콜드 스프레이를 사용한 세계에서 가장 빠른 금속 부품

2022년 6월 6일

초음속 입자 증착/콜드 스프레이

초음속 입자 증착 (SPD) 또는 Cold Spray(CS)는 적층 제조 공정입니다. 이 재료 통합 과정에서 금속 또는 합금의 마이크론 크기 입자는 헬륨 또는 질소와 같은 가열된 고압 가스를 사용하여 드라발 로켓 노즐이 장착된 스프레이 건을 통해 가속됩니다. (1). 입자는 초음속으로 빠져나가 기본 재료와의 결합 및 소성 변형을 일으키기에 충분한 에너지로 고체 표면에 충돌할 때 통합됩니다. 아래 그림 1을 참조하십시오.

그림 1 콜드 스프레이 공정의 개략도 (1)

이 고에너지 고체 코팅 및 분말 강화 공정은 금속, 금속 합금 및 금속 혼합물을 적용하는 효율적인 방법입니다. 수많은 응용. 공정에 열이 없기 때문에 티타늄, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 반응성 물질과 함께 사용하기에 이상적입니다. 고체 상태 처리를 통해 치수 공차 또는 모체 부품의 기본 야금을 손상시키지 않고 두꺼운 코팅을 적용할 수 있으므로 콜드 스프레이는 재생 및 수리 공정에 이상적입니다. 콜드 스프레이는 또한 부품을 추가로 구축하는 데 사용할 수 있습니다. 콜드 스프레이의 가장 흥미로운 특성은 시간당 최대 6kg의 증착 속도로 재료를 증착할 수 있는 속도입니다.

SPEE3D – Steve와 Byron의 이야기 – 태양광 자동차에서 적층 제조까지

3D 프린팅을 더 쉽게 만든다는 사명으로 Byron Kennedy와 Steven Camilleri는 SPEE3D를 설립하여 속도, 일관된 품질 및 비용 절감으로 금속 부품을 만들었습니다. SPEE3D 프린터 세계에서 가장 저렴한 금속 적층 제조 공정을 가능하게 합니다. 금속 콜드 스프레이 기술을 활용하여 며칠 또는 몇 주가 아닌 단 몇 분 만에 산업 품질의 금속 부품을 생산함으로써 금속 부품을 가장 빠른 방법으로 만듭니다. SPEE3D는 고출력 레이저와 고가의 가스에 의존하지 않고 금속 콜드 스프레이 기술을 사용하는 특허 프로세스를 사용하여 정상적인 생산 비용으로 금속 3D 프린팅의 유연성을 허용합니다. 이 공정은 분말을 추진하기 위해 헬륨이나 질소 대신 압축 공기를 사용합니다.

Byron과 Steven은 15년 넘게 함께 일해 왔습니다. 그들은 처음에 Charles Darwin University World Solar Car Challenge 팀의 일원으로 만났고 1987년과 2005년 사이에 함께 데저트 로즈를 경주했습니다. (1). 2000년 데저트 로즈는 태양열 자동차로 시속 107km의 세계 기록을 받았습니다.

2002년에 그들은 Desert Rose를 위해 개발된 축방향 자속 모터 기술을 상용화하기 위해 In Motion Technology(IMT)를 설립했습니다. 이 모터 기술은 현재 전 세계적으로 사용되고 있으며 태양열 자동차 경주에서 가장 성공적인 상업적 파생물 중 하나입니다. IMT의 성공적인 판매 수익으로 쌍은 SPEE3D를 형성했습니다.

SP3D(Supersonic 3D Deposition)로 알려진 SPEE3D가 개발한 새로운 적층 제조 기술 (2) 마하 3의 속도로 제트 엔진 노즐을 통해 재료를 쏘고 6축 로봇 팔로 움직이는 기판에 기하학적 패턴으로 층별로 증착됩니다. 로봇은 STL(Standard Template Library) CAD 파일에서 명령한 특정 형상을 구축하기 위해 필요에 따라 플레이트를 이동합니다.

이 과정에서 서로 충돌하는 입자의 순전한 운동 에너지는 분말이 서로 결합하여 금속 주조물보다 우수한 야금학적 특성을 가진 고밀도 부품을 형성하도록 합니다. 부품은 빌드 후 즉시 안전하게 처리할 수 있습니다. 이 공정을 통해 기존 3D 금속 프린팅 방식보다 100~1000배 빠른 속도로 금속 부품을 프린팅할 수 있다.

아래 그림 2는 SPEE3D가 단 11분 만에 구축한 구리 부품을 보여줍니다.(3).

그림2 SPEE3D가 SP3D에서 만든 구리 부품 (3).

SPEE3D는 계속해서 금속 기반 적층 제조 기술의 혁신적인 공급업체이며 특허받은 콜드 스프레이 기술을 기반으로 하는 기계 및 통합 시스템 솔루션의 개발, 조립 및 유통에 중점을 둡니다. SPEE3D의 혁신적인 기술은 구리 및 알루미늄에 대한 기존 금속 인쇄 기술보다 빠르고 저렴하며 확장 가능한 생산에 기여했으며 해양, 방어 항공 우주 (4).

참고문헌

  1. https://www.metal-am.com/articles/how-metal-3d-printing-is-going-supersonic-at-spee3d/

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