산업용 3D 인쇄를 위한 후처리:알아야 할 주요 동향

후처리는 적층 제조(AM)를 산업 공정으로 사용할 때 주요 병목 현상 중 하나가 될 수 있습니다. 각 AM 기술에는 자체적인 후처리 솔루션 세트가 필요하며, 이 솔루션은 생산에서 기술을 실용적으로 사용할 수 있도록 최대한 자동화해야 합니다.

다행히도 업계는 후처리 문제를 해결하기 시작했으며 더 많은 회사에서 인쇄 후 워크플로를 자동화하고 최적화하는 데 도움이 되는 솔루션을 도입하고 있습니다.

오늘 기사에서는 폴리머 및 금속 3D 프린팅에 사용할 수 있는 몇 가지 솔루션을 살펴보고 후처리가 AM의 생산성 향상에 핵심적인 이유를 살펴보겠습니다.

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3D 인쇄 폴리머 부품의 사후 처리 자동화

폴리머 3D 프린팅 영역에서는 후처리 단계를 자동화하는 데 중점을 두고 있습니다.

지지 제거, 수지 또는 분말 제거와 같은 제거 공정은 가장 일반적으로 사용되는 후처리 작업입니다. 일반적으로 수동으로 수행되므로 많은 시간과 노동력이 필요합니다.

이 단계를 더욱 복잡하게 하는 것은 많은 회사가 각각 고유한 후처리 요구 사항이 있는 여러 3D 인쇄 기술을 사용하고 있다는 사실입니다.

회사는 프린터를 추가하거나 다른 3D 인쇄 기술을 도입할 때 병목 현상이 발생하기 전에 어떻게 후처리 작업을 개선할 수 있습니까?

Rösler, PostProcess Technologies, AMT와 DyeMansion은 AM 사용자가 후처리를 간소화할 수 있도록 솔루션을 개발해 왔습니다.

종단 간 후처리 솔루션 개발

후처리 워크플로 단순화를 목표로 하는 한 회사는 영국에 기반을 둔 AMT(Additive Manufacturing Technologies)입니다.

작년에 출시된 AMT의 첫 번째 부품 마감 시스템인 PostPro3D는 화학 증기 평활화 공정을 사용합니다.

화학 용액은 표면을 밀봉하고 부품의 다공성을 제거합니다. 또한 물이나 가스의 침투를 방지하고 실제로 기계적 특성을 향상시킵니다.

AMT의 솔루션은 분말 베드와 압출 기반 기술로 생산되는 폴리머 부품을 대상으로 합니다.

PostPro3D는 ULTEM, 나일론, TPU 및 TPE 등과 같은 고도로 엔지니어링된 폴리머를 사용하여 인쇄된 부품을 마무리할 수 있습니다. 회사에 따르면 95개 이상의 폴리머가 시스템에 대해 검증되었습니다.

최근에는 연구 기관과 소규모 서비스 기관을 대상으로 더 작고 저렴한 PostPro3D Mini 장치도 상용화했습니다.

앞으로 AMT는 각 수동 후처리 단계를 자동화하기 위해 분말 제거, 평활화, 착색 및 검사를 결합하는 디지털 제조 시스템을 출시할 계획입니다.

DyeMansion의 VaporFuse 표면 처리 기술

AM 마감 시스템을 제공하는 또 다른 회사는 독일 회사인 DyeMansion입니다. 지난 달 회사는 VFS(VaporFuse Surface) 기술을 기반으로 하는 새로운 Powerfuse S 시스템을 공개했습니다. 이 시스템은 3D 인쇄 부품에 대해 매끄럽고 고광택 표면 마감을 달성할 수 있는 폐쇄 루프 자동화 프로세스입니다.

VFS 처리된 부품도 발수 처리되어 세척이 용이합니다. DyeMansion에 따르면 VFS 부품의 표면 품질은 사출 성형 부품의 표면 품질과 비슷합니다.

재료 측면에서 DyeMansion의 새로운 VFS 기술은 PA11 또는 PA12와 같은 경질 폴리머뿐만 아니라 호환됩니다. , 그러나 수동으로 마무리하기 어려울 수 있는 TPU와 같은 유연한 재료도 사용할 수 있습니다.

후처리 자동화 및 디지털화의 기준을 높이기 위해 DyeMansion은 새 시스템에 완전 자동 로딩 옵션, 연결성 및 배치 추적 기능도 도입했습니다.

장기 계획과 관련하여 Powerfuse S 마감 플랫폼과 VFS 기술은 DyeMansion의 인쇄-제품 워크플로에 통합됩니다. 이 워크플로우에서 VFS 프로세스는 PSS(PolyShot Surface)와 함께 두 번째(또는 추가) 표면 처리 옵션으로 구현될 수 있으며 착색 프로세스가 뒤따를 수 있습니다.

Rösler의 AM 솔루션

AM 전용 후처리 회사 외에도 일반적으로 전통 산업에 서비스를 제공하는 대기업에서 AM용 솔루션을 개발하기 시작했습니다.

그러한 회사 중 하나는 독일의 표면 마감 솔루션 전문업체인 Rösler Group입니다.

Rösler는 80년 이상 표면 마감 분야에서 서비스를 제공해 왔습니다. 이 대기업은 15개의 다른 자회사에서 대량 마감 시스템, 샷 블라스팅, 소모품 및 후처리 솔루션의 광범위한 포트폴리오를 제공합니다.

이 회사는 작년에 다기능 플랫폼을 출시하여 3D 프린팅 업계에 합류했습니다. RapidFinish라고 하는 표면 마감 3D 인쇄 부품용.

올해 회사는 서비스도 포함하는 AM 활동을 AM Solutions 브랜드로 묶기로 결정했습니다.

AM Solutions의 3D 후처리 부서는 포장 풀기, 지지 구조 제거, 잔류 분말 제거, 표면 청소, 평활화, 3D 인쇄 부품 연마 및 염색과 같은 기능을 제공합니다.

이 서비스는 AM Solutions의 후처리 장비 선택을 사용하여 금속, 폴리머 및 합금 3D 인쇄 부품에 사용할 수 있습니다. 기계 중 일부는 Rösler에서 개발한 반면 나머지는 PostProcess Technologies 및 GPA INNOVA와 같은 다른 공급업체에서 개발한 것입니다.

다양한 후처리 단계는 각각 자동화 시스템에 의해 수행되며, 이를 통해 사용자는 높은 수준의 반복성과 높은 생산성을 달성합니다.

Rösler는 표면 마감 기계를 판매할 뿐만 아니라 솔루션을 특정 3D 프린터에 적용합니다. 예를 들어, 지난 달 AM Solutions는 HP와 협력 계약을 발표했습니다. 계약에 따라 회사는 표면 마감 솔루션에 대한 전문성을 활용하여 HP의 Multi Jet Fusion 기술에 특별히 적용할 예정입니다.

금속 3D 인쇄 부품의 후처리

금속 3D 프린트의 후처리 작업은 폴리머보다 워크플로가 복잡하고 많은 전문 장비가 필요합니다. 3D 인쇄된 금속 부품은 제작판에서 잘라낸 다음 열처리 과정에서 발생하는 내부 응력을 제거하기 위해 열처리해야 합니다.

또한 금속 3D 인쇄 과정에 따라 다른 후처리가 필요할 수 있습니다. 솔루션. 예를 들어, 금속 바인더 분사 3D 프린터로 생산된 부품을 후처리하려면 회사에서 탈바인딩 및 소결을 위한 추가 장비가 필요합니다.

동시에 금속 AM 후처리를 위해 특별히 개발된 솔루션은 거의 없습니다. 대부분의 경우 AM 사용자는 기존 기술로 생산된 금속 부품에 사용하는 것과 동일한 후처리 장비 세트를 적용합니다.

하지만 AM을 위한 유망한 후처리 솔루션이 하나 있습니다. 금속 부품에서 지지대를 제거하는 데 사용할 수 있으며 자동화된 설정에서 매끄러운 표면 질감을 얻을 수 있습니다.

Hirtisation이라고 하는 새로운 프로세스는 오스트리아 회사인 Hirtenberger Engineered Surfaces에 의해 개척되었습니다.

프로세스는 세 단계로 구성됩니다. 첫째, 지지 구조와 분말 케이크가 부품에서 제거되고 표면 거칠기가 실질적으로 감소됩니다. 두 번째 단계에서는 부품의 표면 거칠기가 더욱 감소하여 대부분의 산업 응용 분야에 적합한 표면 품질을 얻습니다. 세 번째 선택적인 단계는 장식적이고 매우 매끄러운 마감을 만드는 높은 연마 공정입니다.

회사에 따르면 Hirtisation은 3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 모든 금속 및 합금에 적합합니다.

AM 서비스를 제공하는 Oerlikon AM은 최근 Hirtenberger와 파트너십을 체결하여 Hirtisation 프로세스를 평가했습니다.

Oerlikon과 Hirtenberger는 협력의 첫 번째 단계에서 Hirtisation 프로세스가 이전에는 다른 표면 처리 방법으로 마무리하기 어려웠거나 불가능했던 형상으로 부품을 마무리할 수 있다는 것을 발견했습니다.

매우 복잡한 금속 구성요소를 보다 효율적으로 후처리할 수 있는 기능은 AM이 제공하는 설계 자유도에 의존하는 산업에서 큰 이점입니다. Hirtisation과 같은 시스템은 이러한 이점을 활용하고 기술의 추가 산업화를 촉진하는 데 도움이 됩니다.

분말 제거 문제 해결

분말 기반 금속 3D 프린팅 공정에서 사용자는 일반적으로 프린팅 공정 후 남은 파우더를 제거해야 합니다.

하지만 부품의 디자인이 복잡한 경우 부품 내부에 가루가 끼일 위험이 있기 때문에 쉬운 일이 아닙니다. 분말 방출은 주로 수동으로 수행되며, 이는 대량의 부품 배치를 후처리할 때 효율적이지 않습니다.

독일 회사인 Solukon은 이 프로세스를 자동화하기 위해 Siemens와 협력하여 분말 베드 융합 기술로 만든 3D 인쇄 부품의 자동 탈가루용 SFM-AT800S 시스템을 개발했습니다.

분말 제거 시스템은 최대 800 x 400 x 550mm 크기의 알루미늄, 티타늄 및 니켈 기반 합금 부품을 수용하는 스테인리스 스틸 챔버입니다.

일단 부품이 로드되면 기계에서 분말 제거 과정이 시작됩니다. 제어된 진동, 넓은 범위의 주파수 및 전동 축 회전을 사용하여 시스템은 잔류 금속 분말의 금속 소결 부분을 철저히 청소합니다.

자동 프로세스 후 기계는 6bar의 수동 청소도 지원합니다. 압력 압축 공기 또는 불활성 가스.

이러한 프로세스는 또한 잔류 분말을 안전하게 회수하고 오염을 방지하며 추가 처리를 위해 준비하는 데 도움이 됩니다.

일부 3D 프린터 제조업체는 또한 기계를 위한 분말 제거 솔루션을 개발하고 있습니다. 올해 초 금속 바인더 젯팅 전문업체인 Digital Metal은 CNC 기계를 사용하여 후처리 작업에서 분말을 제거하는 자동화 솔루션을 발표했습니다.

또 다른 금속 바인더 젯팅 회사인 ExOne도 프린터용으로 개발된 자동 분말 제거 스테이션을 제공합니다.

금속 3D 프린팅이 연료 노즐 및 열교환기와 같은 매우 복잡하고 복잡한 부품의 생산에 점점 더 많이 사용됨에 따라 자동화된 분말 제거 솔루션의 필요성은 더욱 커질 것입니다.

궁극적으로 수동에서 자동 탈가루로 전환하면 수동 노동 시간을 줄일 뿐만 아니라 분말 잔여물로 인한 분말 폐기물 및 스크랩 부품을 최소화함으로써 금속 3D 프린팅 워크플로를 크게 최적화하는 데 도움이 될 것입니다. 문제.

3D 프린팅을 위한 후처리:생산성 향상의 핵심

후처리 작업을 확장하고 자동화하는 것은 여전히 ​​어려운 과제입니다. 그러나 여러 업계 관계자들이 이를 극복하기 위한 솔루션을 개발함에 따라 이 문제가 곧 과거의 일이 될 것이라고 낙관합니다.

지지물 제거에서 분말 제거, 표면 마무리 및 착색에 이르기까지 오늘날 AM 사용자는 후처리 단계를 최적화하고 자동화할 수 있는 옵션이 그 어느 때보다 많습니다.

궁극적으로 올바른 후처리 인프라를 갖추면 AM으로 높은 수준의 반복성과 생산성을 얻을 수 있습니다. 따라서 생산을 위해 3D 프린팅을 채택하거나 향후 기술 사용을 확대하려는 사람들에게는 후처리 구현이 우선되어야 합니다.