자동화된 금속 적층 제조를 위한 로봇과 CNC 비교

작성자: David Alatorre, Rivelin Robotics CTO

금속 적층 제조를 사용하면 제조 산업에 혁명이 일어나 복잡하고 복잡한 부품을 더 빠르고 비용 효율적인 방식으로 제작할 수 있습니다. 그러나 이러한 부품의 필수 후처리는 AM의 이점을 완전히 무효화할 수 있는 전체 부품당 비용에 시간과 재정적 제약을 초래합니다. 서포트 제거는 금속 AM 부품 후처리의 중요한 첫 번째 단계이자 어려운 작업입니다. 오늘날에도 지지대는 제조 공정 중 부품 충실도를 위해 필수적이지만, 의도한 모양, 기능 및 공차를 갖춘 필수 완제품을 얻으려면 지지대를 제거해야 합니다.

수동 서포트 제거는 여전히 많은 금속 AM 응용 분야에서 현상 유지 중이지만, 이 기사에서는 자동화된 서포트 제거(및 마무리) 솔루션으로의 전환을 다루고 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템 사용의 장점과 단점을 고려합니다. 로봇의 신뢰성.

지지할 것인가, 지지하지 않을 것인가? AM의 서포트 제거 난제는 결국 소위 서포트 프리 프린팅으로 해결될 것이라는 주장이 있습니다. 물론 이것이 궁극적인 목표가 될 것입니다. 최적화된 자원 효율성으로 완전한 설계 자유를 허용함으로써 원자재와 에너지는 지지대가 아닌 최종 부품을 만드는 데만 사용됩니다.

불행하게도 AM 부문은 아직 존재하지 않으며, 설계를 통해 지원이 최소화되고 있지만 여전히, 그리고 가까운 미래에도 그럴 것입니다. 지지대에 사용되는 재료와 에너지의 양을 최소화하는 것은 거의 모든 상황에서 옳은 일이지만, 이는 또한 설계 자유도를 떨어뜨리고 최종 사용 부품의 원하는 기능성을 손상시킬 수도 있습니다. 빈 공간이나 돌출부가 채워져 있어 경량성이 저하됩니다. 생성적 설계는 지원 감소에 필요한 각도를 얻기 위해 불필요하게 제한될 수도 있습니다.

지원 감소에 중점을 두는 것도 프로세스 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 긴 부품을 특정 방향으로 제작해야 하므로 빌드 플레이트를 더 많이 차지할 수 있으며, 상호 연결 지지 구조로 인해 적층형 빌드가 실용적이지 않을 수 있습니다.

간단히 말해서, 지원을 줄이기 위해 항상 노력해야 하지만 현재는 여전히 대부분의 복잡한 AM 애플리케이션에 필요한 도구입니다.

수동 후처리 놀랍게도 오늘날 대부분의 AM 사용자가 수동 지원 제거를 선택하는 프로세스는 여전히 남아 있습니다. 모든 방식의 기존 수공구를 사용하여 지지대를 제거하려면 고도로 훈련된 기술자가 필요합니다. Dremel도 유용합니다. 시도되고 테스트되었지만 기술, 문제 해결 및 창의성이 필요합니다. 이는 다품종, 소량 생산 환경에 매우 적합할 수 있습니다.

그러나 수동 지지대 제거는 PPE 또는 차폐 환경이 필요한 독성 먼지로 인해 매우 시간이 많이 걸리고 노동 집약적이며 지저분합니다. 분말 발화 및 폭발 위험, 반복성 긴장 부상은 일반적인 문제입니다. 또한, 사람마다, 교대마다 변동이 있어 정확하게 반복 가능하지 않아 품질 관리 문제가 발생하고 폐기율이 증가합니다. AM 부품 수요가 크게 늘어나기 시작하면 확장도 어렵다.

오토메이션 금속 AM 부품의 후처리를 자동화하기 위한 솔루션이 어느 정도 진전을 이루었습니다. 가장 일반적인 것은 AM에 대한 하이브리드 접근 방식을 포함하여 다양한 제조 응용 분야에 대한 입증된 기술인 CNC 밀링 머신의 활용이었습니다. 이는 부정할 수 없을 정도로 정확하고 반복 가능합니다. 그러나 어떤 것이 일반적이고 일부 영역에서 좋은 실적을 가지고 있다고 해서 반드시 그것이 항상 최선의 해결책이라는 의미는 아닙니다.

CNC는 해당 부품의 공차가 엄격하고 평탄도, 원형도, 동심도 또는 치수가 수 미크론 이내여야 하는 경우에 잘 작동합니다. 또한 기하학적 구조가 단순하거나 몇 가지 방향으로만 쉽게 고정할 수 있는 대규모 배치 제작에서 서포트 제거를 위해 선호되는 기술입니다. 마찬가지로, CNC EDM을 사용한 플랫폼 제거가 대부분의 지원을 처리하는 인쇄물에 적합할 수 있습니다.