출력 방향은 언제 정해야 할까요
같은 3D 모델도 눕히거나 세우면 방향에 따라 빌드판 접착과 서포트 수요, 층과 사용 하중의 관계, 표면 상태를 함께 비교해야 한다.[1][2] 내부 통로와 출력 후 공구 접근·측정 가능성도 생산 방향을 고를 때 검토하자는 것이 아이컨택의 제안이다.
FFF는 접착과 서포트를 함께 본다
재료압출은 원료를 작은 구멍으로 밀어내면서 한 층의 경로를 따라 비드를 만든다.[2] 아래 지지 구조 없이 공중에 재료를 놓는 데 한계가 있어 서포트가 필요할 수 있다.[2] ORNL 연구진의 방향 최적화 연구는 빌드판 접착을 키우면서 서포트 필요량을 줄이는 방향을 찾고, 설정 가능한 오버행 각도를 판단에 넣었다.[1]
이는 두 목표를 함께 비교한 FFF 연구다. 최종 부품의 하중, 중요 표면, 가공과 검사까지 자동으로 결정했다는 뜻은 아니다.
사용 하중과 층 경계의 관계를 그린다
ORNL의 대형 재료압출 보고서는 불충분한 층간 결합에서 이방성과 흔한 파괴 모드가 생길 수 있다고 설명한다. 기계 하중을 받는 부품에서는 적층면에 수직인 방향의 강도가 층간 경계 특성 때문에 낮을 수 있다.[2]
실제 사용 하중이 적층면에 수직으로 작용하는지 표시하고, 층간 경계 특성 때문에 그 방향의 강도가 낮을 수 있다는 설명과 대조해야 한다.[2] 다만 최종 물성은 공정과 재료에 민감하므로 보편적인 강도 저하율을 적용하지 말고 실제 공정과 재료 조건으로 시험해야 한다.[2]
서포트는 제거와 검사까지 계획한다
같은 보고서는 오버행 한계가 재료와 공정에 민감하다고 정의한다. 층과 평행한 원형 구멍의 위쪽은 처질 수 있어 자립 단면이나 후가공을 검토할 수 있다. 대형 재료압출에서는 서포트 제거 비용이 감당하기 어려울 수 있다고도 경고한다.[2]
보고서는 가공 공구의 접근과 고정밀 결합면을 고려해 설계하라고 권한다.[2] 출력 후 서포트 제거 공구가 닿는지, 기능면을 다듬고 측정할 수 있는지도 방향 후보표에 넣자는 것이 아이컨택의 제안이다.
금속 내부 채널에서는 표면이 기능을 바꾼다
L-PBF와 FFF는 별도 공정이므로 각 결과는 해당 연구 조건 안에서 읽어야 한다. ORNL이 소개한 초합금 내부 채널 연구는 여러 L-PBF 장비에서 만든 쿠폰을 CT로 형상·거칠기를 살피고 압력 손실과 열전달 관계를 비교했다.[3] 이 실험에서 수평 쿠폰은 수직 쿠폰보다 설계 편차와 표면 거칠기가 유의하게 컸다.[3]
표면 거칠기는 압력 손실과 상관관계를 보였지만, 일부 조건에서는 유로를 막는 표면 특징 때문에 압력 손실이 커져도 대류 열전달이 같은 비율로 늘지 않았다.[3] 특정 실험 결과이므로 모든 채널에 수직 방향을 처방할 수는 없다. 내부 표면과 유동을 실제 기능 기준으로 확인해야 한다.
합격 부품의 총시간으로 결정한다
아이컨택은 두세 방향 후보에 대해 사용 하중, 중요 표면, 서포트 제거, 빌드 안정성, 가공·측정 접근, 내부 청소와 검사 방법을 같은 표에 적을 것을 제안한다. 각 후보의 대표 쿠폰이나 부분 형상을 만든 뒤 출력 시간, 제거와 가공 시간, 치수, 표면, 하중 또는 유동 시험 결과를 함께 기록한다.
방향은 슬라이서의 마지막 설정이 아니라 설계와 후공정, 사용 기능을 잇는 생산 결정이다. 가장 빨리 프린터에서 나온 후보보다 반복해서 합격 기준을 통과하는 후보를 선택해야 한다.
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