협력을 통한 성공: 고하중에서도 높은 서비스 수명, 현저히 감소된 단가, 높은 설계 자유도
애플리케이션 한눈에 보기: 핀란드의 ZenRobotics는 전 세계적으로 고품질의 빠르고 안전한 폐기물 자동 분리를 보장하는 산업용 AI 제어 폐기물 분리 시스템을 제조하는 회사입니다. 환경에 따라 시스템 사용 조건은 매우 가혹하며, 먼지나 기타 폐기물 속 이물질은 하루의 일과입니다. 이러한 조건에도 불구하고 시스템은 폐기물을 빠르고 안정적으로 분리할 수 있어야 합니다. "새로운 FastPicker" 시스템의 경우 축 가속 중에 발생하는 높은 비틀림력을 견딜 수 있는 플레인 베어링을 찾아야 했습니다. 개발자들은 회전을 방지하기 위해 홈이 있는 알루미늄 축에 장착되는 3D 프린팅 플레인 베어링을 고안해냈습니다. 이 플레인 베어링은 3m/s의 선형 속도와 반경 방향 및 축 방향 가속도를 견딜 수 있습니다. 3D 프린팅의 뛰어난 디자인 자유도 덕분에 플레인 베어링의 형상을 그루브 알루미늄 축에 맞게 조정할 수 있었습니다. 다음 단계는 사출 성형의 다양한 소재를 사용할 수 있도록 소위 래피드 툴링 사출 성형 툴로 적층 가공을 하는 것이었습니다.
핀란드 젠로보틱스의 새로운 "FastPicker" 폐기물 분류 시스템을 테스트하는 과정에서 질량 중심이 이동 축의 중심에 있지 않으면 기존의 일반 베어링은 축 가속 시 비틀림 힘을 견딜 수 없다는 사실을 금방 알게 되었습니다. 처음에는 스토퍼 요소로 회전을 멈추려고 했습니다. 그러나 이는 무거운 하중으로 인해 금방 고장났습니다. 스토퍼 요소 외에도 처음에는 반경 방향 및 축 방향 가속을 견디기 위해 igus 제품군의 표준 플레인 베어링이 사용되었습니다.
솔루션
최종적으로 특수한 형상의 이구스 플레인 베어링이 사용되었습니다. 이 베어링은 먼저 레이저 소결 공정을 통해 고성능 플라스틱 iglidur i3로 제작되어 홈이 파인 알루미늄 축에 장착되어 회전을 멈추게 했습니다. 그 후 이 회사는 사출 성형 공정의 재료 다양성을 활용하기 위해 래피드 툴링으로 전환했습니다. 래피드 툴링 또는 프린트2몰드 공정은 비용을 최대 80%까지 절감할 수 있습니다. 사출 성형용 금형은 며칠 내에 제작할 수 있으며 즉시 사용할 수 있습니다. 3D 프린팅이 제공하는 디자인 자유도는 플레인 베어링의 특수한 형상에 이상적입니다.
프로토 타입 및 소량 샘플
3D 프린팅과 프린트투몰드의 공통점은 소량 생산으로 수익을 창출한다는 점입니다. 기계로 만든 사출 성형 도구로 부품을 생산하는 것은 10,000개 이상의 부품을 대량으로 생산해야만 가격 측면에서 가치가 있습니다. 특히 애플리케이션의 테스트 단계에서 3D 프린팅은 빠른 생산 속도와 즉각적인 사용 준비가 가능하다는 점이 인상적입니다. 부품에 따라 1~3일 내에 배송이 가능하며 온라인 3D 프린팅 서비스에서 쉽게 주문할 수 있습니다. 젠로보틱스는 홈이 있는 알루미늄 축의 초기 프로토타입에도 3D 프린팅 베어링을 사용했습니다. 그런 다음 3D 프린팅으로 사출 성형 공구를 제작하는 프린트2몰드 공정을 선택했습니다. 결정적인 요인은 다양한 재료와 사출 성형과 관련된 낮은 단가였습니다. 최종 베어링은 iglidur J2로 제작되었습니다. 이 경우 프린트2몰드 부품은 개당 약 5유로로 SLS 부품(개당 약 49유로)의 10분의 1에 불과했으며 금형도 100개에서 자체적으로 비용을 지불했습니다. 견고한 플라스틱은 기계적 사양이 우수하고 비용 효율적이며 미디어 저항성이 우수합니다. 또한 고체 윤활제가 내장되어 있어 플레인 베어링의 외부 윤활이 불필요합니다.
속도가 중요한 경우 3D 프린팅은 사출 금형 제조를 위한 솔루션입니다. 형상에 따라 프린팅에 약 12~24시간이 소요되며, 프린팅이 완료된 후 즉시 사용할 수 있습니다. 래피드 툴링으로 알려진 프린트2몰드 프로세스는 고급 프로토타입과 소량의 제품을 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다. 기계로 생산하는 사출 금형보다 최대 10,000개(최소 수량 없음)까지 생산할 수 있어 수익성이 더 높습니다. 최대 80%의 비용 절감으로 내마모성 부품을 생산할 수 있습니다. 프린트2몰드 사출 성형 부품의 품질은 기존 사출 성형 공정과 동일합니다. 프린트2몰드 공정을 사용하면 개발 프로세스를 크게 가속화할 수 있으며 일반 사출 성형의 재료 다양성도 그대로 유지됩니다.
