지난 12개월 동안 등장한 10가지 흥미로운 3D 인쇄 기술

3D 프린팅 산업은 놀라운 속도로 발전하고 있습니다. 지난 12개월 동안 많은 회사들이 새로운 기술을 발표하고 새로운 기계를 출시했으며 이는 업계의 흥미진진한 미래를 보여줍니다.

최근에 발표된 가장 흥미로운 기술 10가지를 소개합니다.

금속 3D 프린팅

1. Aurora Labs의 다단계 동시 인쇄

하루 금속 1톤의 속도로 금속 부품을 3D 프린팅할 수 있다는 전망은 너무 좋게 들릴 수 있지만 호주의 금속 3D 프린터 제조업체인 Aurora Labs는 이를 달성할 것으로 보입니다.

2014년부터 Aurora Labs는 훨씬 빠른 속도로 금속 3D 프린팅을 가능하게 하는 새로운 금속 3D 프린팅 기술을 개발해 왔습니다. formnext 2018에서 처음 공개된 MCP™(Multilevel Concurrent Printing)는 친숙한 파우더 베드 융합 기술을 기반으로 하지만 약간의 변형이 있습니다.

한 번에 한 레이어를 인쇄하는 기존의 파우더 베드 기술과 달리 MCP는 한 번에 여러 레이어를 동시에 인쇄합니다. formnext 2018에서 회사는 한 번에 약 30개의 레이어를 인쇄할 수 있으며 향후 12개월 동안 이를 100개의 레이어로 늘리는 것을 목표로 한다고 말했습니다.

어떻게 작동합니까?

MCP 기술에는 격자 모양의 리코터 메커니즘과 다중 레이저 빔의 두 가지 핵심 요소가 있습니다. 인쇄가 시작되면 여러 개의 호퍼가 있는 리코터 메커니즘이 인쇄 베드 위로 미끄러지며 각 호퍼는 한 번에 여러 층의 분말을 증착합니다.

하나의 층이 증착되면 다음에 의해 융합됩니다. 레이저는 리코터의 특수 틈을 통해 분말에 도달합니다. 동일한 패스 동안 후속 레이어가 레이저에 의해 연속적으로 증착되고 융합됩니다.

기본적으로 이것은 한 번의 패스로 여러 레이어를 인쇄할 수 있어 인쇄 시간을 크게 단축할 수 있음을 의미합니다.

올해 2월 회사는 113의 인쇄 속도를 달성했다고 보고했습니다. 하루에 킬로그램. 이정표를 설명하기 위해 Aurora Labs 3D는 10mm 높이의 티타늄 육각형 부품 시리즈를 인쇄했으며 이 작업에는 단 20분이 소요되었습니다.

현재 Aurora Labs는 연말에 Rapid Manufacturing 시스템을 상용화할 준비를 하고 있습니다. 그때까지 하루에 1톤의 금속을 인쇄할 수 있습니까? 단지 시간이 말해 줄 것이다.

2. MELD Manufacturing의 MELD 기술

MELD Manufacturing Corporation은 금속을 녹이지 않고 3D 프린팅하는 새로운 방법을 개발했습니다.

10년 넘게 개발된 이 기술은 작년 MELD의 대규모 제품이 도입되면서 처음 공개되었습니다. B8 머신.

어떻게 작동합니까?

MELD와 다른 금속 AM 기술의 가장 큰 차이점은 솔리드 스테이트 프로세스라는 것입니다. MELD에서 금속 분말 또는 와이어는 중공 회전 도구를 통과하여 압력과 마찰이 금속을 변형시키고 금속을 그 아래의 재료로 저어줍니다.

이 프로세스에는 많은 고유한 이점이 있습니다. 첫째, MELD 기술은 완전히 조밀한 부품을 생성하므로 후속 열처리가 필요하지 않습니다.

둘째, 이 공정은 부품 제조뿐만 아니라 기존 부품을 수리 및 코팅하거나 맞춤형 금속 합금을 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. MELD Manufacturing의 CEO인 Nanci Hardwick은 다음과 같이 지적합니다.

“우리는 매우 큰 부품을 확장하고 제작하거나 수리할 수 있는 유일한 기술입니다. 또 다른 독특한 기능은 기존 부품을 기계에 넣고 매우 가벼운 재료에 내마모성 코팅을 원하든 마모된 표면을 수리하기 위해 재료를 추가하든 상관없이 추가 재료를 추가할 수 있다는 것입니다. "

MELD의 3D 프린터는 인클로저가 필요하지 않으며 공정은 개방형 환경에서 이루어집니다. 이는 더 큰 부품을 생성할 수 있는 많은 자유가 있음을 의미합니다.

그러나 이 기술에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 하나는 오버행을 인쇄하는 문제입니다. 이 기술은 또한 B8 기계의 가격이 800,000달러로 상당한 투자가 필요합니다. 그러나 투자를 결정하기 전에 고객은 MELD Manufacturing이 제공하는 인쇄 서비스를 통해 기술을 시험해 볼 수 있습니다.

3. VELO ^3D 의 인텔리전트 퓨전

반복성의 부족과 지지 구조를 인쇄해야 하는 필요성은 금속 3D 인쇄의 가장 큰 두 가지 문제입니다. 캘리포니아에 기반을 둔 VELO ^3D 인텔리전트 퓨전 기술로 이러한 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

VELO ^3D 동안 2014년에 설립된 이 회사는 지난 가을 레이저 기반 Sapphire 3D 프린터를 공개하면서 레이더에 처음 등장했습니다. Intelligent Fusion™은 3D 프린터와 VELO ^3D 의 근간을 형성합니다. 의 인쇄 준비 소프트웨어 Flow™. 간단히 말해서 Intelligent Fusion™은 하드웨어, 소프트웨어 및 프로세스 간의 긴밀한 통합을 가능하게 합니다.

어떻게 작동합니까?

시스템과 소프트웨어는 몇 가지 흥미로운 기능이 있는 긴밀하게 통합된 프로세스를 달성하기 위해 공동 개발되었습니다.

Sapphire 3D 프린터는 레이저 빔이 금속 분말을 층별로 녹이고 융합하여 부품을 형성하는 분말 베드 융합 공정을 기반으로 합니다. 이 시스템에는 센서가 광범위하게 장착되어 있어 폐쇄 루프 용융 풀 제어가 가능하므로 부품 일관성이 향상됩니다.

소프트웨어 측면에서 VELO ^3D STL 파일 대신 CAD 파일을 사용하도록 Flow 소프트웨어를 개발했습니다. 이 결정에는 두 가지 의미가 있습니다. 첫째, STL 형식은 CAD 모델의 표면을 삼각형으로 근사하기 때문에 처음부터 CAD를 사용하면 정확도가 높아집니다.

둘째, STL 파일의 크기가 매우 커서 파일 처리가 번거롭다. 따라서 초기 파일 형식으로 CAD로 전환하면 인쇄 준비 워크플로가 더 쉽고 빨라집니다.

또한 Flow 소프트웨어는 프로세스를 매우 잘 인식하도록 개발되었습니다. 이는 예를 들어 인쇄가 시작되기 전에 시뮬레이션을 실행할 수 있을 뿐만 아니라 오류가 발생하기 전에 예측하고 예방할 수 있음을 의미합니다.

이를 Sapphire의 폐쇄 루프 제어 기능과 결합하면 극도의 안정성을 제공해야 하는 매우 지능적인 프로세스를 얻을 수 있습니다.

Intelligent Fusion은 최대 90%의 첫 번째 인쇄 성공률을 달성하면서 지지 구조의 양을 3~5배 줄일 수 있다고 합니다.

VELO3D가 계속됨에 따라 기술을 개선하고 새로운 고객을 확보하기 위해 VELO ^3D 고유의 기능을 강조하는 더 많은 사례 연구를 기대합니다. 의 지능형 융합.

4. HP의 Metal Jet

2D 프린팅 세계에서 HP 프린터는 고정밀 및 속도의 대명사입니다. 2016년에 회사는 폴리머 3D 프린터인 Multi Jet Fusion의 출시와 함께 3D 인쇄로의 전환을 공개적으로 발표했습니다.

3D 프린팅의 폴리머 측면에서 입지를 굳힌 HP는 이제 금속 분야로 진출하여 작년에 Metal Jet 3D 프린터를 발표했습니다. 이 시스템은 다른 생산 방식과 경쟁할 수 있도록 개발되었습니다.

이를 가능하게 하는 기술은 Binder Jetting입니다.

어떻게 작동합니까?

바인더 젯팅에서는 얇은 금속 분말 층이 프린트 베드에 증착됩니다. 프린트 헤드 라인이 프린트 베드 위로 이동하여 단단한 금속이 필요한 곳에 바인더(기본적으로 접착제)의 작은 방울을 분사합니다. 한 층이 완성되면 새로운 분말 층이 깔린 다음 바인더를 한 번 더 통과시킵니다.

인쇄 후 최종 부품은 "녹색" 상태로 남아 있으며 바인더를 태워 조밀한 부품을 만들기 위해 가열 작업(소결이라고 함)을 거쳐야 합니다.

이 프로세스에는 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 빠릅니다. 기존 시스템에 비해 두 배 많은 프린트 헤드를 갖춘 HP는 Metal Jet 프린터가 오늘날 시장에 나와 있는 동급 바인더 및 레이저 소결 기계보다 생산성이 최대 50배 더 ​​높다고 주장합니다.

둘째, 바인더 사용량이 적어 소결 공정이 빠르고 저렴합니다.

“금속 사출 성형의 경우 일반적으로 10중량% 이상의 바인더를 태워 없애야 합니다. HP의 금속 글로벌 책임자인 팀 웨버(Tim Weber)는 AMFG와의 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. .

흥미롭게도 Metal Jet는 Desktop Metal의 생산 시스템 뒤에 있는 기술 및 가치 제안과 다소 유사합니다. 두 바인더 젯팅 기반 기계는 더 빠른 속도와 확장성을 구현하여 기존 제조 방식을 혁신할 것으로 보입니다. 예를 들어 Desktop Metal은 자사 시스템이 다른 바인더 분사 기계보다 4배 이상 빠르다고 주장합니다.

데스크탑 메탈의 생산 시스템이 올해 초 출시되었지만 HP의 기술은 2020년 출시될 예정이며 현재 HP 메탈 젯 생산 서비스를 통해서만 사용할 수 있습니다.

Metal Jet가 출시되면 직렬 AM 생산을 향한 움직임에서 두 시스템이 어떻게 비교될지 보는 것이 흥미로울 것입니다.

폴리머 3D 프린팅

5. EOS의 LaserProFusion

LaserProFusion은 아마도 가장 기대되는 폴리머 3D 프린팅 기술 중 하나일 것입니다. Formnext 2018에서 처음 공개된 LaserProFusion은 100만 개의 다이오드 레이저를 포함하여 폴리머 3D 생산을 10배 더 빠르게 할 것을 약속하는 EOS의 곧 출시될 폴리머 3D 프린팅 시스템입니다.

EOS는 오랜 역사를 가지고 있습니다. 폴리머 3D 프린팅, 특히 SLS(선택적 레이저 소결)를 사용합니다. SLS에서는 일반적으로 나일론과 같은 분말 층이 프린트 베드에 놓여지고 레이저는 부품의 단면을 윤곽을 그리며 분말 입자를 함께 융합합니다.

현재 SLS 기계는 하나 또는 몇 개의 CO₂ 레이저를 사용하지만 LaserProFusion 기술은 최대 백만 개의 다이오드 레이저를 사용할 수 있습니다. 이를 통해 시스템은 고해상도뿐만 아니라 훨씬 더 빠른 인쇄 속도로 부품을 생성할 수 있어 잠재적으로 사출 성형과 경쟁할 수 있습니다.

그러나 8년 동안 개발했다고 하는 이 기술은 빠르면 2021년에 출시될 예정입니다. LaserProFusion이 그 방법을 찾았을 때 어떤 영향을 미칠지 귀추가 주목됩니다. 시장에.

6. Farsoon의 Flight 기술

SLS 기술에 혁명을 일으키려는 또 다른 회사는 Farsoon입니다. SLS를 더욱 빠르고 정확하게 만들기 위해 Farsoon은 새로운 Flight Technology에서 파이버 레이저의 성능을 활용합니다.

작동 방식은 무엇입니까?

SLS에서 분말 층이 빌드 플랫폼에 깔린 다음 레이저가 부품의 한 층의 윤곽을 추적하여 분말을 함께 소결합니다.

이 프로세스를 개선하기 위해 중국 3D 프린터 제조업체는 새로운 스캐닝 시스템을 개발했으며 무엇보다 표준 CO₂ 레이저를 파이버 레이저로 교체했습니다.

파이버 레이저 시스템은 분말 베드에 더 많은 전력을 공급하고 재료에 대한 에너지 분배를 개선할 수 있습니다. 파이버 레이저 빔이 더 작은 레이저 스폿 크기를 가능하게 하기 때문입니다. 이것은 더 높은 전력 밀도로 해석되어 더 짧은 시간에 분말을 소결할 수 있습니다.

이러한 이점을 결합하면 20m/s 이상의 스캔 속도가 나타나며, 이는 유사한 기술의 약 4배입니다. 또한 추가된 레이저 출력으로 인해 기능 세부 사항이 0.3mm만큼 작아집니다.

대량 생산을 위한 3D 프린팅의 채택을 촉진하도록 설계된 Flight Technology는 확실히 이 방향으로 한 걸음 더 나아갔습니다.

7. Essentium의 고속 압출

미국에 본사를 둔 3D 프린터 제조업체인 Essentium은 가장 빠른 압출 ​​3D 프린터를 개발했다고 주장합니다.

작동 원리는 무엇입니까?

Formnext 2018에서 처음 공개된 Essentium의 HSE(High Speed ​​Extrusion) 플랫폼은 FFF(Fused Filament Fabrication) 기술을 기반으로 합니다. FFF에서는 열가소성 필라멘트를 녹여 노즐을 통해 밀어 넣어 부품을 한 층씩 인쇄합니다. 특히 더 큰 개체의 경우 긴 인쇄 시간이 FFF의 주요 제한 사항 중 하나였습니다.

이 문제를 극복하기 위해 Essentium의 HSE는 잠재적으로 FFF 중 하나가 될 수 있는 여러 디자인 기능을 통합합니다. 가장 빠른 가능.

예를 들어, HSE는 모든 선형 모터를 사용하므로 프린트 헤드가 훨씬 더 빠른 속도(1m/sec)와 더 높은 정확도로 이동할 수 있습니다. 보고된 바에 따르면, 모션 시스템은 최대 30미크론의 위치까지 정확하며, 이러한 속도에서는 매우 놀랍습니다. 모션 시스템의 속도에 맞추기 위해 Essentium은 스테퍼 대신 강력한 서보 모터도 통합했습니다.

이 시스템을 매우 독특하게 만드는 또 다른 요소는 Essentium의 독점 노즐인 HSE Hozzle™로, 3초 만에 20°C에서 500°C까지 가열할 수 있습니다.

Essentium은 HSE 기술 외에도 3D 프린팅 부품의 일반적인 문제인 Z축(층이 증착되는 방향)의 부품 약점을 극복하기 위해 FlashFuse 기술도 개발했습니다. .

이 기술은 에너지 반응성 필라멘트의 증착과 전류의 인가를 포함합니다. 이 전류는 부품을 가열하여 레이어를 효과적으로 함께 몰딩하고 모든 방향에서 동등하게 강한 부품을 생성합니다.

올해 말에 출시될 예정인 Essentium은 FlashFuse와 HSE 기술을 HSE 180•S라는 단일 플랫폼에 결합할 것입니다.

Essentium은 모션, 압출, 온도 및 최종적으로 부품 강도를 최적화함으로써 압출 3D 프린팅의 새로운 기준을 설정하는 궤도에 오르고 있습니다.

8. Evolve Additive Solutions의 단계

생산으로의 전환 및 기존 제조와 경쟁할 수 있는 능력은 많은 3D 프린터 제조업체의 공통된 주제입니다. Stratasys에서 분사한 Evolve Additive Solutions도 예외는 아닙니다.

Evolve는 작년에 선택적 토너 전자사진 공정(STEP)으로 3D 프린팅 분야에 처음 등장했습니다. 10년.

어떻게 작동합니까?

STEP은 레이저를 사용하지 않고 플라스틱 필라멘트를 압출하지 않는다는 점에서 오늘날 시장에서 사용할 수 있는 다른 알려진 폴리머 3D 프린팅 공정과 다릅니다. 대신 많은 사무용 프린터에서 볼 수 있는 것과 동일한 전자 사진 인쇄 기술을 기반으로 합니다.

STEP 프로세스는 롤러에 정전기를 충전하는 것으로 시작하여 토너라고 하는 분말 재료를 통과합니다. 토너 한 층이 롤러에 달라붙어 컨베이어 벨트로 옮겨집니다.

컨베이어 벨트에서 성장 부분은 가열 장치를 통과하며, 여기에서 새로운 층이 이전 층에 융합되어 후속 재료 층이 놓입니다.

이 기술은 잠재적으로 매우 높은 처리율을 가능하게 하여 대량 생산 3D 프린팅에 비용 효율적입니다.

또한 중요한 것은 STEP 프로세스를 사용하여 3D 프린팅한 부품이 등방성이므로 세 가지 모두에서 강도가 있음을 의미합니다. 지도. 이것은 부분적으로 Evolve 기계가 부품뿐만 아니라 다음 레이어도 예열하여 레이어 간의 우수한 결합을 가져온다는 사실 때문입니다.

Evolve의 기술은 다음 단계까지 상용화될 것으로 예상되지 않습니다. 2020. 그러나 그렇게 된다면 폴리머 부품을 3D 프린팅하는 완전히 새로운 방법을 제공할 수 있습니다.

9. Fortify의 Fluxprint 기술

보스턴에 기반을 둔 스타트업인 Fortify는 매우 강력한 섬유로 채워진 부품을 3D 프린팅하는 독특한 방법으로 최근에 등장했습니다. 이 새로운 방법은 자기장을 사용하여 부품 내 섬유 정렬을 제어하는 ​​Fortify의 Fluxprint 기술로 가능합니다.

어떻게 작동합니까?

Fortify 3D 프린터는 Digital Light Processing 기술을 기반으로 하며, 디지털 라이트 프로젝터 스크린을 적용하여 빛에 민감한 폴리머를 고형화합니다. Fluxprint 공정을 통해 폴리머는 절단된 섬유와 혼합되어 금속 코팅으로 처리됩니다.

그런 다음 자기장이 섬유에 가해져서 섬유가 자기력에 따라 스스로 배향되도록 합니다.

다음 단계에서 프린터는 부품의 한 층을 경화시키기 위해 빛을 가합니다. 이 과정을 레이어별로 반복하여 인쇄를 완료합니다.

Fluxprint는 각 레이어의 섬유 방향을 제어하여 매우 뻣뻣하고 강한 부품을 만들 수 있습니다. 이 기술은 사출 금형 및 자동차 도구를 생산하는 데 특히 유용할 수 있습니다.

Fortify는 향후 8~12개월 내에 최초의 상업용 3D 프린터를 출시할 예정입니다. 이 기술이 구체화되는 것을 보게 되어 매우 기쁩니다. 앞으로 Fortify에서 더 많은 소식을 듣게 될 것입니다.

10. Origin의 프로그래밍 가능한 광중합

미국에 기반을 둔 스타트업 오리진(Origin)은 3D 프린팅으로 대량 생산을 가능하게 하겠다는 야망을 품고 formnext 2018에서 잠입에서 벗어났습니다. 지난 달 RAPID 무역 박람회에서 Origin은 약속을 이행하기 위해 한 걸음 더 나아가 Origin One 3D 프린터를 선보였습니다.

얼핏 보기에 Origin One이 아직 단순하다고 생각하는 것은 용서받을 수 있습니다. 또 다른 수지 3D 프린터. 그러나 Origin One의 비밀은 기계 내부에 있습니다. 이 회사는 높은 처리량, 감소된 후처리 및 훨씬 더 넓은 범위의 재료를 인쇄할 수 있는 프로그래밍 가능한 광중합(P3) 기술을 개발했습니다.

어떻게 작동합니까?

현재의 레진 3D 프린터와 달리 P3는 무산소입니다. Origin의 3D 프린터는 불활성 가스를 사용하므로 프린트 베드가 당겨져 매우 적은 힘으로 다음 레이어를 만들 수 있습니다. 힘을 줄임으로써 기계는 더 높은 처리량을 달성할 수 있습니다.

또한 Origin은 3D 프린터 내부에 경화 프로세스를 통합하여 필요한 후처리 시간을 크게 줄일 수 있었다고 말합니다. 다른 레진 3D 프린터의 경우 일반적으로 특수 장치에서 경화가 이루어지며 때로는 최대 몇 시간이 소요됩니다.

P3를 사용하면 부품이 인쇄 중에 최종 속성의 99%를 달성합니다. 그 후, 세척만 하면 강력한 마이크로파 퓨전 램프를 사용하는 최종 UV 경화 컨베이어 시스템을 빠르게 통과합니다. 이 과정은 5분도 채 걸리지 않는다고 하는데, 상당히 놀랍습니다.

현재 Origin은 P3 프로세스에 최적화된 약 50개의 검증된 재료를 보유하고 있습니다. 이는 사용자가 사용할 수 있는 재료 선택의 폭을 넓히기 위해 화학 전문가에게 의존하는 Origin의 개방형 재료 접근 방식 덕분에 가능했습니다.

회사가 제조 혁신을 위한 여정을 막 시작했지만 Origin의 최근 물결은 대형 소재 회사 및 신발 제조업체인 ECCO와의 파트너십은 그들 앞에 매우 유망한 미래가 있음을 시사합니다.

3D 프린팅의 잠재력 발휘

매우 다양함에도 불구하고 우리 목록에 있는 모든 기술은 하나의 공통 목표를 공유합니다. 3D 프린팅을 프로토타입 제작에서 본격적인 산업 생산에 이르기까지 발전시키는 것입니다. 이를 달성하기 위해 더 빠르고 정확하며 신뢰할 수 있는 기술이 개발됩니다.

분명히, 이러한 약속이 성취되는 데 시간이 걸릴 것입니다. 즉, 신흥 기술은 현재의 한계를 넘어 밝은 미래로 3D 프린팅을 추진할 수 있는 토대를 마련합니다.