가다름 조형방식에따라생성방식이다름
3D 프린터원리및 Work Flow 프린팅방식 Polyjet 광경화성액상수지사용 1150가지물성의디지털재료및 36만가지색상 적층두께 16~30μm 높은해상도와세밀한표현가능 서포트는워터젯으로제거
3D 프린터원리및 Work Flow 프린팅방식 FDM 실제열가소성수지사용 - ABS, PC, PC-ABS, Nylon 높은정밀도와내구성 적층두께 0.1~0.3mm 서포트는녹여서제거 부드러운면을위해후가공필요
3D 프린터원리및 Work Flow FDM 방식조형원리 각각의노즐에서 Model, Support재료용출 형상에따라서포트의최적형상이자동으로설계 / 제작됨 조형이완료된후서포트는손으로떼어내거나녹여서제거
3D 프린터원리및 Work Flow 개인용 FDM 프린터 FFF (Fused Filament Fabrication) FDM방식에서파생된개인용프린팅방식 근본적으로조형원리는동일하나별도의서포트재료를지원하지않음 노즐의경우사용자가구매및교체
3D 프린터원리및 Work Flow FDM 방식조형원리 FFF (Fused Filament Fabrication) 서포트의생성을최소화하여제작 서포트는모델재료를이용해출력 일반적으로 PLA재료사용
3D 프린터원리및 Work Flow FDM 방식조형원리 FFF (Fused Filament Fabrication) 서포는손이나도구를이용해제거 형상에따라제거가불가능한경우도있음 서포트제거를고려한파트디자인필요
3D 프린팅용파일 출력전염두에둘사항들
3D 프린팅용파일 파트사이즈및두께 실제건축물을축소하여제작시파트의두께를고려하여축척설정필요 프린터의조형사이즈고려필요 프린터에서지원하는정밀도및강도 고려필요
3D 프린팅용파일 파트사이즈및두께 파트를축소제작시, 축척에따라몇몇디테일의제거필요 형상에따라파트분할제작필요 파트분할시조립을고려한분할필요
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 렌더링용파일과달리 Solid객체필요 파트들이 Merge된것이아닌, Boolean으로합쳐져야함 Normal의방향고려필요 STL로변환후파일확인필요
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 파트가분할되어있으나 Solid가아님 서로다른객체들이 merge 되어있으나겹쳐져있을뿐하나의덩어리가아님 몇몇객체는겹쳐보이나실제로는떨어져있음
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 파트가분할되어있으나 Solid가아님 서로다른객체들이 merge 되어있으나겹쳐져있을뿐하나의덩어리가아님 몇몇객체는겹쳐보이나실제로는떨어져있음 - 조형불가
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일
3D 프린터출력사례 출력샘플, 고객사례
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 출력예 PolyJet 265x100x145mm 벽면의두께 2mm
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 출력예 출력을고려한디테일 장식물형상및두께 텍스쳐표현정도
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 출력예 출력을고려한디테일 장식물형상및두께 텍스쳐표현정도
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 출력예 FFF 270x125x135mm 3개의블럭형태
3D 프린팅용파일 출력용 3D 파일 출력예 FFF 270x125x135mm 3개의블럭형태
모델지움 기하학적형태의건축모형및초소형오브젝트제작 3D 프린터도입후납품시간과제작비용을 30-50% 절감 모형제작이형상의복잡함에구애받지않음
모델지움 건물의유기적인라인을형상화하는데주력, 자잘한디테일생략 후처리를통해투명도확보
3D 프린팅용파일 출력사례 Autodesk PolyJet 샌프란시스코의 115 개블럭을표현 디테일구현을위해대형사이즈로제작
3D 프린팅용파일 출력사례 T&G Corporation FDM 탄광및공장플랜트제작 디테일구현을위해대형사이즈로제작
DFAM Design For Additive Manufacturing
DFAM Design for 3D Printing 3D 프린팅에맞는디자인을위한필요사항 프린팅방식에대한이해 보유한프린터에대한이해 기존제품의형상에서탈피한디자인
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle FDM, FFF 방식에적용 서포트가쌓이는특징을고려 일반적으로 45 도이상
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle 언더컷, 막힌형상제작시응용 서포트미생성으로인해후처리시간단축
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle 오른쪽파트조형시서포트과다사용예상 서포트사용으로인한재료비용및조형시간상승
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle 각홀의형상을마름모, 또는 물방울형태로변경
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle 홀의형상 파트상단의고정부
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle 힌지부분을포함한채로조형 힌지의디자인변경을통해 서포트생성없이조형가능
DFAM Design for 3D Printing Self-Support Angle 힌지부분을포함한채로조형 힌지의디자인변경을통해서포트생성없이조형가능 셀프서포트앵글적용
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 조형가능한파트의최소두께는적층두께의 4 배 예를들어적층두께가 0.254mm 일경우, 조형가능한파트의최소두께는 1mm
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 적층두께가얇아질수록 - 세밀한디테일표현가능 - 부드러운표면 적층두께가두꺼울수록 - 조형시간단축 - 파트강도향상
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 조형방향에따른서포트생성유무 서포트생성유무에따른차이 Z 서포트 Orientation 1 Orientation 2 X
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 압력 압력 적층방향에따른강성차이 내부인테리어스타일에따른강성차이 강성을고려한배치필요 예시 1 예시 2
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 Front View 곡면파트를조형할경우, 표면조도를 고려한배치필요 표면조도, 조형시간등을고려하여배치
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 곡면파트를조형할경우, 표면조도를고려한배치필요 표면조도, 조형시간등을고려하여배치 표면조도를위해서는계단현상을최소화할수있는방향으로배치필요
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 적층두께에따른최소조형두께를고려한설계필요 오른쪽그림의파트는구배가적용된두께를모두 채우는것이어려움
DFAM Design for 3D Printing FDM 적층특징 구배를제거하여파트내부를일정하게채움 단, 적층두께를고려하여파트두께설정필요
후가공 출력물후처리방법
후가공 파트접합 볼트 / 너트삽입부를포함하여제작 순간접착제 에폭시 솔벤트계열접착제 힛건을이용하여접합 초음파를이용한접착
후가공 파트접합 절단면성형 - 올바른접착위치확보및강도향상 - 캐드및 STL 변환프로그램에서제작 파트간공차 0.1mm 이상
후가공 파트접합 ABS 기준 재료별로강도차이가발생하나, 일반적으로에폭시의강도가우수
후가공 표면가공 사상및퍼티, 도색 솔벤트계열용제코팅 - Solvent Dipping - Smoothing Station 에폭시코팅 Mass Finishing 텀블러
후가공 표면가공 사상및퍼티, 도색 솔벤트계열용제코팅 - Solvent Dipping - Smoothing Station 에폭시코팅 Mass Finishing 텀블러
후가공 표면가공 사상및퍼티, 도색 솔벤트계열용제코팅 - Solvent Dipping - Smoothing Station 에폭시코팅 Mass Finishing 텀블러
후가공 표면가공 사상및퍼티, 도색 솔벤트계열용제코팅 - Solvent Dipping - Smoothing Station 에폭시코팅 Mass Finishing 텀블러
후가공 사상및도색 400~1500 사포를이용하여사상 퍼티등의 Filler 를혼용 ( 비락카계열 ) 샌딩후서페이서를도포하여표면확인
후가공 솔벤트용제 - Dipping 솔벤트에수초간담근후꺼내어표면처리 방수효과가있으며사용이간편함 Sparse 로제작된파트는사용불가
후가공 솔벤트용제 - Vapor 표면의균등한가공가능 사용이간단하며단시간에후가공가능 후가공을하더라도정밀도에큰영향을끼치지않음 (+/-.023 mm) Smoothing station을이용할파트가 80ºC이상의온도에노출되는일은지양할것
후가공 인서트 완성된파트에베어링, 부싱, 인서트너트등을삽입 Fortus장비를사용할경우, 조형중인서트삽입가능
후가공 인서트 일반적인인서트너트는인두기등을이용하여가열후파트를녹여삽입. - 모든 FDM 재료에적용 헬리코일 압입후사용하며나일론재질에적합 확장형인서트 압입하여사용하며폴리젯파트에적용 민무늬인서트너트 순간접착제또는에폭시퍼티를이용하여삽입및고정, PC재질에유리 일반인서트너트 헬리코일 확장형인서트너트 민무늬인서트너트
후가공 증착및도금 도금, 증착모두가능 도금을위해파트의실링작업필수 - 솔벤트, 에폭시, 샌딩및도장모두가능 도금은 ABS재질권장, 증착은재료무관
Thank you! 이주헌 Juhun.lee@stratasys.com Application Engineer Stratasys Korea