시뮬레이션으로 금속 바인더 젯팅 공정의 결점을 보완하여 대량 생산이 가능한 적층 제조 실현

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CAE 시뮬레이션 소프트웨어 및 서비스 분야의 글로벌 선도기업 한국엠에스씨소프트웨어(대표이사 이찬형)는 자사 브랜드인 Simufact 가 소결 공정(Sintering Processes)에서 발생하는 부품 변형을 제조업체가 설계 단계에서 예측하고 방지할 수 있도록 최초의 금속 바인더 젯팅(MBJ, Metal Binder Jetting)의 시뮬레이션을 도입했다고 밝혔다. 이 새로운 시뮬레이션 도구는 제조업체가 대량 생산이 주는 고유한 이점을 활용하는 동시에 필요한 품질을 달성할 수 있도록 적층 제조의 신기원을 열었다고 볼 수 있다.

금속 바인더 젯팅은 일반적인 파우더 베드 융합 공정(BPF)보다 다양한 주요 이점이 있는 새로운 적층 제조 기술로, 최소한의 간격으로 부품을 대량으로 프린팅할 수 있고, 지지 구조가 필요하지 않으며, 부품의 크기를 더욱 늘릴 수 있다. 저체적 고비용 금속 사출 성형을 대체할 수 있으므로 자동차 및 항공기 부품에서 의료 기기에 이르는 모든 분야에 적합하다. 높은 해상도가 가능하므로 기어나 터빈 휠처럼 구조가 복잡한 경량 금속 부품의 생산 비용과 리드 타임도 줄일 수 있다.

그러나 얼리 어답터가 필요한 품질 수준을 달성하여 이와 같은 이점을 활용하는 방법을 배우려면 많은 전문 지식을 빠른 시간내에 습득해야 하는 어려움을 극복해야 한다. 그 중 한 가지 핵심 과제는 소결 공정 과정에서 발생하는 변형을 예측하는 것이다. 부품은 최대 35%까지 수축할 수 있지만, 다른 공정에 사용되는 단순한 수축 모델은 빌드 후의 소결 공정 과정에서 발생하는 변형까지 예측할 수는 없다. 지금까지는 각 부품 프린팅에 값비싼 물리적 시험이 필요했기 때문에 많은 제조업체는 MBJ가 제공하는 저비용과 유연성을 누리지 못했다.

하지만 지난 8월부터는 기존 Simufact Additive 고객에게 제공되는 새로운 도구를 사용하게 되면 MBJ 공정 역량을 대폭 확대할 수 있게 되었다. 제조업체는 전문 시뮬레이션 지식 없이도 소결 도중 발생하는 열 변형, 마찰 및 중력과 같은 요인으로 인한 수축을 예측할 수 있다. 이러한 변경 사항을 보정하면 부품을 설계한 대로 3D 프린팅할 수 있으며, 생산 팀이 폐기하거나 재처리해야 하는 부품 비율을 크게 줄일 수 있다. 또한 프린팅 이전에 소결이 유도하는 기계적 응력이 예측되어 결함이 발생할 수 있는 위치를 나타낼 수 있다. 제조업체는 이러한 정보를 사용하여 제품 개발 초기에 변경 사항을 반영하고 값비싼 재설계 작업을 줄일 수 있다.

바쁜 제조 전문가를 위해 설계된 이 도구는 모델 설정을 자동화하고, 제조 시뮬레이션에 필요한 CAD 또는 CAE 파일을 준비할 수 있으며, Python 스크립트를 통해 시뮬레이션을 자동화할 수도 있다. 소결 보정을 검증하고 품질 신뢰도를 높이기 위해 MBJ 도구에서 최적화된 지오메트리를 사용자 인터페이스 내에서 제조한 부품의 최초 설계(CAD) 지오메트리 및 계측 스캔과 즉시 비교할 수 있다.

제조 및 프린터 장비 파트너와 고도로 숙련된 당사의 연구 개발 부서 간의 긴밀한 협력이 없었다면 본 개발이 불가능했을 것입니다.” Simufact 및 FTI의 수석 제품 관리 이사인 Gabriel McBain 박사는 이렇게 언급했다.

Simufact의 새로운 솔루션에 대해 더 자세한 정보는 www.simufact.com/application-metal-binder-jetting.html 에서 확인할 수 있다.

About Hexagon | Simufact
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헥사곤의 제조 인텔리전스 부서의 일부인 MSC Software는 10개의 독창적인 소프트웨어 회사 중 하나이며 제품 제조업체가 시뮬레이션 소프트웨어 및 서비스를 통해 엔지니어링 기업을 발전시키는 데 도움을 주는 세계적인 선두업체이다. 자세한 내용은 a href="https://www.mscsoftware.com" target="_blank">mscsoftware.com에서 확인할 수 있다. 헥사곤의 제조 인텔리전스 부서는 디자인, 엔지니어링, 생산, 계측을 통해 얻은 데이터를 활용하여 제조를 보다 스마트하게 만드는 솔루션을 제공하고 있다.

MSC Software의 자회사인 Simufact는 제조 산업용 공정 시뮬레이션 솔루션과 서비스를 제공하는 글로벌 운영 소프트웨어 기업이다. simufact.com에서 더 자세한 내용을 확인할 수 있다.

Hexagon의 제조 인텔리전스 부서는 설계 및 엔지니어링, 생산 및 계측의 데이터를 활용하여 제조를 보다 스마트하게 만드는 솔루션을 제공한다.

Hexagon(Nasdaq Stockholm: HEXA B)은 50개 국가에 약 21,000명의 직원을 보유하고 있으며 2019년 약 39억 유로의 순매출을 달성하였다. Hexagon에 대한 더 자세한 정보는 hexagon.com 및 트위터 @HexagonAB에서 확인할 수 있다.

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