3D프린팅 융합기술센터

1. S/W 소개
2. S/W 활용 예시

DfAM (Design for Additive Manufacturing)

DfAM 이란?

DfAM (Design for Additive Manufacturing) 이란 적층 제조 공정에 적용할 수 있는 설계를 말합니다. DfAM의 설계 개념은 적층 제조(Additive Manufacturing) 기술이 제공하는 높은 설계 자유도로 인해 가능하며, 기존 설계 방식과는 다르기 때문에 제조가능성, 신뢰성, 비용과 같은 기능적 성능 및 기타 주요 제품 수명 주기 등을 고려하여 최적화하는 설계 방식이 필요합니다. 일반적인 DfAM 설계에는 위상최적화, 격자 또는 셀 구조 형성, 다중 재료 적용 설계 등 다양한 방식이 존재합니다.

DfAM 적용 방식

위상 최적화 (Topology Optimization)
→ 기존 제품의 구조를 최적화하는 개념으로 기존 제품의 성능을 그대로 유지한 체 주어진 제품 내의 설계 공간에서 재료의 분배를 최소화 하는 개념.
→ 위상 최적화를 통해 설계 제품의 경량화, 사용되는 소재의 절약, 다양한 제품의 단일화 등 다양한 장점이 존재.

격자 또는 셀 구조(Lattice or Cell Structure)
→ 제품 외형을 변화시키지 않는 범위에서 내부의 불필요한 부분을 격자구조로 대체하여 소재 절약 및 경량화를 가능하게 해주는 개념.
→ 내부 격자 또는 셀 구조에 따라 제품의 물성이 변화 할 수 있기에 산업 또는 의료 등 다양한 분야에서 활용됨.
→ 위상 최적화 개념과는 달리 외부 형상은 그대로 유지해야 하며, 3D 프린팅에서 적용되던 기존 서포터 역할을 대신 할 수 있음.

DfAM Software

Magics

File format : (Magics), Stl, Mgx, Amf, 3mf, Igx etc.
Main function : Design transformation, Build analysis, Simplify nesting, Automate support creation
Advantages : Fast and accurate design data conversion

Matic

File format : (Magics), Stl, Mgx, Amf, 3mf, Igx etc.
Main function : Design optimization, Convert mesh to cad, Time and cost savings through grid structure, Topology optimization post-processing
Advantages : Easier production of validation samples and improved overall productivity through scripting automation

Solid works

File format : (Prt), Sldprt, Igs, Step, Wrl, Stl, 3mf etc.
Main function : Design transformation, Linking with CAD data, Photorealistic rendering, Static analysis of parts and assembly products
Advantages : Improved accessibility through segmentation of simulation tools, Easy interface (Solidworks intelligent feature technology)

Design X

File format : Xdl, Xpc, Mdl, Fcs, 3ds, Wrl etc.
Main function : Direct scanner control, Real-time analytics, Redesign support, Batch process automation
Advantages : Real-time modification of real shape through linkage with 3D scanner, Simplify the hybrid modeling process by modifying only the areas you want

Inspire

File format : (Stmod), Sab, Step, Stl, Vrml etc.
Main function : Product Topology Optimization, Product change according to various surrounding environments, Industrial design and rendering
Advantages : Automatic or manual product redesign according to topology optimization and simulation geometry

CATIA

File format : (Catia v5), Iges, Dxf, Dwg, Step, Stl etc.
Main function : Design transformation, Smart shape designer, Generative part structural analysis, Generative drafting
Advantages : Modeling and simulation of integrated and complex systems for automotive, aerospace, robotics, process and other applications

NX-UG

File format : Part, Vrml, Dxf, Stl, Iges, Step etc.
Main function : Design transformation, Advanced sheet metal, Visualize shape, Advanced assembly modeling, Optimization wizard
Advantages : 3D modeling work possible without separate sketching

MSC Software

MSC Software CAE 시뮬레이션 솔루션을 통해 가상의 프로토타입을 사용하여 제품 설계를 검증하고 최적화할 수 있습니다. 유한 요소 분석(FEA), 전산 유체 역학(CFD) 및 다물체 역학(MBD)에서 제품 및 프로세스 성능을 시뮬레이션하고 비용 추정 및 설계 최적화 도구를 사용할 수 있습니다.

Digimat

Digimat-AM은 3D프린터를 이용한 적층 제고 시 프린팅 결과를 예측할 수 있는 솔루션이며, 멀티 스케일 물성 모델링 기술을 적용하여 정확한 물성을 이용한 적층 제조 해석을 수행하고 성형 후 에 발생할 수 있는 변수(변형, 기공, 잔류응력)을 예측함으로써 사용자의 물리적인 Trial & Error를 줄여줍니다. 또한 구조물 개발 시 구조물의 요구 성능을 정확하게 분석할 수 있도록 도와줍니다.

Digimat-AM이 제공하는 솔루션
· 형상 제어 및 변형 최소화
· 정확한 프린팅을 위한 적층 제조 매개변수 설정
· 적층 제조 공정에서의 재료와 부품의 성능 격차 최소화

지원하는 AM 제조 공정
· Selective Laser Sintering (SLS)
· Fused Filament Fabrication (FFF) or Fused Deposition Modeling (FDM)

Simufact

Simufact Additive는 실제 부품을 제작하기 전에 적층, 열처리(Heat Treatment), 커팅(Cutting) 및 힙(HIP, Hot Isostatic Press) 등 전체 공정에서 발생 가능한 변형을 예측하고 이를 해결할 수 있는 솔루션입니다.

응용 분야 :

파우더 베드 퓨전(Powder Bed Fusion)공정

거시적인 접근 방법을 이용해 빠른 시간 내 정확한 응력과 변형을 예측할 수 있습니다. 열구조 접근 방법을 사용할 경우에는 온도 분포도 얻을 수 있습니다. 이 방법은 더 정확하지만 거시적인 접근 방법보다 더 많은 시간이 필요합니다.

금속 바인더 젯팅(Metal Binder Jetting)공정

소결 중에 일어나는 열변형, 마찰 및 중력을 예측하여 수축율을 시뮬레이션 할 수 있도록 지원합니다. 수축현상을 사전에 예측할 수 있게 되면, 부품에 심각한 변형이 일어나 폐기나 재가공 및 재설계 하는 비율을 줄일 수 있습니다. 또한 소결 공정에서 발생된 응력을 미리 예측하고 결함이 발생할 수 있는 위치를 표시할 수도 있습니다. 이러한 정보를 이용하여 공정을 수동으로 조정할 수 있으며 불필요한 제품의 반복 생산을 줄일 수 있습니다.