금속 3D 프린팅은 어떻게 작동합니까?

2022년 적층 제조 또는 적층 제조를 논의할 때 3D 기술과 금속 3D 프린팅이 항상 떠오릅니다. 3D의 금속 인쇄는 불과 몇 년 전만 해도 아직 초기 단계에 있었지만 현재 가장 빠르게 성장하고 가장 많이 투자된 산업 기술 중 하나입니다.

이 게시물에서 우리는 3D 금속 제조가 무엇인지, 이를 사용하는 이점, 작동 방식, 이면에 있는 기술 등을 포함하여 3D 금속 제조에 관한 가장 일반적인 몇 가지 질문을 다룰 것입니다.

금속 3D 프린팅 – 무엇입니까?

금속 3D 프린팅은 여러 가지 다양한 형태의 레이어링 및 첨가제 제조 기술. 가장 간단한 형태의 금속 3D 프린팅은 모든 기술을 사용하여 금속 재료를 층별로 소결, 용융 및 용접하여 금속 구성 요소와 물체를 만드는 것을 포함합니다.

다양한 금속 3D 프린팅 기술을 사용하여 다양한 3D 프린팅 금속 부품 및 물체. 금속 프린팅은 주로 항공 우주 및 엔지니어링 산업에서 사용되지만 3D 프린팅 기술은 빠르게 분기되고 있습니다.

오늘날 금속 3D 프린팅 기술의 지속적인 발전 덕분에 특정 3D 금속 프린팅 물체는 기존의 기계 부품만큼 정확하고 보기 좋습니다.

금속 부품 제조의 유일한 기술로 구현하든 기존 공급망에 다른 기술과 함께 도입하든, 금속 제조 3D 기술은 계속해서 진화하고 개선됩니다.

금속 3D 프린팅을 사용하는 이유

오랫동안 기계 가공은 금속 제조에 사용할 수 있는 유일한 방법 중 하나였습니다. 하는 동안 CNC 기계는 거의 끝없이 다양한 금속 구성 요소와 부품을 만들 수 있지만 3D 프린팅을 사용하여 더 세부적인 부분과 복잡한 모양을 가진 훨씬 더 다양한 구성 요소를 만들 수 있습니다.

이것이 금속 3D 프린팅의 주요 장점입니다. 즉, 생성하는 데 사용할 수 있는 복잡한 모양과 항목이 거의 무한합니다. 그러나 이것이 3D로 전환하는 유일한 이점은 아닙니다. 3D 금속 인쇄의 몇 가지 추가 이점은 다음과 같습니다.

• 복잡한 모양과 세부 사항의 더 빠른 제조
• 조립 라인 방식의 3D 프린팅으로 시간과 비용 절약
• 강도 저하 없이 더 가벼운 제품을 만들 수 있습니다.
• 기존 제조 방법보다 비용 효율적
• 사용하는 공정에 따라 재료 낭비가 거의 없음

즉, 3D 프린팅은 훌륭하게 작동하며 복잡하고 매우 상세한 금속 구성요소 및 부품을 제조하는 데 적극 권장됩니다. 그러나 금속 3D 프린팅 기술의 발전과 함께 그 용도가 나날이 확대되고 있다.

다음으로 금속 부품을 3D로 인쇄하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다.

3D 금속 제조는 어떻게 작동합니까?

3D로 금속을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 각 방법과 기술은 다음과 많은 공통점이 있지만 작업할 수 있는 재료와 사용할 수 없는 재료를 결정하는 특정 차이점이 있습니다. 다음은 오늘날 사용되는 다양한 유형의 금속 3D 프린팅에 대한 간략한 개요입니다.

직접 금속 레이저 소결(DMLS)

DMLS는 3D 금속 제조의 가장 일반적인 방법입니다. 이 방법에서는 레이저를 사용하여 합금 분말을 층별로 소결하여 물체를 형성합니다. 개별 레이어는 레이저가 파우더 베드를 가리키고 CAD(Computer-Aided Design) 파일에 의해 안내될 때 생성됩니다. 하나의 레이어 생성이 완료되면 프린터는 더 많은 파우더를 퍼뜨리고 프로세스를 반복합니다. 이러한 레이어링과 반복의 과정을 통해 금속 부품이 생성됩니다. 디지털 공정은 물리적인 금형의 필요성을 없애고 고품질의 복잡한 금속 부품을 생산하는 데 모범적입니다. DMLS는 완성된 기계 부품, 의료 기기 및 장치, 도구 등을 제조하는 데 사용됩니다.

선택적 레이저 용융(SLM)

이름 그대로 SLM은 재료를 녹이고 인쇄는 불활성 가스실에서 이루어집니다. 이 과정에서 레이저가 금속 분말을 녹여 결합합니다. 한 층이 완성되면 금속 분말의 새 층이 추가되고 다음 인쇄 주기가 시작됩니다. 일반적으로 SLM으로 인쇄된 제품은 프레임에 공극이 거의 또는 전혀 없기 때문에 일반적으로 강도 특성이 향상됩니다. 이것은 3D에서 SLM으로 인쇄된 제품에 다음과 거의 동일한 매개변수를 제공합니다. 금속 주조 제품이며 일반적으로 복잡한 구조의 건물에 사용됩니다.

전자빔 용융(EBM)

EBM은 SLM과 유사하지만 레이저가 아닌 전자빔을 사용합니다. 이 과정에서 고에너지 전자빔이 분말 금속을 녹입니다. 빔은 자기장에 의해 유도되는 전자 제트를 생성합니다. 분말 금속의 레이어 위의 레이어를 함께 녹여 CAD 소프트웨어에서 설정한 사양으로 개체를 만듭니다. 이 공정은 반응성이 높은 물질을 길항할 수 있는 산화로부터 보호하기 위해 진공 챔버에서 진행됩니다. EBM은 레이저 인쇄 방법보다 빠르고 정확하며 항공 우주, 국방, 의료 등의 분야에서 사용됩니다.

3D 및 레이어 제조의 미래

위의 기술은 3D 제조에서 널리 사용되지만 다음과 같은 추가 기술이 있습니다. 선택적 레이저 소결 (SLS), 바인더 분사, 그리고 레이저 증착. 위의 인쇄 형태와 마찬가지로 이러한 추가 기술은 다양한 재료를 사용하고 고유한 프로세스를 가지고 있습니다. 3D 프린팅 시장은 지속적으로 성장하고 있으며 새로운 기술로 인해 더 빠른 금속 프린팅이 가능합니다. 초음속 입자 증착 (SPD) 또는 콜드 스프레이 (CS)가 이것의 핵심 예입니다. 이 과정을 통해 금속이나 합금의 미크론 크기의 입자가 헬륨이나 질소와 같은 가열된 고압 가스를 사용하여 스프레이 건을 통해 가속됩니다. 입자는 초음속으로 빠져나와 기본 물질과 결합합니다. 

그러나 SPEE3D는 다른 콜드 스프레이 공정과 달리 금속 분말을 녹일 때 열을 사용하지 않고 '초음속 3차원 증착'(SP3D)을 개발했다. 이것은 로켓 노즐이 공기를 음속의 3배까지 가속시키는 특허받은 프로세스에 부여된 이름입니다. 금속 분말 그런 다음 6축 로봇 팔에 의해 조종되는 기판에 증착됩니다. 이 과정에서 서로 충돌하는 입자의 순전한 운동 에너지로 인해 분말이 서로 결합하여 주조보다 우수한 야금학적 특성을 가진 고밀도 부품을 형성합니다. 이것은 SP3D 기술이 그 어느 때보다 빠르게 금속 인쇄 가능, 기존의 금속 적층 제조 방법보다 최대 1000배 더 빠릅니다.

요약하자면

위에서 설명한 바와 같이 금속 3D 프린팅은 다양한 형태의 적층 및 적층 제조 기술을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 가장 단순한 형태의 3D 금속 프린팅은 금속 재료를 층별로 소결, 용융 및 용접하여 금속 부품 및 물체를 생성하는 것입니다. 각 방법과 기술 간의 특정 차이점에 따라 작업할 수 있는 재료와 사용할 수 없는 재료가 결정됩니다. 직접 금속 레이저 소결 (DMLS)는 레이저를 사용하여 합금 분말을 층별로 소결하여 물체를 형성하는 반면, 선택적 레이저 용융 (SLM) 분말 입자를 함께 녹이고 용접합니다. 전자빔 용융 (EBM)은 SLM과 유사하지만 레이저가 아닌 전자빔을 사용합니다. 금속 3D 프린팅의 미래를 바라보며 SPEE3D와 같은 기술 콜드 스프레이 SP3D 기술은 금속 부품을 그 어느 때보다 빠르게 생산할 수 있도록 적층 제조를 혁신하고 있습니다.

우리가 도울 수 있는 방법

SPEE3D의 제품에 대해 알아보거나 금속 3D 프린팅에 대해 자세히 알아보려면 언제든지 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. contact@spee3d.com 또는 +61 (03) 8759 1464로 전화해 주십시오.