PTI Tech
By 산업 응용 기술 재료
Metal Binder Jetting으로 MIM 프로토타입 가속화
Markforged Metal Binder Jetting 316
도전
PTI Tech는 엔지니어링 폴리머와 금속 사출 성형(MIM)을 전문으로 하는 정밀 사출 성형 부품의 글로벌 계약 제조업체입니다. MIM 공정에서는 분말 금속을 바인더와 혼합한 후 높은 압력으로 몰드 캐비티에 주입합니다. "그린" 부품은 탈바인딩 및 소결 과정을 거쳐 고품질, 고밀도의 금속 부품을 생산하게 됩니다.
PTI Tech는 항공우주, 방위, 의료기기, 고급 산업용 애플리케이션 등 중요한 산업에 필요한 복잡하고 정밀한 부품을 생산하는 데 특화되어 있습니다. PTI는 고객의 부품 설계를 제조 가능성(DFM) 분석을 통해 비용 효율적으로 플라스틱 또는 금속 사출 성형으로 생산할 수 있도록 합니다.
한 주요 엘리베이터 제조업체는 플라스틱 오버몰딩 어셈블리와 함께 사용되는 스테인리스 버튼 캡과 버튼 바디를 사용하고 있었습니다. 그러나 강력한 소독제로 청소할 때 플라스틱 나사산이 갈라지고 손상되는 문제가 발생했습니다. 이 제조업체는 이러한 버튼 바디와 캡을 보다 내구성 있는 316L 스테인리스 스틸로 만든 전체 금속 어셈블리로 긴급히 재설계해야 할 필요가 있었습니다.
엘리베이터에 신속히 적용할 수 있도록 해야 했습니다. 버튼 바디 설계에는 손으로 굽힐 수 있을 정도로 얇으면서도 균열 없이 모양을 유지할 수 있는 유연한 탭 한 쌍이 포함되어 있었습니다.
PTI Tech는 고객이 테스트와 설계 검증에 사용할 수 있는 일련의 생산 대변 부품을 제조할 기술이 필요했습니다. 이 부품들은 MIM으로 제작된 부품과 유사한 가공 및 물리적 특성을 가져야 했으며, PTI Tech는 생산 도구를 구축하기 전에 이들의 설계를 확정할 필요가 있었습니다.
— Gaetano Mariella Chief Technology Officer“Binder Jetting으로 제작된 부품의 수축률과 최종밀도는 금속 주입 성형 부품과 매우 유사합니다.”
해결책
PTI Tech가 작성한 보고서에 따르면, Metal Binder Jetting과 금속 주입 성형(MIM)에는 몇 가지 유사점이 있습니다. 이 두 가지 모두 소결된 금속 분말 공정으로, 유사한 기계적 특성을 가진 부품을 생산합니다. 또한 소결 과정에서 유사한 수축 특성을 보입니다.
PTI Tech는 고객이 테스트할 수 있도록 엘리베이터 버튼 어셈블리 프로토타입을 신속하게 제작하기 위해 Markforged Binder Jetting을 선택했습니다. 이 기술을 사용하여 생산된 부품은 소결 중 수축률, 밀도 및 표면 마감이 금속 주입 성형을 사용해 생산된 부품과 유사했습니다. PTI Tech의 사장인 Neal Goldenberg에 따르면, 이 부품은 최종 MIM 부품과 상당한 유사성을 강조하는 요구 사항을 충족했습니다. 유연한 탭과 여러 얇은 벽 구조는 내구성 요구 사항을 충족하여 현장 설치 중에 부러지지 않도록 보장했습니다.
Metal Binder Jetting이 없었다면, PTI Tech는 여러 탭 두께와 기타 부품 설계 변수를 테스트하기 위해 사전 생산 성형 도구를 여러 번 제작해야 했을 것입니다. 각 반복마다 새로운 도구를 제작해야 했기 때문에 이 과정은 최대 16주가 소요될 수 있었을 것입니다. 하지만 Metal Binder Jetting을 통해 PTI Tech는 철저한 제조 가능성(DFM) 프로세스를 수행하면서도 275-300개의 사전 생산 부품을 고객에게 단 4주 만에 제공할 수 있었습니다.
고객의 엔지니어링 팀은 기능 테스트와 파괴 테스트를 수행할 수 있었으며, 고정 툴링에 투자하지 않고도 프로토타입 부품의 구조적 성능을 분석하고 미적 요소와 치수를 조정할 수 있었습니다. 설계가 완료되면 고객은 MIM 툴링을 더욱 자신 있게 주문할 수 있었습니다.
이러한 단계들을 제거함으로써 PTI Tech 팀은 Binder Jetting을 사용하여 기능성 프로토타입을 제작함으로써 비용을 6자리 수 이상 절감하고 개발 일정을 몇 달 단축할 수 있었다고 추정합니다. 이 빠른 개발 프로세스는 제조업체가 이 개조 부품을 신속하게 현장에 제공해야 하는 요구를 충족시켰으며, PTI Tech가 짧은 시간 안에 높은 품질의 부품을 제공하여 고객 만족도를 높이는 평판을 더욱 강화했습니다. 또한 고객은 PTI가 긴급한 기한을 맞춰 생산 부품을 제공할 수 있다는 자신감을 얻었습니다.
미래
PTI Tech의 많은 작업은 깊은 고민과 광범위한 문제 해결이 필요한 부품을 제조하는 데 있어 도전적인 과제입니다. MIM 대표 프로토타입을 신속하게 연속적으로 제작할 수 있는 능력은 팀이 아이디어를 테스트하고, 부품을 가공하거나 사전 생산 MIM 금형 도구를 제작하는 것보다 훨씬 빠르게 솔루션을 찾아가는 반복 과정을 가능하게 합니다.
이 프로세스는 금속 생산 도구를 제작하기 위해 강철을 절단하기 전에 PTI Tech 팀이 금형 설계에 대해 더 큰 확신을 가질 수 있도록 하면서도 위험을 줄여줍니다.
Metal Binder Jetting을 통해 PTI Tech 고객에게 사전 생산 준비가 된 부품을 매우 빠르게 제공할 수 있기 때문에, PTI Tech는 곧 많은 고객의 프로토타입 부품 제작에 있어 가공 대신 이 기술을 사용할 것이라고 믿습니다. Binder Jetting은 또한 생산 도구가 제작되는 동안 고객이 조립을 시작할 수 있도록 제한된 브릿지 생산 작업에도 사용될 수 있습니다. 또한, 금속 주입 성형의 금형 비용이 부담스러운 경우, 소량의 최종 사용 부품을 생산하는 데도 사용할 수 있습니다. 엘리베이터 버튼 프로젝트에서 얻은 시간과 비용 절감을 고려할 때, PTI는 Binder Jetting이 PTI Tech와 그 고객들에게 중요한 경쟁 우위를 제공한다고 확신하고 있습니다.
— Neal Goldenberg President“Binder Jetting을 통해 개발 시간을 단축하고 여러 아이디어를 동시에 테스트하여 부품 설계를 확정한 후, 바로 생산 도구 제작으로 넘어갈 수 있습니다.”
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