금속 3D 프린팅 101

많은 사람들에게 금속 3D 프린팅과 제조의 관계는 제한적이었습니다. 그러나 기술의 접근성이 높아짐에 따라 제조 및 생산 시설에서 활용되고 있습니다. 이 블로그 게시물에서는 기업이 처음에 금속 3D 프린팅을 선택하는 이유와 다양한 금속 적층 제조 기술이 작동하는 방식을 살펴봅니다.

금속 디자인 가이드 읽기

금속 적층 제조를 선택하는 이유는 무엇입니까?

금속 3D 프린팅은 기존 금속 가공 방법에 비해 많은 이점을 제공합니다. 모든 형태의 적층 제조가 공유하는 하나는 부품당 비용이 소량 및 대량 생산에서 동일하다는 것입니다. 이를 통해 저렴한 비용으로 맞춤형 부품을 소량 생산할 수 있습니다. 또 다른 이점은 복잡성이 없다는 것입니다. CNC에 수천 개의 비용이 들고 여러 기계 설정이 필요한 복잡한 구성 요소를 적은 비용으로 적은 노력으로 3D 인쇄할 수 있습니다. 이것은 가공하기 어려운 금속에 특히 유리합니다. 3D 프린팅 공정은 적층 방식이기 때문에 티타늄 및 인코넬과 같이 일반적으로 절단하기 어려운 재료를 훨씬 적은 노력으로 인쇄할 수 있습니다. 마지막으로, 금속 적층 제조는 다른 방법으로는 만들 수 없는 부품을 만들 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 기존 제조의 일반적인 제약 조건 없이 기능에 맞게 구성 요소를 보다 구체적으로 설계할 수 있습니다.‍

금속 적층 제조는 어떻게 작동합니까?

금속 3D 프린팅에는 다양한 유형이 있으며 플라스틱 프린팅과 마찬가지로 각각 다른 제조 목표에 적합합니다. 그들이 모두 공유하는 중심 아이디어는 금속 부품을 층층이 쌓아 올리는 행위입니다. 다음은 금속 적층 제조의 가장 일반적인 4가지 유형과 작동 방식입니다.

파우더 베드 퓨전

이 제품군의 프린터는 빌드 플레이트 위에 미세한 분말 층을 고르게 분포시킨 다음 각 층에서 부품의 단면을 선택적으로 녹입니다. 이 범주에서 들어 본 기술에는 SLM(선택적 레이저 용융), DMLS(직접 금속 레이저 소결) 및 EBM(전자빔 용융)이 있습니다.

분말 베드 융합 방법의 한 가지 장점은 매우 높은 분해능을 얻을 수 있다는 것입니다. 이는 작거나 보다 정밀한 부품에 유용합니다. 단점은 이러한 기계(시설 업그레이드 및 후처리 장비를 고려하면) 비용이 미화 100만 달러 이상이라는 것입니다. 또한 사용자는 위험한 금속 분말을 직접 취급하므로 각별한 주의가 필요합니다.

직접 에너지 증착(DED)

DED 공정에는 프린트 헤드에서 금속 공급원료를 증착 및 융합하여 부품 레이어를 구축하는 과정이 포함됩니다. DED 기계에는 전자빔 적층 제조(EBAM) 및 레이저 재료 증착(LMD)이 포함됩니다.

DED 기계는 매우 큰 부품에 적합하며 금속 분말을 사용하지 않기 때문에 분말 기반 기술과 동일한 예방 조치가 필요하지 않습니다. 단점으로, 이러한 프린터는 해상도가 낮은 경향이 있으며 파우더 베드 프린터만큼 비용이 많이 듭니다.

바인더 분사

분말 베드 융합과 유사하게 이 프린터는 금속 분말 층을 분산하지만 레이저로 소결하는 대신 각 층에 바인더를 분배합니다. 이것은 느슨하게 접착된 금속 부품을 생성한 다음 최종 금속 부품을 생성하기 위해 용광로에서 소결됩니다. 소결은 바인더를 녹이고 분말을 융점 바로 아래까지 균일하게 가열하여 부품이 최종 금속 부품으로 함께 용융되도록 합니다.

바인더 제트 기술은 다른 방법보다 훨씬 빠르게 정밀한 부품을 만들 수 있기 때문에 유리합니다. 수십 개의 부품을 한 번에 인쇄한 다음 대형 용광로에서 소결하여 생산 수준의 3D 인쇄가 가능합니다. 분말층 융합 방법과 유사하게 바인더 분사는 매우 비싸고 진입 장벽이 높습니다. 시스템 비용은 100만 달러 이상이고 금속 분말을 처리하기 위한 특별한 단계가 필요합니다.

바운딩 파우더 압출

이 새로운 형태의 금속 AM과 Markforged Metal X가 사용하는 방법은 왁스 같은 폴리머에 결합된 금속 분말을 사용하여 부품을 만듭니다. 이 금속-플라스틱 혼합물을 FFF 3D 프린팅과 유사하게 노즐을 통해 녹여 프린팅합니다. 그 후, 비금속 입자를 제거하고 최종 금속 성분을 생성하기 위해 이 "녹색" 부분을 용매로 세척하고 바인더 분사와 유사한 특수 용광로에서 소결합니다.

바운드 분말 압출은 $200,000 미만의 비용으로 다른 옵션보다 훨씬 저렴합니다. 또한 훨씬 안전하고 사용자 친화적입니다. 분말은 필라멘트 내에 묶일 때 더 이상 위험하지 않습니다. 한 가지 단점은 여러 단계의 프로세스로 인해 부품을 만드는 데 시간이 더 오래 걸릴 수 있다는 것입니다.

금속 적층 제조는 다양한 공정 세트로 발전하여 다른 제조 방법이 제공할 수 없는 이점을 제공합니다. 시스템 가격이 계속 하락함에 따라 금속 3D 프린터가 일반적인 제조 도구가 되는 것은 시간 문제일 뿐입니다. 금속 적층 제조의 이점을 이미 누리고 있는 기업에 대해 알아보려면 사례 연구를 확인하십시오.