3D 프린팅에 무슨 문제가 있었고 왜 지금은 목소리가 들리지 않습니까?

3D 인쇄 몇 년 전 산업혁명 신기술로 불렸는데 3D프린팅에 대한 목소리가 왜 지금은 줄어들까요? 3D 프린팅은 과연 산업 트렌드를 주도할 수 있는 기술일까? 3D 프린팅이 대규모 생산을 달성하는 데 방해가 되는 것은 무엇입니까?

3D 프린팅의 정의

"적층 제조라고도 하는 3D 인쇄 "는 떠오르는 래피드 프로토타이핑 기술입니다. 3D 프린팅은 기존의 감산 제조 공정과 달리 데이터 설계 파일을 기반으로 3차원 물체를 구성하기 위해 재료를 층별로 증착하거나 접합하는 기술입니다.

현대적인 의미의 3D 프린팅 기술은 1980년대 중반 미국에서 탄생했습니다. Charles Hull(3D Systems 설립자)과 Scott Crump(Stratasys 설립자)는 3D 인쇄 기술의 선구자입니다.

1980년대 후반과 1990년대 초반에 3D Systems와 DTM으로 대표되는 미국 중소 기술 회사 그룹은 광조형(SLA)을 연속적으로 개발했습니다. , 선택적 레이저 소결(SLS) 및 퓨즈 증착 모델링(FDM) . 기타 주류 기술 루트는 20년 이상의 강수량과 지속적인 개선을 거쳐 점점 성숙해졌습니다.

3D 프린팅과 기존 제조의 가장 큰 차이점은 제품을 성형하는 과정에 있습니다. 전통적인 제조에서는 전체 제조 공정이 일반적으로 금형 개봉, 주조 또는 단조, 절단 및 부품 조립의 공정을 거쳐야 합니다. 3D 프린팅은 복잡한 공정, 금형 없음, 일회성 성형을 제거합니다. 따라서 3D 프린팅은 기존 제조 방식으로는 달성할 수 없는 일부 설계를 극복하고 더 복잡한 구조를 만들 수 있습니다.

3D 프린팅이 양산에 이르지 못한 이유는 무엇입니까?

3D 프린팅이 대량 생산을 할 수 없는 이유는 아직 대량 생산을 위한 여건이 마련되지 않았기 때문이다. 그리고 3D 프린터는 본질적으로 단일 기계이며 직접 제조 능력 통합 시스템이 아니라 기존 산업 체인의 방식입니다.

사실 20~30년 전만 해도 3D 프린팅 기술은 수지와 같은 재료로 제품을 만들 수 있었다. 최근에는 3D 프린팅으로 가공할 수 있는 재료의 범위가 금속 재료(레이저 소결 기술)까지 확대되고 있으며, 정보 기술, 레이저 빔 등을 결합하는 등 수십 년 전 존재했던 공정 기술을 성공적으로 재편했다. 제품 또는 부품의 표면 처리 및 적층 제조.

그러나 현재의 발전에 관한 한 3D 프린팅 기술의 발전은 레이저와 전자총과 같은 핵심 부품의 품질을 지속적으로 개선하는 데 달려 있습니다.

산업에서 3D 프린팅의 응용

산업 제조에서 3D 프린터의 주요 응용 분야는 두 가지입니다.

1. 일부 부품 또는 복잡한 구조의 완제품은 주로 소형 부품 및 대형 부품을 포함하여 고정밀 요구사항 및 공정 세부사항이 있는 완제품입니다.

즉, 대부분의 3D 프린팅 기술은 구조적 기하학적 제약을 돌파할 수 있습니다. 따라서 특정 구조물의 대형 부품을 가공할 때 기존 공정에 비해 공정 난이도가 낮아질 뿐만 아니라 비용도 절감됩니다.

예를 들어, 소위 레이저 적층 가공(Laser Additive Manufacturing)이라고 불리는 F-22의 동체 프레임은 전통적으로 티타늄 합금 단조로 만들어졌습니다. LAM의 중첩기술로 고가의 원재료를 90% 절약하고 특별한 제조공정이 필요하지 않습니다. 금형의 경우 원래 재료비의 1~2배에 해당하는 가공비가 이제 원가의 10%만 필요합니다. 대략 1톤 티타늄 합금 복합 구조를 가공하는 비용은 약 2,500만 위안으로 추정되며, LAM의 비용은 기존 공정보다 훨씬 낮을 뿐입니다.

2. 특정 산업 분야를 위한 긴급 제품 또는 빠른 제조 제품입니다.

가장 간단한 것은 군대로, 기계 유지 관리 팀이 현장에서 일부 완제품을 처리하여 비상 상황에서 기계 플랫폼의 유지 관리를 보장합니다.

대부분의 경우 지상전 탱크와 장갑차가 피해를 입은 후 비용상의 이유로 일정 비율 이상 직접 방치된다. 3D 프린팅은 이러한 문제를 해결할 수 있음은 물론, 일부 공급품의 빠른 생산은 말할 것도 없고 물류가 빡빡한 행진 중에도 해결할 수 있습니다.

예를 들어 의료 분야에서 가장 유명한 것은 3D 프린팅을 사용하여 치료를 지원하는 고정밀 모델을 인쇄하는 것입니다. 예를 들어 Stratasys Solidoodle 2는 정확한 수술 계획 수립을 돕기 위해 환자의 내부 장기 또는 조직 모델을 인쇄하는 데 사용할 수 있습니다. 생체 조직과 호환되는 외부 팔다리가 필요 없이 의료 3D 프린팅을 통해 심층적인 맞춤화가 가능합니다.

체외 의료 기기에는 의료 모델, 보철과 같은 의료 기기, 보청기, 치과 수술용 템플릿 등이 있습니다. 미국 조직인 Amputee Coalition의 통계에 따르면 현재 미국에서 약 200만 명이 3D 프린팅 보철을 사용하고 있습니다.

3D 프린팅이 확장할 수 없는 이유

1. 생산 모델의 효율성

Monomer의 일체형 성형의 효율성은 "산업의 분류 부품 가공 + 조립"의 효율성과 확실히 비교할 수 없습니다. 왜냐하면 후자는 전체 제조 시스템의 생산 능력을 동원하고 반제품 및 등급을 매기면 프로세스의 효율성이 향상될 수 있습니다. 거의 최고 수준으로 산업 전체에서 조립 라인을 형성하는 것과 같습니다.

그러나 단일체의 일체형 성형으로 워크플로우가 완전히 고정되어 이러한 산업적 효과를 형성할 수 없고, 현재의 3D 프린터 본체는 장기간의 고강도 하중을 견딜 수 없다. 또한, 단일 기계 생산의 유지 비용과 어려움은 산업 체인을 고르게 퍼뜨리는 기존 프로세스보다 훨씬 높습니다.

2. 3D 프린팅 재료의 적용 가능성

첫 번째는 재료 적용으로 인한 프로세스 문제입니다.

특수 금속 분말을 미리 만들어야 하기 때문에; 인쇄된 금속 제품의 밀도는 주조 밀도의 최대 98%까지 낮고 어떤 경우에는 단조의 기계적 특성보다 낮습니다. 물론 큰 티타늄 합금 구성 요소(예:상대적으로 뜨거운 항공 산업)은 기계적 특성을 완전히 충족시킬 수 있지만 전반적인 상황은 논쟁의 여지가 있습니다. 일부 인쇄물은 표면 품질이 좋지 않고 2-10μm의 정확도가있어 연삭 및 연마와 같은 후 처리가 필요합니다. 복잡한 곡면이 있는 부품을 3D 프린팅할 때 지지 재료를 제거하기가 어렵습니다.

3. 기존 CNC 가공보다 높은 비용

물론 이 비용은 앞서 언급한 바와 같이 고부하로 장시간 가동되는 단일 기계의 유지보수 비용이 주 원인이며, 결과적으로 대규모 생산의 높은 비용을 초래한다.

재료비도 있습니다. 부품 유형의 심층 맞춤화 모델은 실제로 광범위한 시장을 가진 저가 생산 모델이 아닙니다.

3D 프린팅도 생산에 지장을 줍니까?

3D 프린팅은 대량 생산이 불가능하기 때문에 주류 생산 방식이 될 수 없습니다. 하지만 그렇다고 해서 3D 프린팅이 가공의 더 나은 부분이 아니며 미래에 제품 가공의 새로운 트렌드가 되지는 않을 것입니다.

현재 가장 큰 문제는 현재 3D 프린팅 산업이 제품의 시장 유형과 대상을 정확하게 파악하고 산업 내에서 시장을 홍보해야 한다는 것입니다. 적층가공은 자신의 새로운 분야에서 새로운 세계를 개척해야 합니다. 즉, 자체 독점 응용 프로그램과 시장을 개발하는 완전한 적층 제조의 장점과 개념입니다.