3D 프린팅
산업 제조
선택적 레이저 소결 또는 SLS 3D 인쇄는 고품질의 3D 인쇄 부품을 원하는 많은 기업, 애호가 및 발명가가 사용하는 대중적인 기술입니다. 이 프로세스에는 CAD 모델로 제어되는 레이저 빔을 사용하여 분말 재료를 융합하여 3D 인쇄 모델을 생성하는 과정이 포함됩니다.
SLS 인쇄는 독특합니다. 그러나 더 나은 사용을 위해서는 고도의 지식과 이해가 필요합니다. 이 기사에서는 SLS 3D 프린팅 개념을 도입하여 선택적 레이저 소결이 무엇인지에 대한 질문에 답할 것입니다. 그런 다음 프로세스와 이를 프로젝트에 적용하는 방법에 대해 논의합니다. 계속 읽어보세요!
SLS 프린팅은 분말 재료를 레이저로 융합하여 단단한 3D 모델을 만드는 기술입니다. 대부분의 기업은 높은 정밀도와 기하학적으로 복잡한 제품을 만드는 데 적합하기 때문에 선호합니다.
텍사스 대학의 기계 공학 교수인 Carl Deckard와 Joe Beaman은 SLS AM 기술을 개발했습니다. 이 방법은 분말 베드 융합 기술(즉, 열 에너지를 사용하여 분말 베드의 영역을 선택적으로 융합함)이며 1980년에 특허를 받았습니다.
방법의 대대적인 개선으로 플라스틱, 세라믹, 유리 등 많은 재료에 적합합니다. 결과적으로 고가이고 복잡하지만 광조형(Stereolithography) 및 Fused Deposition Modeling Process와 같이 널리 채택되고 있습니다.
SLS 3D 프린팅은 정확성, 정밀도 및 품질 3D 프린팅 부품으로 잘 알려진 고유한 기술입니다. 다음은 작동 방식에 대한 단계별 가이드입니다.
CAD 파일 준비
CAD 소프트웨어를 사용하여 CAD 파일을 설계하고 3D 인쇄 가능한 파일 형식(예:OBJ 또는 STL)으로 내보냅니다. 인쇄 설정, 모델의 방향 및 배열, 예상 인쇄 시간 및 슬라이싱을 지정합니다. CAD 파일을 준비한 후 프린터로 지침을 보내십시오.
프린터 준비
3D 프린터 준비는 사용 중인 프린터 유형에 따라 다릅니다. 기존 SLS 3D 프린터를 준비하려면 광범위한 교육이 필요할 수 있습니다. 탁상용 SLS 프린터의 경우 간단하고 효율적인 것이 있습니다.
인쇄
작업자는 빌드 챔버에 있는 플랫폼(파우더 베드)에 분말 재료를 배치합니다. 그런 다음 SLS 3D 프린터는 CAD 설계의 제어 하에 플랫폼의 특정 부분에서 레이저를 사용하여 분말을 소결합니다.
이렇게 하면 융합되지 않은 분말 재료 덩어리로 단단한 3D 인쇄 부품이 생성됩니다. 융합 후 플랫폼은 빌드 챔버로 한 층 내려가고 프로세스가 반복됩니다.
냉각
빌드 챔버는 3D 모델의 최적의 기계적 성능을 보장하기 위해 프린트 인클로저 내부와 외부에서 천천히 냉각됩니다.
후처리
작업자는 완성된 부품을 빌드 챔버에서 제거하고 융합되지 않은 분말 재료에서 분리합니다. 융합되지 않은 분말 재료는 재활용할 수 있으며 3D 인쇄된 모델은 후처리 공정을 거칠 수 있습니다.
SLS 3D 프린팅은 장점을 기반으로 여러 산업 분야에서 널리 사용되는 기술입니다. 다음은 프로세스의 몇 가지 장점입니다.
SLS는 SLA(stereolithography) 및 FDM(Fused Deposition Modeling)과 같은 다른 적층 제조 공정과 달리 특수 지지 구조가 필요하지 않습니다. 이는 인쇄 중에 존재하는 미소결 분말 때문입니다.
지지 구조로 인해 SLS 3D 프린팅은 매우 복잡한 디자인을 만드는 데 적합합니다. 이 기술을 통해 디자이너는 기존 프로세스에서는 불가능했던 다양한 디자인 가능성을 탐색하고 발휘할 수 있습니다. 설계 측면에서 SLS의 또 다른 고유한 장점은 설계자가 여러 부품이 필요한 복잡한 어셈블리를 하나로 통합할 수 있다는 것입니다.
SLS 3D 프린팅은 완성된 부품의 기능 손실 없이 가장 빠른 적층 제조 기술 중 하나입니다. FDM과 같은 레이어 증착 방식에 비해 공정도 매우 정확합니다.
3D 프린터의 빌드 공간을 극대화하여 여러 부품으로 작업할 수 있어 생산성이 높습니다. 이것은 또한 후처리 시간이 됩니다.
공정 사용 부품당 비용은 장비 소유, 재료 및 인건비를 고려한 후에만 가능합니다. SLS 3D 프린팅은 다음과 같은 이유로 부품당 비용이 더 저렴합니다.
SLS 인쇄를 사용하면 디자인을 쉽게 수정할 수 있습니다. 따라서 설계자는 동일한 기계와 재료를 사용하여 프로토타입과 최종 사용 부품을 만들 수 있습니다. 이러한 수정 용이성은 기존 프로세스와 달리 비용과 시간 소비를 줄입니다.
SLS 적층 제조는 여러 산업에서 인기가 있지만 단점도 있습니다. 다음은 주의해야 할 몇 가지 사항입니다.
SLS AM에 적합한 재료 유형에 대한 제한 사항입니다. 이 기술은 플라스틱 폴리머, 세라믹 및 유리에 적합하며 나일론이 가장 일반적입니다. 따라서 SLS의 장점을 중시하는 분들에게는 원료의 한계가 있을 수 있습니다.
SLS 인쇄에 사용되는 원료는 분말 형태로, 주의하지 않으면 흡입할 수 있습니다. 이것은 천식 및 암과 같은 여러 건강 상태로 이어질 수 있습니다. 또한 제조업체는 작업자가 장갑, 공기 필터 마스크 및 기타 적절한 신체 덮개를 착용하도록 하기 위해 많은 비용을 지출해야 합니다.
일반적으로 SLS 프린터는 비용이 많이 듭니다. 탁상형 SLS 프린터는 기존 프린터보다 가격이 저렴하지만 SLA, FDM과 같은 다른 기술에 비해 가격이 높습니다.
SLS 3D 인쇄 부품은 거친 질감을 가지며 기계 및 테스트 목적으로 적용할 수 있습니다. 복잡한 디자인과 질감으로 인해 올바른 후처리 방법을 선택하기가 어렵습니다. 예를 들어, 염색은 작업의 용이함 때문에 페인트보다 바람직합니다. 그러나 염색은 부품의 치수를 증가시킬 수 있어 치수가 온전해야 하는 마감 제품에는 적합하지 않습니다.
SLS 재료는 항상 분말 형태이며 플라스틱 폴리머, 세라믹 및 유리가 포함됩니다. 많은 재료 중에서 폴리아미드/나일론은 이상적인 소결 거동과 기계적 특성(예:내구성, 환경 안정성 및 내충격성)으로 인해 가장 일반적입니다. 많은 변형이 SLS 인쇄에 사용되며 각각 다른 산업에 적합합니다. 다음은 프로젝트에 적용할 수 있는 변형입니다.
나일론 11은 피마자유로 만들어집니다. 그것은 더 높은 연성, 유연성, 강도, 내충격성, 내화학성, 낮은 흡수 및 마모를 가지고 있습니다. 따라서 지그 및 고정구, 스냅, 클립 및 힌지와 같이 리빙 힌지가 필요한 부품을 만드는 데 이상적입니다.
나일론 12는 다목적성, 높은 충격 및 온도 저항, 내구성 및 다양한 환경 조건에서의 안정성으로 알려진 보다 일반적인 SLS 3D 인쇄 재료입니다. 그것은 또한 고성능 프로토타이핑에 적합한 재료로 만드는 훌륭한 세부 사항과 치수 정확도를 가지고 있습니다. 또한 뻣뻣하고 단단하지만 다른 나일론보다 약간 거칠어 영구 지그, 고정구 및 공구 제작에 적용할 수 있습니다.
나일론 12 GF는 유리 충전 복합 SLS 3D 인쇄 재료입니다. 기계적 강성, 치수안정성, 열안정성, 표면조도가 우수하여 여러 산업환경에 적합합니다.
알루미늄 충전 나일론은 금속 광택이 높은 부품에 적합합니다. 알루미늄 부분으로 인해 단단하고 열전도율이 높습니다. 그러나 전기 전도성이 아닙니다. 이 재료는 신속한 툴링 및 고정 장치에 적합합니다.
탄소 섬유로 채워진 나일론은 강성과 가벼운 무게로 잘 알려진 소재입니다. 고온 또는 고성능 상황에서 적용 가능한 제품을 만드는 데 적합합니다. 여기에는 스포츠 장비 제작, 쾌속 도구, 드론, 레이싱이 포함됩니다.
인쇄 후 SLS 3D 인쇄 부품을 직접 사용할 수 있습니다. 그러나 인쇄된 부품에 다른 후처리 옵션을 적용할 수도 있습니다. 더 나은 미학이나 기능을 위해. 일반적인 후처리 옵션은 다음과 같습니다.
비드 블라스팅은 표면에 대해 연마재를 추진하는 것과 관련된 일반적인 후처리 방법입니다. 관련된 재료는 매끄러운 표면을 달성하거나 재료의 표면을 디버링하는 데 적합한 유리 또는 플라스틱 '비드'입니다. 비드 블라스팅에 따라 부품 치수에 약간의 변화가 있습니다. 따라서 디테일이 중요한 부품에는 적합하지 않습니다.
연마는 매끄럽고 반짝이는 표면을 가진 3D 인쇄 부품을 얻기 위한 또 다른 후처리 방법입니다. 그것은 표면을 청소하고 화학 처리를 적용하는 것을 포함합니다. 연마는 미학에서 더 중요합니다. 예를 들어, 자동차 산업에서는 이를 사용하여 상당한 정반사를 달성합니다.
전기 도금은 전기 화학적 설정을 통해 다른 금속을 사용하여 소결 부품을 코팅하는 과정입니다. 여기서 소결된 부분은 음극이고 코팅 금속은 양극입니다. 둘 다 용액에 담그고 직류를 통과시키면 금속이 소결된 부분을 코팅합니다. 전기도금을 거친 3D 프린팅 부품은 강도와 기능이 개선된 전기 전도성이 됩니다. 코팅에 사용되는 재료에 따라 심미적으로도 매력적일 수 있습니다.
염색은 3D 프린팅된 부품에 염료 또는 안료를 적용하여 미학을 구현하는 것입니다. 인쇄된 부분을 세척하고 염료 용기에 담급니다. 염료의 종류에 따라 접착제가 필요할 수 있습니다. 염색은 내부 및 외부 표면을 완전히 덮고 부품을 깊이까지 침투시킵니다. 사용시 부품의 치수를 증가시킬 수 있어 부품의 치수를 유지해야 하는 제품에는 부적합합니다.
페인팅에는 안료, 페인트 또는 색상과 같은 여러 물질을 3D 인쇄 부품에 적용하는 작업이 포함됩니다. SLS 3D 인쇄 부품은 내마모성, 표면 경도, 수밀성, 한계 표시 및 얼룩으로 페인팅할 수 있습니다. 페인팅은 또한 부품 치수를 증가시킵니다. 따라서 부품 치수 확인이 중요한 제품에는 적합하지 않을 수 있습니다.
모든 SLS 프린터는 이전에 강조 표시된 절차를 기반으로 작동합니다. 그러나 레이저 유형, 빌드 볼륨 및 3D 디자인에 따라 차이가 있습니다. 시장에는 많은 유형의 SLS 프린터가 있습니다. 그러나 이들은 크게 두 가지 범주로 나뉩니다.
기존 SLS 3D 프린터는 높은 가격과 대량 생산으로 인해 서비스 사무소 및 대기업에 적합한 프린터입니다. 그들은 소결을 위해 단일 또는 다중 고출력 레이저를 사용하며 분말 재료의 산화 및 분해를 방지하기 위해 불활성 환경이 필요합니다.
기존 SLS 3D 프린터는 많은 공간을 차지하며 가장 작은 프린터는 약 10m²의 공간을 차지합니다. 그들은 또한 시작 가격이 약 $100,000인 높은 비용을 가지고 있습니다. 따라서 많은 기업에서 액세스할 수 없습니다.
Benchtop 산업용 SLS 프린터는 기능에 절충점이 있기 때문에 기존 프린터와 다릅니다. 트레이드 오프는 낮은 부품 품질과 복잡한 수동 워크플로일 수 있으며, 이는 산업 및 생산 환경에서의 사용에 영향을 미칩니다. 기존 프린터에 비해 크기가 작지만 빌드 볼륨이 더 작습니다. 그럼에도 불구하고 고품질 부품을 생산합니다.
SLS 3D 프린팅은 많은 산업 분야에서 제품 개발에 사용되는 일반적인 프로세스입니다. 다음은 해당 기술을 사용하는 몇 가지 산업과 산업 응용 사례입니다.
항공 우주 산업에서 사용되는 일부 부품은 일반적으로 SLS 3D 프린팅 기술로 제조됩니다. Emirate와 같은 항공사는 이 기술을 사용하여 항공기의 내부 부품과 비디오 모니터링 덮개 및 통풍구 그릴과 같은 객실 구성 요소를 만듭니다.
SLS 인쇄 기술은 자동차 산업의 혁신을 가능하게 합니다. 예를 들어, 자동차 디자이너는 모터스포츠의 다른 기존 기술보다 더 빠른 속도로 자동차 디자인을 개선할 수 있습니다. 이는 Alfa Romeo가 자동차의 공기역학적 개발에 SLS 3D 프린팅을 활용하는 방식에서 볼 수 있습니다.
소비자 산업은 또한 여러 제품을 만드는 데 SLS 인쇄를 사용합니다. 예를 들어, 고급 소비재 회사인 Chanel은 마스카라 브러시를 만드는 데 SLS 기술을 사용합니다. 이 기술을 통해 샤넬은 마스카라 브러시 디자인을 최적화할 수 있었습니다.
기타 응용 분야로는 아디다스와 같은 회사에서 맞춤형 깔창 및 샌들을 생산하는 기술을 사용하는 신발 제품에 사용하는 경우가 있습니다.
SLS 3D 프린팅은 의료 산업에서 요구되는 공통 속성인 강화된 강성으로 알려진 부품을 생산합니다. 여기에서 바로 사용할 수 있는 환자별 의료 기기를 사내에서 만드는 데 적합합니다. 여기에는 보철 및 보조기(예:사지 교체 + 교정기), 수술 모델 및 도구가 포함됩니다.
선택적 레이저 소결은 다른 이점 가운데 정밀도, 정확성, 생산성을 기반으로 많은 산업 분야에서 인기가 있습니다. 기술을 마스터하는 것은 연구를 사랑하는 마음에서만 올 수 있습니다. 따라서이 기사는 가능한 가장 간단한 방법으로 개념을 소개했습니다. 방법은 간단합니다. 그러나 올바른 서비스에 아웃소싱하는 것이 최상의 선택적 레이저 소결 공정을 경험하기 위한 올바른 접근 방식입니다.
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예, 소량 생산 실행에 SLS 3D 인쇄를 사용할 수 있습니다. 현재, 저생산 실행을 위한 사출 성형의 대안입니다. 여기에서 이 기술은 복잡한 모양과 형상을 가진 부품을 제조하는 데 적합합니다.
신속한 프로토타이핑을 위해 SLS 인쇄를 사용할 수 있나요?예, SLS 3D 프린팅을 사용하여 기능성 폴리머의 프로토타입을 빠르게 만들 수 있습니다. 높은 수준의 설계 자유도와 정확도로 인해 FDM 및 SLA와 같은 다른 기술보다 우수합니다. 결과적으로, 이 기술로 만든 부품은 우수하고 일관된 기계적 특성을 갖습니다.
SLS와 SLM의 차이점은 무엇입니까?SLS 인쇄 및 SLM 인쇄는 고유한 속성과 기능을 가진 널리 사용되는 두 가지 3D 인쇄 기술입니다. SLS는 융점 이하의 온도로 재료를 올려서 레이저를 사용하여 분말 재료를 융합합니다. 나일론, 유리 및 세라믹과 같은 플라스틱 폴리머와 호환됩니다. 반면에 SLM은 분말 재료를 융점까지 올려서 융합합니다. 금속재질에 적합합니다.
SLS 3D 프린터의 주요 단점은 무엇입니까?제조업체가 공정을 사용하면서 직면하는 주요 단점은 원료의 한계입니다. 현재 이 방법은 PA-11, PA-12, PEEK와 같은 플라스틱 폴리머에만 적합합니다. 따라서 공정 및 그 이점은 제조에서 보다 일반적인 금속과 같은 다른 재료에는 적합하지 않습니다.
3D 프린팅
3D 프린팅 이미 모든 사람의 입에 오르내리고 있으며 대다수의 사람들은 일반적으로 특정 사용자와 전문 사용자의 일상 생활에서 가져오는 이점을 알고 있지만 잘 알려지지 않은 것은 있다는 것입니다. 이 기술을 보완할 수 있는 기계 . 이 경우 레이저 절단기에 대해 이야기하겠습니다. 3D 프린터와 레이저 절단기는 완전히 다른 기계이며 반대 작업을 수행하지만 구성 수준에서는 비슷합니다. 3D 프린터는 최종 조각과 모양이 다른 원재료를 사용 (필라멘트, 펠렛, 레진 등) 3차원 물체를 얻기 위함. 반대로 레이저 절단기는 동일한 모양의 원
생산 공정의 성공을 위해서는 공작물의 올바른 위치 지정이 필수적입니다. 명심해야 할 가장 중요한 사항은 다음과 같습니다. 열의 집중을 피하고 적절하게 발산할 수 있어야 함 :이를 위해서는 레이어가 완전히 겹쳐서 출력되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이것이 부품이 일반적으로 플랫폼에 비스듬히 배치되는 이유입니다. 또한 반폐쇄형 볼륨의 개구부는 항상 위쪽을 향해야 합니다. 크고 평평한 표면이 뒤틀림 :상호 연결된 표면이 지나치게 큰 레이어는 피해야 합니다. 일반적으로 12cm2보다 큰 표면을 인쇄하는 것은 권장하지 않습니다. 또는