Laboratory Technologies Inc.(LTI)는 실험실 방사선 기기의 선두 제조업체입니다. 1983년부터 미국과 해외에서 실험실용 방사선 기기를 공급해 왔습니다. LTI는 주로 전 세계의 원자력 연구소로 구성된 소규모의 전문화된 시장을 대상으로 합니다.

금속 가공은 비용이 많이 들고 디자인이 제한적이었습니다.

LTI의 주요 제품에는 Genesys 100 시리즈 감마 카운터, Genesys Gamma 1 단일 웰 감마 카운터 및 와이퍼 와이프 테스트 카운터가 있습니다. 이러한 제품의 디자인은 제품을 만드는 데 필요한 가공 공정으로 인해 제한되었습니다. 원래 디자인은 냉간 압연 강(CRS)으로 단일 조각으로 제조되었습니다. 탐지기 타워는 한쪽 끝에 용접된 판이 있는 강철 파이프 조각이었습니다. 그런 다음 판을 갈아서 구멍이 뚫린 닫힌 파이프를 만들었습니다. 그런 다음 다른 쪽 끝을 나사산으로 만들어 스페이서를 내부에 나사로 고정할 수 있습니다. 단순한 구조가 아니기 때문에 이 두 부품은 관련된 기계 가공으로 인해 특히 제작 비용이 많이 들었습니다.

3D 프린팅으로 원활한 제품 개발 가능

LTI는 사내에서 3D 프린팅을 사용하여 이 값비싼 프로세스를 대체할 수 있는 적절한 솔루션을 찾기로 결정했습니다. 몇 번의 비교와 시도 끝에 LTI는 Raise3D Pro2 Plus 대형 3D 프린터를 구입했습니다. LTI는 Pro2 Plus의 고온 가열 용량 덕분에 다양한 열가소성 수지 및 브랜드를 실험할 수 있었습니다. 몇 가지 실험을 거친 후 LTI는 Polymaker PC(폴리카보네이트) 가 제조에 적합한 3D 프린팅 재료(필라멘트라고도 함)라고 결정했습니다.

최고의 필라멘트를 선택한 후 LTI는 더 연구하여 강철로 제작하기에는 너무 어려운 복잡한 각도와 모양을 구현하는 3D 프린팅의 능력을 활용했습니다. 예를 들어, 각 모서리는 기존의 날카로운 각도 대신 필렛으로 인쇄됩니다. 윗면은 곡선과 현대적인 윤곽으로 형성됩니다. LTI가 3D 인쇄 부품을 동등한 기계 생산 부품과 비교했을 때 회사는 새로운 형상이 외관과 안전성을 개선한다는 것을 깨달았습니다. 이러한 유형의 기하학적 형상의 경우 기존 기계 가공에는 과도한 공구 헤드 작동 지식과 훨씬 더 고급 솔루션이 필요합니다.

기존 모델(왼쪽)의 구조가 새 모델(오른쪽)보다 단순합니다.

3D 프린팅이 어떤 모양도 만들 수 있기 때문에 LTI는 제품 개발 프로세스를 보다 원활하게 진행할 수 있었습니다. 3D 프린팅으로 거의 모든 윤곽과 구조 설계가 추가 도구 변경 없이 가능했습니다. 어셈블리 슬롯 및 통풍구와 같은 기능적 특징뿐만 아니라 외관은 CAD 설계 소프트웨어를 사용하여 정밀하게 생성되었습니다.

3D 프린팅된 부품은 설계된 모든 기능을 유지하고 기계가공만큼 정확합니다.

Raise3D 프린터는 사용자 친화성을 유지하면서 여러 유형의 모양을 생성할 수 있기 때문에 부품 개발의 반복이 빨랐습니다. Raise3D Pro2 Plus는 완전히 밀폐된 구조와 100-240V AC 전원 공급 장치를 갖춘 소형 대형 3D 프린터 입니다. 따라서 프린터는 적은 공간과 전력으로 어디서나 쉽게 배포할 수 있습니다. LTI 는 엔지니어가 수정 사항을 즉시 검토할 수 있도록 생산 라인 바로 옆에 Pro2 Plus 를 배치했습니다.

Raise3D 프린터는 사무실 환경에서 쉽게 배포 및 운영할 수 있습니다.

Raise3D의 슬라이싱 소프트웨어인 ideaMaker로, LTI는 최고의 표면 품질과 치수 정밀도를 달성하는 데 중점을 두어 몇 달 동안 3D 프린팅 공정에서 수많은 세부 사항을 개선했습니다. IdeaMaker의 템플릿 라이브러리에서 LTI는 0.1mm 레이어 높이의 옵션을 선택하여 매우 높은 해상도와 매끄러운 표면으로 최종 인쇄 결과를 생성했습니다. 치수 정밀도를 유지할 때 LTI는 IdeaMaker의 포괄적인 도구 세트 포트폴리오를 최대한 활용하여 필라멘트 수축률을 완화했습니다. 수축률은 압출된 플라스틱이 냉각될 때 수축되는 양을 결정합니다. 그 결과 설정 값과 플라스틱 흐름 폭의 실제 값 사이에 오프셋이 생깁니다. IdeaMaker는 사용자가 다양한 세그먼트에 대한 압출 관련 가치를 차별화하는 것과 같은 다양한 관점에서 압출 프로세스를 정의할 수 있도록 합니다.

올바른 3D 프린팅 재료는 3D 프린팅 제품에 필수적입니다.

다양한 3D 프린팅 재료를 테스트한 후 LTI는 폴리카보네이트(PC)가 최상의 옵션임을 발견했습니다. 그러나 모든 PC 필라멘트가 동일한 것은 아닙니다. Polymaker의 PolyMax™ PC 는 결국 LTI에 가장 적합한 것으로 판명되었습니다. PC는 기존의 엔지니어링 등급 3D 프린팅 필라멘트 중 우수한 내충격성과 높은 강성으로 기계적 성능을 위한 최고의 선택입니다. 그 결과 PC로 인쇄된 부분이 충격을 흡수하여 변형이나 균열을 방지할 수 있습니다. 이러한 속성 외에도 PolyMax™ PC 는 우수한 인쇄성을 가지고 있습니다. LTI는 인쇄된 PC 부품이 장비를 보호하기에 충분하다는 것을 발견했습니다. 그러나 PC는 CRS보다 밀도가 훨씬 낮습니다.

LTI의 재료 응용 프로그램의 성공은 또한 Polymaker 의 특정 재료 과학에 의존했습니다 . 감마 카운터 및 와이퍼의 경우 UL 화재 등급이 중요합니다. 난연성은 재료가 타는 것을 방지하고 화재 확산을 늦추는 데 도움이 됩니다.

LTI 는 출시 직후 Polymaker의 PolyMax™ PC-FR 을 사용할 기회에 뛰어 들었습니다 . PolyMax™ PC-FR 은 충분한 강성과 내충격성을 가지고 있습니다. 그 성분은 우수한 인성, 강도 및 내열성과 함께 UL94 난연성 테스트에서 V0 성능을 모두 보장하는 세계 최고의 폴리머 공급업체인 Covestro의 제품입니다. PolyMax™ PC-FR 은 또한 신뢰성과 사용 용이성의 장점이 있습니다. LTI는 마침내 이 소재를 생산용으로 선택했습니다.

간단한 후처리로 3D 프린팅된 부품 완성하기

LTI는 생산의 마지막 단계로 인쇄된 PC 부품에 대한 후처리를 수행했습니다. 인쇄가 끝나면 부품을 5-10초 동안 가볍게 샌딩하여 버와 결함을 제거합니다. 모든 외부 부품은 전도성 니켈 RF 차폐 페인트로 내부를 도색했으며 외부 표면은 프린터 압출로 인한 작은 구석을 채우기 위해 프라이밍되었습니다. 건조되면 다시 30-60초 동안 가볍게 샌딩하고 깨끗하게 닦습니다. 그런 다음 망치질한 마감 페인트 층을 사용하여 부품에 금속 느낌을 줍니다.

 

간단한 후처리로 표면이 매끄럽게 다듬어졌습니다.

3D 프린팅으로 더 좋고 저렴한 제품 가능

수개월 간의 개발 끝에 LTI는 3D 프린팅을 통해 놀라운 제품 최적화를 달성했습니다. 구조를 재설계하여 Polymaker PC의 새로운 외부 플레이트는 CRS의 이전 설계보다 강하면서도 10파운드(9.5kg) 더 가볍습니다. 그 이유는 PC 밀도가 1.2g/cm 3 에 불과한 반면 CRS는 7.8g/cm 3 의 6배나 더 무겁기 때문 입니다. 비용 측면에서 3D 프린팅 공정에서 제품의 총 비용은 원래 공정의 25%에 불과했습니다. 이는 주로 기계 부품에 비해 3D 프린팅으로 부품이 94% 저렴했기 때문입니다.

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