6월 28, 2022

금속 3D 프린팅은 어떻게 작동하나요?

2022년 적층 제조 또는 적층 제조에 대해 이야기할 때 3D 기술과 금속 3D 프린팅이 항상 떠오릅니다. 3D 금속 프린팅은 불과 몇 년 전만 해도 초기 단계에 불과했지만, 지금은 가장 빠르게 성장하고 가장 많은 투자를 받고 있는 산업 기술 중 하나가 되었습니다.

이 게시물에서는 3D 금속 제조의 정의, 사용 시 장점, 작동 방식, 배후 기술 등 3D 금속 제조에 관한 가장 일반적인 질문 몇 가지를 다룹니다.

금속 3D 프린팅이란 무엇인가요?

금속 3D 프린팅은 여러 가지 형태의 레이어링을 설명하는 데 사용되는 일반적인 용어입니다. 적층 가공 기술. 가장 간단한 형태로 금속 3D 프린팅은 금속 소재를 한 층씩 소결, 용융, 용접하여 금속 부품과 물체를 만드는 모든 기술을 포함합니다.

오늘날 금속 3D 프린팅 기술의 지속적인 발전 덕분에 특정 3D 금속 프린팅 물체는 기존 기계 가공 부품만큼 정밀하고 외관이 뛰어납니다.

금속 3D 프린팅 기술에는 여러 가지가 있습니다. 다양한 3D 프린팅 금속 부품 및 물체. 금속 프린팅은 주로 항공우주 및 엔지니어링 산업에서 사용되지만, 3D 프린팅 기술은 빠르게 그 영역을 넓혀가고 있습니다.

금속 부품 제조에 단독 기술로 구현되든, 기존 공급망에 다른 기술과 함께 도입되든, 금속 제조 3D 기술은 계속해서 발전하고 개선되고 있습니다.

메탈 3D 프린팅을 사용하는 이유는?

오랫동안 기계 가공은 금속 제조에 사용할 수 있는 유일한 방법 중 하나였습니다. 하지만 CNC 기계는 거의 끝없이 다양한 금속 부품과 부품을 만들 수 있지만, 3D 프린팅은 훨씬 더 세밀하고 복잡한 모양을 가진 훨씬 더 다양한 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

금속 3D 프린팅의 가장 큰 장점은 복잡한 모양과 아이템을 거의 무한대로 제작할 수 있다는 점입니다. 하지만 3D 프린팅의 장점은 이것만이 아닙니다. 3D 금속 프린팅의 또 다른 장점은 다음과 같습니다:

• 복잡한 모양과 디테일을 더욱 빠르게 제작
• 조립 라인 방식의 3D 프린팅으로 시간과 비용 절약
• 강도는 그대로 유지하면서 더 가벼운 제품을 만들 수 있습니다.
• 기존 제조 방식보다 비용 효율적임
• 사용하는 프로세스에 따라 재료 낭비가 거의 없음

즉, 3D 프린팅은 매우 훌륭하게 작동하며 복잡하고 매우 세밀한 금속 부품 및 부품을 제조하는 데 적극 권장됩니다. 하지만 금속 3D 프린팅 기술의 발전과 함께 그 용도는 날로 확대되고 있습니다.

다음으로 금속 부품을 3D로 인쇄하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다.

3D 금속 제조는 어떻게 이루어지나요?

3D로 금속을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 각 방법과 기술은 서로 공통점이 많지만, 사용할 수 있는 재료와 사용할 수 없는 재료에 따라 몇 가지 차이점이 있습니다. 다음은 오늘날 사용되는 다양한 유형의 금속 3D 프린팅에 대한 간략한 개요입니다:

직접 금속 레이저 소결(DMLS)

DMLS는 가장 일반적인 3D 금속 제조 방법입니다. 이 방법에서는 레이저를 사용하여 합금 분말을 한 층씩 소결하여 물체를 형성합니다. 레이저가 파우더 베드를 향하고 CAD(컴퓨터 지원 설계) 파일의 안내에 따라 개별 레이어가 만들어집니다. 한 층의 제작이 완료되면 프린터는 파우더를 더 퍼뜨려 이 과정을 반복합니다. 이러한 레이어링과 반복 과정을 통해 금속 부품이 만들어집니다. 디지털 공정은 물리적 금형이 필요하지 않으며 고품질이면서도 복잡한 금속 부품을 생산하는 데 탁월합니다. DMLS는 완성된 기계 부품, 의료 기기 및 장치, 공구 등을 제조하는 데 사용됩니다.

선택적 레이저 용융(SLM)

이름 그대로 SLM은 재료를 녹여 불활성 가스 챔버에서 프린팅을 진행합니다. 이 과정에서 레이저가 금속 분말을 녹여 결합합니다. 한 층이 완성되면 새로운 금속 분말 층이 추가되고 다음 인쇄 사이클이 시작됩니다. 일반적으로 SLM으로 프린트된 제품은 프레임에 빈 공간이 거의 없거나 전혀 없기 때문에 강도가 높아집니다. 따라서 3D로 3D 프린팅된 제품은 다음과 거의 동일한 파라미터를 제공합니다. 금속 주조 제품이며 복잡한 구조물 건설에 일반적으로 사용됩니다.

전자빔 용융(EBM)

EBM은 SLM과 유사하지만 레이저가 아닌 전자빔이 사용됩니다. 이 과정에서 고에너지 전자빔이 분말 금속을 녹입니다. 이 빔은 자기장에 의해 유도되는 전자 제트를 생성합니다. 분말 금속을 한 겹 한 겹 녹여 CAD 소프트웨어에 명시된 사양을 갖춘 물체를 만듭니다. 이 과정은 반응성이 높은 재료와 길항작용을 일으킬 수 있는 산화를 방지하기 위해 진공 챔버에서 진행됩니다. EBM은 레이저 프린팅 방식보다 더 빠르고 정밀하며 항공우주, 국방, 의료 등의 분야에서 사용됩니다.

3D 및 레이어 제조의 미래

위의 기술은 3D 제조 분야에서 여전히 널리 사용되고 있지만 다음과 같은 추가 기술이 있습니다. 선택적 레이저 소결 (SLS), 바인더 분사및 레이저 증착. 위의 인쇄 형태와 마찬가지로 이러한 추가 기술은 다양한 재료를 활용하고 고유한 프로세스를 가지고 있습니다. 3D 프린팅 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 새로운 기술을 통해 더 빠른 금속 프린팅이 가능해졌습니다. 초음속 입자 증착 (SPD) 또는 콜드 스프레이 (CS)가 대표적인 예입니다. 이 공정을 통해 미크론 크기의 금속 또는 합금 입자가 헬륨이나 질소와 같은 가열된 고압 가스를 사용하여 스프레이 건을 통해 가속됩니다. 입자는 초음속으로 빠져나가 기본 재료와 결합합니다. 

하지만 다른 콜드 스프레이 공정과 달리 금속 분말을 녹이기 위해 열을 사용하는 대신 '초음속 3D 증착'(SP3D)을 개발했습니다. 이는 로켓 노즐이 음속의 최대 3배까지 공기를 가속하는 특허받은 공정의 이름입니다. 금속 분말 를 주입한 다음 6축 로봇 팔로 움직이는 기판 위에 증착합니다. 이 과정에서 입자가 서로 부딪히면서 발생하는 강력한 운동 에너지로 인해 분말이 서로 결합하여 주조보다 우수한 야금학적 특성을 지닌 고밀도 부품이 형성됩니다. 즉, SP3D 기술은 그 어느 때보다 빠른 금속 인쇄 가능를 사용하여 기존의 금속 적층 제조 방식보다 최대 1,000배 빠른 속도로 제작할 수 있습니다.

요약하기

위에서 설명한 것처럼 금속 3D 프린팅은 다양한 형태의 적층 및 적층 제조 기술을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 가장 간단한 형태의 3D 금속 프린팅은 금속 재료를 층층이 소결, 용융, 용접하여 금속 부품과 물체를 만드는 것입니다. 각 방법과 기술 간의 특정 차이점에 따라 사용할 수 있는 재료와 사용할 수 없는 재료가 결정됩니다. 직접 금속 레이저 소결 (DMLS)는 레이저를 사용하여 합금 분말을 층별로 소결하여 물체를 형성하는 반면에 선택적 레이저 용융 (SLM)은 분말 입자를 녹여 용접합니다. 전자빔 용융 (EBM)은 SLM과 유사하지만 레이저가 아닌 전자빔을 사용합니다. 금속 3D 프린팅의 미래를 내다보면, SPEE3D의 콜드 스프레이 SP3D 기술은 금속 부품을 그 어느 때보다 빠르게 생산할 수 있도록 적층 가공을 혁신하고 있습니다.

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