금속 3D 인쇄:직접 에너지 증착이란 무엇입니까?

직접 에너지 증착(DED) 재료가 증착될 때 용융 및 융합하여 부품을 생성하는 일련의 유사한 금속 3D 프린팅 기술입니다. 새 부품을 제조하는 데 사용할 수 있지만 DED는 일반적으로 손상된 구성 요소를 수리하고 재건하는 데 사용됩니다. 주요 금속 3D 프린팅 기술 중 하나인 DED는 이미 항공우주 및 국방, 석유 및 가스, 해양 산업과 같은 주요 산업에서 활용되고 있습니다. 오늘의 자습서에서는 DED 프로세스, 이점 및 제한 사항, 기존 사용 사례를 살펴보겠습니다.

DED는 어떻게 작동합니까?

직접 에너지 증착은 때때로 3D 레이저 클래딩 및 직접 조명 제작을 포함하여 여러 다른 이름으로 사용됩니다. 또한 전자빔 적층 제조(Sciaky), 레이저 엔지니어링 네트 쉐이핑(Optomec), 급속 플라즈마 증착(Norsk Titanium) 또는 와이어 아크 적층 제조와 같이 DED에서 모델링된 특정 독점 기술이 상호 교환적으로 사용되는 경우가 있습니다. 각 프로세스는 약간씩 다르게 작동하지만 기본 원리는 동일합니다.

DED 공정에서 금속 분말 또는 와이어 형태로 제공되는 공급원료 재료는 집중된 열원(가장 일반적으로 레이저이지만 전자빔 또는 아크일 수도 있음) 빌드 플랫폼에 연속적으로 추가됩니다. 열원과 공급 노즐은 모두 갠트리 시스템 또는 로봇 팔에 장착됩니다. 이 공정은 일반적으로 재료 특성을 더 잘 제어하고 원하지 않는 산화로부터 재료를 보호하기 위해 불활성 가스로 채워진 밀폐된 챔버에서 진행됩니다.

작동 중인 기술을 확인하십시오:

자료

DED는 다음을 포함한 다양한 금속을 지원합니다.

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티타늄 합금

스테인리스 스틸

마레이징 스틸

공구강

알루미늄 합금

내화 금속(탄탈, 텅스텐, 니오븀)

초합금(인코넬, 하스텔로이)

니켈 구리

기타 특수 재료, 복합 재료 및 기능 등급 재료

특히, DED에 사용되는 재료는 분말층 금속 AM에 사용되는 금속 분말보다 훨씬 저렴합니다.

직접 에너지 증착:찬반 양론

DED 기술은 수년 동안 사용되어 왔으며 다양한 이점을 제공합니다.

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부품 수리에 이상적:부품의 입자 구조를 제어할 수 있는 능력은 DED를 기능성 금속 부품 수리에 적합한 솔루션으로 만듭니다.

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더 큰 3D 프린팅 부품 :일반적으로 더 작은 고화질 부품을 생산하는 분말층 금속 AM 공정과 달리 일부 독점 DED 방법은 더 큰 금속 부품을 생산할 수 있습니다. 예를 들어 Sciaky에서 개발한 EBAM(전자빔 적층 제조) 기술은 길이가 6미터보다 큰 부품을 생산할 수 있습니다.

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고속 인쇄 속도 :일반적으로 DED 기계는 재료 증착 속도가 높습니다. 예를 들어, 일부 DED 프로세스는 시간당 최대 11kg의 금속 속도를 달성할 수 있습니다.

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재료 낭비 감소 :SLM 및 DMLS 프로세스를 사용하면 파우더가 빌드 플랫폼에 뿌려진 다음 선택적으로 함께 융합되기 때문에 재사용해야 하는 융합되지 않은 파우더가 많이 남을 수 있습니다. 계약에서 DED를 사용하면 필요한 양의 자재만 예치됩니다. 재활용할 폐기물 분말이 없기 때문에 효율적인 재료 사용과 비용 절감이 가능합니다.

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다중 재료 기능 :DED를 사용하면 건축 과정에서 분말이나 와이어를 변경하거나 혼합하여 맞춤형 합금을 만들 수 있습니다. 이 기술을 사용하여 동일한 빌드 내에서 두 개의 서로 다른 재료 사이에 그라데이션을 만들어 부품의 더 강한 재료 속성을 얻을 수도 있습니다.

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고품질 금속 부품 :DED는 유사한 주조 또는 단조 재료와 같거나 더 나은 기계적 특성을 가진 고밀도 부품을 생산합니다. DED로 생산된 부품은 또한 거의 그물 모양에 도달할 수 있으므로 후처리가 거의 필요하지 않습니다.

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하이브리드 제조 기능 :DED는 하이브리드 제조 솔루션을 만들기 위해 머시닝 센터에 통합하기에 적합한 몇 안 되는 금속 3D 프린팅 기술 중 하나입니다. 다축 가공 시스템에 증착 노즐을 장착하면 고도로 복잡한 금속 부품을 더 빠르고 유연하게 생산할 수 있습니다.

DED의 한계는 무엇입니까?

DED의 몇 가지 제한 사항은 다음과 같습니다.

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저해상도: 직접 에너지 증착으로 생산된 부품은 해상도가 낮고 표면 조도가 좋지 않으므로 2차 가공이 필요하여 전체 공정에 시간과 비용이 추가됩니다.

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지지 구조 없음: DED는 특정 형상(예:돌출부)의 부품 생산을 제한하는 지지 구조를 만드는 데 적합하지 않습니다.

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비용: DED 시스템은 일반적으로 매우 고가이며 비용이 $500,000를 초과합니다.

직접 에너지 증착:기계

아래 표에는 DED 프로세스를 기반으로 독점 기술을 개발한 주요 회사와 사용 가능한 기계 및 빌드 볼륨이 요약되어 있습니다.

제조업체 시스템 이름 빌드 볼륨 시키 EBAM® 68711 x 635 x 1600 mmEBAM® 881219 x 89 x 1600 mmEBAM® 110 1778 x 1194 x 1600 mmEBAM®1502794 x 1575 x 1575 mmEBAM® 1 30 LENS 450 100 x 100 x 100mm LENS MR-7300 x 300 x 300mmLENS 850-R 900 x 1500 x 900mm LENS 860 Hybrid860 x 600 x 610mmBeAM 모듈로 250400 x 250 x 300 모듈로 400650 x 400 x 400Magic 8001200 x 800 x 800 InnsTek MX-600450 x 600 x 350mm MX-10001,000 x 800 x 650mm MX-Grande4,000 x 1,000 x 1,000mmDMG Mori(하이브리드) LASERTEC 65 3D735 x 650 x 560mm

일반적인 사용 사례

DED는 항공 우주, 석유 및 가스, 국방, 해양 및 건축을 포함한 다양한 산업 분야에서 성공적으로 적용되었습니다. 항공우주 제조업체는 이 기술을 점점 더 많이 사용하여 위성 및 군용 항공기의 구조 부품을 생산하고 있습니다. 예를 들어, Lockheed Martin Space는 최근 위성용 티타늄 연료 탱크 돔을 구축하기 위해 Sciaky의 EBAM 프로세스를 인증했습니다. 이 기술을 사용하여 회사는 부품의 생산 시간을 87% 단축하고 리드 타임을 2년에서 3개월로 단축할 수 있었습니다.

DED는 상업용 항공기의 구조 부품에도 고려되고 있습니다. . 한 가지 예는 Norsk Titanium에서 제조한 Boeing 787 Dreamliner용으로 최근 FAA 승인을 받은 항공기 티타늄 부품입니다. 이 노르웨이 회사는 DED 기술의 한 형태인 독점적인 Rapid Plasma Deposition 기술을 사용하여 기존 제조 방법에 비해 매수 대 플라이 비율에서 상당한 개선을 달성하는 데 도움이 되었습니다. 이제 티타늄 부품이 시리즈 생산에 들어감에 따라 Boeing은 항공기당 200만~300만 달러의 생산 비용을 절감할 것으로 기대하고 있습니다.

DED 기술은 금속 부품을 생산하는 것 외에도 손상된 부품을 수리하는 데 적합합니다. DED가 생성할 수 있는 강력한 야금 결합과 미세하고 균일한 미세 구조 덕분에 터빈 블레이드 및 사출 성형 도구 인서트와 같은 구성 요소를 재생성할 수 있습니다. 마모된 부품, 금형 또는 다이를 수리함으로써 DED를 사용하면 부품의 수명을 연장하는 동시에 부품 교체와 관련된 가동 중지 시간과 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

또한 DED를 사용하여 부품을 수정할 수 있습니다. 예를 들어, 내마모성 표면층을 증착하는 기술을 사용하여 부품의 마모 및 내식성을 개선할 수 있습니다.

DED의 미래

DED는 고부가가치 장비 및 맞춤형 금속 부품, 특히 더 큰 크기의 부품을 생성하거나 효율적으로 수리해야 하는 산업에 수많은 이점을 제공합니다. 미래를 내다보면 특히 하이브리드 제조의 흥미진진한 추세로 인해 이 기술의 적용 범위가 확장될 것으로 기대합니다. 기존 제조 기술과의 통합을 통해 DED는 혁신적이고 비용 효율적인 생산 기회를 찾는 산업에 발전을 가져올 수 있습니다.