직접 제조(DM)란? 3D 프린팅의 과학적 원리

직접 제조의 정의와 작동 원리

직접 제조(DM) — 적층 제조 또는 신속 제조라고도 함 — 는 액체 또는 분말로부터 고체 3차원(3D) 객체를 생성하는 공정입니다. 이는 레이저 또는 전자빔과 같은 다른 형태의 빔으로 물질을 타격하거나, 용융 상태로 극도로 좁은 노즐을 통해 유도함으로써 달성될 수 있습니다. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 프로그램에서 생성된 것과 같은 디지털 설계가 공정을 제어하는 컴퓨터에 입력되어 최종 제품을 생성합니다.

3D 프린팅과의 관계

직접 제조는 단순하게 '3D 프린팅'으로 특징지을 수 있습니다. 이 작업은 클래식 잉크젯 스타일 프린터와 유사할 수 있지만, 3차원으로 작동합니다. 전통적인 인쇄와 마찬가지로, 설계가 컴퓨터에 입력되면 나머지 공정은 인간 개입 없이 처리됩니다.

두 가지 주요 방식

직접 제조 유형은 두 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다: 용융 소재를 적층하는 방식과 소재 층에 에너지를 작용시키는 방식. 첫 번째 경우, 용융 소재(일반적으로 플라스틱)가 노즐을 통해 압출되며, 그 폭은 사람 머리카락보다 넓지 않습니다. 필라멘트는 CAD 도면에 따라 한 번에 한 층씩 적층되며, 일반적인 층 두께는 0.005인치(0.0127cm)입니다.

파우더 베드 방식(에너지 빔 조사)

소재가 에너지에 의해 작용되는 경우, 롤러에 의해 보통 얇은 분말 층이 깔립니다. 그런 다음 레이저 또는 기타 에너지 빔으로 CAD 도면의 한 층이 분말 위에 에칭됩니다. 분말 입자는 빔 경로의 형태로 융합되어 도면의 단일 층을 생성합니다. 이 공정은 품목이 완성될 때까지 반복됩니다.

적합한 적용 분야와 고려사항

특수 또는 한정 생산 품목은 종종 직접 제조에 가장 적합합니다. 예를 들어 프로토타입이나 특이한 기하학적 구조를 가진 우주선 또는 군용 항공기 부품 등이 있습니다. 최종 사용자 품목 생성에서, 일부 기업은 DM 공정이 전통적인 가공 및 사출 성형 기술과 경쟁력이 있다고 주장합니다. DM과 다른 제조 공정 사이에서 결정할 때 제조 볼륨, 설계 복잡성, 변경 확률을 고려해야 합니다.

전통적 제조를 위한 금형 및 가공 부품의 금지적 비용 때문에, 직접 제조는 짧거나 불확실한 생산 런에 적합할 수 있습니다. 의도된 런이 완료되면 다른 제품에도 사용될 수 있습니다. 매우 복잡한 설계의 경우, DM은 대부분의 다른 제조 방법으로는 어렵거나 불가능한 단일 부품 품목을 생성할 수 있습니다.