금속 FFF 3D 프린팅 공정의 작동 원리

금속 융합 필라멘트 제조(FFF)는 가장 접근하기 쉽고 사용하기 쉽고 저렴한 금속 3D 프린팅 기술입니다. 그 결과 항공우주 및 자동차와 같은 다양한 산업 분야에서 이미 3D 프린팅 기능 부품용 금속 FFF를 활용하고 있습니다.

금속 FFF는 금속 사출 성형(MIM)을 기반으로 하며 인쇄, 결합 제거 및 소결의 3단계 프로세스를 사용합니다. 이 블로그 게시물을 읽고 이 3D 금속 프린팅 프로세스의 각 주요 단계에서 어떤 일이 진행되는지 알아보세요.

Metal FFF의 3단계 인쇄 프로세스

이 금속 3D 프린터는 MIM(금속 사출 성형) 공급 원료를 인쇄하도록 최적화된 고도로 전문화된 FFF 프린터 변형입니다. 이러한 유형의 인쇄는 최종 사용 전에 제거하고 소결해야 하는 "녹색" 금속 부품을 생성합니다.

이러한 "녹색" 부품은 소결 중 반복 가능하고 예측 가능한 수축을 설명하기 위해 최종 부품 치수에서 항상 15-20% 확대됩니다.

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인쇄: 플라스틱으로 묶인 금속 분말은 부품의 모양으로 한 번에 한 겹씩 인쇄됩니다. 부품은 소결 과정 중 수축을 보상하기 위해 확대되어 "녹색 " 부분.

디바인딩: 인쇄 후 녹색 부품은 탈지 스테이션에 배치되며 여기에서 유기 용매를 사용하여 대부분의 플라스틱 결합 재료를 용해합니다. 세탁 후 녹색 부분은 "갈색으로 알려져 있습니다. " 부분.

소결: 그런 다음 세척된 "갈색" 부품을 용광로에 넣고 재료별 프로필로 가열합니다. 먼저 남아 있는 바인더를 태운 다음 금속 분말을 고형화하여 완성된 부품으로 만듭니다.

1단계:인쇄

Metal FFF 3D 프린팅 기술은 기존 FFF 프린터와 거의 동일한 프로세스를 사용합니다. 유일한 주요 차이점은 금속 FFF 프린터는 기존 인쇄 베드가 아닌 진공 밀봉 인쇄 시트를 사용한다는 것입니다.

사용자의 경우 인쇄 프로세스에는 다음이 포함됩니다.

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소프트웨어 플랫폼에서 부분 분할

진공 밀봉된 인쇄 시트를 인쇄 베드에 놓기

금속 3D 프린팅 공정 시작

진공 해제 후 인쇄된 부품 제거

인쇄 시트에서 "녹색" 부분 벗겨내기

MIM 공급 원료를 사용한 이중 압출: 이러한 유형의 프린터는 한 노즐에서 MIM 필라멘트를 압출하고 다른 노즐에서 세라믹 인터페이스 필라멘트를 압출합니다.

하나의 압출 노즐은 두 부분으로 구성된 플라스틱 바인딩 재료에 결합된 금속 분말인 MIM 공급 원료를 인쇄하도록 설계되었습니다. 이것은 지지대와 뗏목뿐만 아니라 부품 자체를 형성하는 데 사용되는 재료입니다. 산업용 3D 프린터 금속의 경우 Markforged는 현재 A2 공구강, D2 공구강, Inconel 625, 구리, H13 공구강 및 17-4 PH 스테인리스강 등 6가지 상용 등급 제품을 제공합니다.

다른 노즐은 세라믹 이형 재료를 인쇄합니다. 이것은 부품과 지지대 및 뗏목 사이의 표면을 제공합니다. 이 릴리스 재료가 없으면 지지대가 필요한 금속 부품을 3D 프린팅할 수 없습니다. 소결 과정에서 이 재료가 분말로 바뀌므로 지지대에서 부품을 쉽게 분리할 수 있습니다.

2단계:바인딩 해제

탈지 단계는 대부분의 결합 물질을 제거합니다. 결과는 소결 준비가 된 "갈색" 부품입니다.

먼저, "녹색" 부분을 먼저 탈지 용액을 사용하여 세척 스테이션의 가열된 용매 수조에 배치하여 1차 결합 재료를 용해합니다. Markforged 금속 FFF 기계는 용제 기반 탈지 솔루션인 Wash-1을 사용합니다. 이 제품은 주로 Opteon SF-79를 용매로 사용합니다. 이 고성능 유체는 환경적으로 지속 가능한 방식으로 우수한 세척력, 더 높은 효율성 및 안전성을 제공하도록 설계된 고성능 유체입니다.

전반적으로 금속 FFF의 디바인딩 프로세스는 상당히 간단하며 기본 PPE만 필요합니다. 디바인딩 프로세스를 위한 사용자 단계는 다음과 같습니다.

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빨래 바구니에 녹색 부품 추가

용제를 사용하여 기계에 넣고 뚜껑을 닫습니다.

세탁 후 뚜껑을 열고 세탁 바구니에서 부품 꺼내기

세척 스테이션의 공기 건조 챔버에 부품 놓기

부품이 건조되면 세척 스테이션에서 부품 제거

그렇다면 세척하는 동안 부품은 어떻게 될까요? 탈지 용매욕은 녹색 부분의 1차 결합 물질을 용해합니다. 결합 물질을 용해할 때 용매는 부품으로 미세한 유체 경로를 열어 용매가 더 깊이 흐르고 더 많이 용해되도록 합니다.

3단계:소결

소결은 이 금속 적층 제조 공정의 중요한 최종 단계입니다.

소결은 탈지 단계에서 "갈색" 부분을 제거하고 남아 있는 바인더를 태운 다음 거의 녹는 온도에서 해당 부분을 소결합니다. 이 모든 것은 정확하고 통제된 분위기에서 이루어집니다. 자동화된 프로세스는 매우 복잡하며 고에너지 환경을 정밀하게 제어해야 합니다.

소결 공정에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다. 먼저 부품을 중간 온도로 가열하여 나머지 결합 재료를 태워버립니다. 이 재료는 용매 탈지 과정에서 생성된 미세 경로를 통해 부품을 빠져 나옵니다. 둘째, 부품이 더 큰 "녹색" 또는 "갈색" 크기에서 3D 인쇄된 기능 부품의 최종 크기로 축소되는 소결 온도로 가열됩니다. 밀폐된 셀 충전재가 남아 있는 동안 솔리드 형상은 95% 이상의 다공성으로 합쳐집니다. 세라믹 인터페이스 재료가 먼지로 변하여 사용자가 뗏목 및 지지대에서 3D 인쇄된 금속 부품을 쉽게 분리할 수 있습니다.

소결로를 사용하려면 다음 단계가 필요합니다.

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세터 플레이트에 부품 추가

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세터 플레이트를 퍼니스에 넣기

퍼니스 도어 닫기

소결 공정 시작

완료까지 프로세스 실행

무료 금속 3D 인쇄 리소스

금속 3D 프린팅 기초
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Metal FFF에 대한 종합 가이드

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