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인스파이어 프린트3D: 제품 출력 실패를 줄이는 적층 공정 시뮬레이션
2020-01-01 358 0
  • 개발 및 공급: 알테어
  • 주요 특징: 3D 프린팅 부품 준비 및 프린터 설정부터 출력 시뮬레이션까지 전체 과정을 지원, 열역학 솔버로 설계 단계에서 하중과 서포트 적용 여부에 따른 변위를 분석, SLM 방식에 맞춘 적층 공정 시뮬레이션 지원 등

 

 

알테어가 적층 제조(Additive Manufacturing)를 위한 소프트웨어 인스파이어 프린트3D(Inspire Print3D)를 출시했다.

인스파이어 프린트3D는 설계자가 한번에 복잡한 부품을 쉽게 설계하고 성능을 미리 시뮬레이션할 수 있도록 돕는다. 인스파이어 프린트3D를 사용하면 부품 결함의 발생 여부 및 위치 등을 출력 전에 미리 알고 개선할 수 있어 제품 개발에 소요되는 시간과 비용을 효율적으로 절감할 수 있다.

제조기업에서 적층 제조를 할 때 여러 차례의 설계와 분석을 반복하여 최적의 출력 방향과 서포트를 결정해야 하지만, 설계 엔지니어가 부품의 방향, 열에 따른 변형 등까지 고려하여 설계하기란 어렵다. 

인스파이어 프린트3D에는 열역학 솔버가 내장되어 있어, 설계 엔지니어가 직접 하중과 서포트 적용 여부에 따른 변위를 쉽게 분석할 수 있다. 또한 적층이 완료된 시점의 온도를 확인하고 변형을 파악하여 제품 출력의 품질을 더욱 높일 수 있다.

특히 금속 3D 프린팅의 경우 레이저를 사용하기 때문에 변형, 결함 등에 대한 관리를 비롯해 출력 실패를 최대한 줄이기 위한 시뮬레이션이  필요하다. 인스파이어 프린트3D는 이를 위한 SLM (Selective Laser Melting, 선택적 레이저 용융) 방식에 특화된 적층 공정 시뮬레이션을 함께 지원한다.

인스파이어 프린트3D의 적층 공정 시뮬레이션은 다음과 같은 과정으로 진행된다.

 

3D 프린팅할 부품의 선택과 준비

Print Part 툴을 사용해 3D 프린팅할 부품을 선택하고, 재료를 지정한다.

 

프린터 설정

부품을 출력할 3D 프린터와 동일한 옵션으로 시뮬레이션을 셋업한다. Printer 툴에서 몇 가지의 표준 프린터 중 선택하거나, 특정한 프린터에 맞게 옵션을 설정할 수 있다.

 

출력 부품 오리엔테이션

Orientation 툴로 3D 프린터의 출력 베드(printing bed)에 맞게  부품의  자리를  잡는다. 이 과정은 출력 시간이나 지지대(support)를 줄이는데 도움을 준다. 지지대의 미리보기(preview)는 모델을 회전하거나 위치를 최적화할 때 동적으로 업데이트된다. 오리엔테이션 테이블은 위치에 따른 지지대의 자리나 볼륨, 출력 시간을 비교할 수 있다.

 


▲ 부품 오리엔테이션

 

지지대 생성

지지대는 3D 프린팅 과정에서 부품을 고정하고 열을 배출하는 역할을 한다. 인스파이어 프린트3D는 Support 툴과 환경설정을 통해 지지대의 모양, 크기, 간격을 설정하는 옵션을 제공한다.

 


▲ 지지대 생성

 

출력할 부품의 슬라이스 미리보기

적층 가공은 부품 표면이 층층이 쌓이면서 형상을 완성하는 방식이다. Slice 도구를 사용하면 프린터가 만들 슬라이스를 검토하고, 적층 과정에서 중요한 변경점은 없는지 확인할 수 있다. 

 

부품과 지지대 내보내기

Export 툴로 3D 프린팅을 위해 준비된 부품과 지지대를 포함하는 파일을 내보낸다.

 

3D 프린팅 해석 실행

Analyze 툴로 3D 프린팅 프로세스의 시뮬레이션을 실행한다. 시뮬레이션 결과는 애니메이션으로 살펴볼 수 있고, 이를 통해 변형, 응력, 리코팅, 크랙 등 실제 출력 과정에서 생길 문제를 미리 발견할 수 있다. 

 


▲ 3D 프린팅 과정의 von Mises 응력 시뮬레이션

 


▲ 3D 프린팅 과정의 온도 시뮬레이션

 

또한 인스파이어 프린트3D는 사용자 환경이 직관적으로 구성되어 있기 때문에, 설계 단계에서 필요한 해석을 설계자들이 직접 수행할 수 있다. 알테어는 이러한 강점을 살려 다양한 산업군에서 적층 제조의 장점을 보다 빠르게 구현할 수 있도록 지원할 계획이다.

한국알테어의 문성수 대표이사는 “인스파이어 프린트3D는 적층 제조 기술을 산업 현장에서 쉽게 적용할 수 있도록 하기 위해 개발되었다. 특히 처음 사용하는 사람도 부품 설계 변수를 쉽게 확인하고 수정할 수 있다는 장점이 있다”며, "인스파이어 프린트3D를 통해 엔지니어들이 보다 쉽고 빠르게 설계할 수 있도록 지원하여 3D 프린팅의 제조 효율성을 더욱 살릴 수 있도록 도울 것"이라고 말했다.

 

 

기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

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CAE
시뮬레이션
설계
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적층제조
서포트
지지대

정수진 sjeong@cadgraphics.co.kr

출처 : 캐드앤그래픽스 2020년 1월호

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