금속의 레이저 인쇄에 대한 사실

정밀 부품 제조는 3D 인쇄를 지원합니까?

금속의 3D 적층 레이저 프린팅에 대한 주제가 뉴스에 자주 나오므로 Metal Cutting Corporation에서 레이저 프린팅에 대해 언제 이야기할 것인지 궁금할 것입니다. 결국, 우리는 종종 금속 부품을 만드는 다양한 다른 방법에 대해 이야기합니다.

Metal Cutting에서는 1mm(0.039인치) x 2mm(0.079인치) 크기의 매우 작은 부품을 만듭니다. 많이 있습니다. 이러한 부품에는 일반적으로 복잡한 기능이나 내부 공극이 많지 않습니다. 튜브일 수도 있고 단단할 수도 있습니다.

따라서 3D 레이저 인쇄 전문가에 대한 우리의 질문은 할 수 있는 이렇게 많은 양의 작은 부품에 금속의 3D 레이저 인쇄를 사용합니까?

금속의 3D 레이저 인쇄의 기본 방법

먼저 금속의 3D 적층 레이저 인쇄를 위한 세 가지 기본 방법을 간단히 살펴보겠습니다.

직접 금속 레이저 소결(DMLS)

이 가장 대중적인 방법은 기본적으로 평평한 분말 베드에 2D 디자인을 녹이고 분말을 융합한 다음 레이어 위에 레이어를 추가하여 개체를 구성하는 것입니다.DMLS는 지금까지 불가능했던 디자인을 허용합니다. , 프로세스는 매우 느리고 접근하지만 모든 경우에 전통적인 제조와 같지 않은 야금을 생산합니다. DMLS는 선택적 레이저 소결(SLS) 또는 선택적 레이저 용융(SLM)이라고도 합니다.

유도 에너지 증착(DED)

이 분말 공급 방식은 고농축 금속 분말 흐름이 압출기를 통해 천천히 방출되고 레이저와 만나 용융되어 표면에 층을 형성합니다. DED는 금속의 3D 레이저 인쇄에 매우 정확하며 파손된 부품을 수리하는 데에도 사용됩니다. 이 방법을 레이저 금속 증착(레이저 금속 증착)이라고 합니다. LMD).

금속 바인더 분사

이 방법은 분말 금속 재료에 액체 결합 수지를 적용하는 것으로, 층을 사실상 함께 "접착"한 다음 고온 가마에서 소결합니다. 이 프로세스는 다른 두 가지 방법보다 빠르고 저렴합니다. 그러나 결과는 DMLS 또는 DED로 얻은 결과만큼 강하거나 조밀하지 않습니다.

레이저 인쇄 금속의 일부 응용 프로그램

금속 레이저 프린팅은 다양한 산업 분야의 프로토타이핑에서 기능성 부품 부품, 보석 및 주방용품.

금속 레이저 인쇄는 치과 및 정형외과 임플란트 응용 분야에서 매우 인기가 있습니다. 이를 통해 이러한 제품을 개별 환자의 요구에 맞게 맞춤화할 수 있습니다. (자세한 내용은 3D용 금속 부품 연마 블로그에서 확인할 수 있습니다. 의료 기기 인쇄) 금속 레이저 인쇄는 항공우주 산업에서도 널리 사용됩니다. 예를 들어 차세대 LEAP 제트 엔진에는 3D 인쇄 연료 노즐이 있습니다.

일반적인 실수

사람들은 금속의 3D 레이저 인쇄와 관련하여 몇 가지 잘못된 가정을 합니다. 어리석게 들리지만 3D CAD 모델링을 사용하여 제품을 설계했다고 해서 "3D 인쇄 가능"이 되지는 않습니다. 3D 레이저 프린팅 공정은 독특한 후처리가 필요합니다.

모든 제조 방법과 마찬가지로 사용되는 특정 재료의 특성도 고려해야 합니다. 예를 들어 금속의 레이저 인쇄가 금속 주조의 대체품이라는 가정이 있지만, 레이저는 할 수 없는 독특하고 복잡한 부품에 적합합니다. 3D 레이저로 인쇄된 금속 물체의 속성은 금속으로 주조될 때 "동일한" 물체의 속성과 다릅니다.

또한 CNC 밀링과 같은 공정을 위해 설계된 금속 부품의 레이저 인쇄는 매우 비쌉니다. 그 이유는 뺄셈 방식으로 생산된 부품이 더 많은 질량과 부피를 가지고 있고 설계가 3D 제조의 고유한 장점(기본적으로 보이드 및 경량, 고강도 구조)에 최적화되어 있지 않기 때문입니다.

금속 레이저 인쇄의 장점

엔지니어의 관점에서 금속 3D 레이저 인쇄의 가장 중요한 장점은 다음과 같습니다.

• 완전히 밀폐된 보이드 및 절삭 가공이 불가능한 기타 기능을 생성하는 능력
• 이전에는 달성할 수 없었던 뛰어난 부품 강도와 경량 디자인을 구현하는 구조

항공기 중량 감소가 연료 소비 감소를 의미하는 항공 산업의 경우 경량화가 중요한 목표입니다.

응용 프로그램 관점에서 금속 레이저 인쇄의 가장 중요한 이점은 3D 적층 레이저 인쇄가 항공 교체 부품부터 치과용 크라운 및 브리지, 정형외과 및 보철 혁신에 이르기까지 다양한 산업에 도입한 "대량 맞춤화"일 것입니다. 전체 프로토타이핑 비즈니스. 이러한 독특한 모양 중 일부는 절대 뺄셈으로 생성할 수 없습니다. 할 수 있는 사람들에게도 더 낮은 조각당 비용으로 가공하거나 주조할 수 있지만 어떤 방법도 금속의 3D 레이저 인쇄가 가능했던 거의 즉각적인 배송 시간에 접근할 수 없었습니다.

금속의 레이저 인쇄는 또한 생산 공정에서 폐기물의 양을 줄일 수 있습니다.기존의 절삭 절단 방법은 재료를 제거하여 모양을 만드는 반면 금속의 3D 레이저 인쇄는 모양을 만듭니다. 필요한 자료만 추가하면 됩니다.

금속 분말을 사용할 수 있는 한 3D 레이저 인쇄는 티타늄, 스테인리스 스틸, 인코넬 및 코발트 크롬을 포함하여 사용할 수 있는 금속 측면에서 유연합니다. , 황동, 구리, 청동 및 금, 은, 백금과 같은 귀금속뿐만 아니라. 그러나 불활성 분위기에서 3D 레이저 인쇄의 문제는 극복되었지만 특정 금속을 적절하게 어닐링하는 것은 여전히 ​​불가능합니다. 예를 들어, 텅스텐은 3D 프린팅을 통해 "구성"할 수 있지만 결과로 생성된 텅스텐 금속 블록은 너무 부서지기 쉬워 사용할 수 없습니다.

금속 부품 레이저 인쇄의 단점

적층 3D 레이저 프린팅은 불가능을 가능하게 하는 것으로 확실히 유명하지만 정밀도는 어떻습니까? 3D 프린팅은 소형 정밀 금속 부품을 만드는 데 좋은 방법인가요?

가장 성숙하고 잘 개발된 방법인 DMLS를 살펴보겠습니다. 여기서 치수 정밀도를 결정하는 중요한 변수는 다음과 같습니다.

• 분말 입자의 크기
• 엘리베이터 계단의 높이 간격
• 레이저 빔의 크기

이러한 각 요소는 치수 공차를 결정합니다. 큰 금속 분말 입자 크기는 더 큰 단계를 만듭니다. 마찬가지로 각 분말 층의 높이가 달성할 수 있는 허용 오차를 결정합니다.
그리고 아마도 가장 중요한 변수는 레이저의 크기일 것입니다. 여기에서 작은 빔이 더 큰 정밀도를 제공하고 더 큰 빔은 더 부정확한 치수를 생성합니다. 문제는 더 작은 레이저 빔이 더 적은 열을 생성한다는 것입니다. 즉, 작업을 수행하는 데 시간이 더 오래 걸립니다. 따라서 매우 정밀한 부품을 가질 수 있습니다. 정밀하거나 매우 작으나 생산하는 데 훨씬 더 오래 걸리고 결과적으로 비용이 증가합니다.

금속의 레이저 인쇄에 시간이 많이 걸리는 다른 방법이 있습니다. 말벌의 둥지를 매달아 두는 작은 실과 같이 모든 부품에 작은 부착 지점이 있는 매우 인기 있는 DMLS를 다시 살펴보십시오. 10,000개의 레이저 인쇄 부품이 있는 경우 분리해야 하는 10,000개의 부착 지점이 있음을 의미합니다. 베이스에서 분리하는 이 작업은 일반적으로 EDM을 사용하여 수행됩니다.; 그러나 어떤 방법을 사용하든 10,000번 반복하면 부가적인 이점이 모두는 아니더라도 대부분 패배합니다.

금속의 3D 레이저 프린팅으로는 여전히 진정한 대량 생산이 불가능한 것이 현실이며, 이로 인해 수만 개의 초소형 제품을 생산하는 것은 비현실적이고 비용이 많이 듭니다. 또한 3D 프린터의 높은 초기 비용이 있습니다. 항공 부품을 만들기 위해 설계된 기계에 필요한 티타늄 또는 거대한 인클로저와 같은 금속과 함께 사용되는 제어 대기 프린터용. 그 높은 비용은 기존 금속 제조 방법의 가치에서 "빼기" 위해 정말 고유한 것을 "추가"해야 하는 응용 프로그램 레이저 프린터가 무엇이든 제안됨을 의미합니다.

미래는 어떻게 될까요?

우리는 당신이 우리가 완고하거나 변화에 저항한다고 생각하지 않기를 바랍니다. 사실, 우리는 우리의 친구 Scott Cohen과 그의 파트너 David에게 감사 인사를 전하고 싶습니다. New Lab의 Bell입니다. 그들은 누구보다 미래를 잘 알고 있으며, New Labs의 누군가가 언젠가는 우리가 현재 겪고 있는 문제 중 일부를 해결할 것이라는 데 의심의 여지가 없습니다.

산업용 크기의 거대한 기계가 아닌 데스크탑 크기의 3D 레이저 프린터가 개발되면 기술에 더 쉽게 접근할 수 있지만 금속의 레이저 인쇄는 여전히 적합하지 않습니다. 소형 정밀 부품의 대량 생산 이 경우 소형 기계는 소형 부품을 만들 수 없습니다. 하지만 물론 언젠가는 우리가 틀렸다는 것이 증명될 수도 있습니다!

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