3D 인쇄용 재료의 새로운 기능:최근 진행 상황 추적

재료 개발 및 인증의 발전은 아직 성숙한 3D 프린팅 산업 내에서 진행 중입니다. 예를 들어, Senvol 데이터베이스는 2020년 2,245개의 다양한 AM 자료 지난해 약 1,700개에 비해 약 30% 증가한 수치입니다.

3D 프린팅 재료 시장의 최근 진행 상황을 따라잡기 위해 오늘 우리는 3D 프린팅 재료의 새로운 기능과 이것이 업계의 미래에 의미하는 바를 탐구할 것입니다.

의료 및 치과용 3D 프린팅 재료

의료 산업 내에서 3D 프린팅은 이미 정형외과용 임플란트, 수술 도구 및 치과 기기를 만드는 데 사용됩니다. 그리고 오늘날 이 기술은 테스트 면봉, 안면 보호대 및 의료 장비 부품을 생산하여 COVID-19 대유행과의 전투를 적극적으로 지원하고 있습니다.

의료용 3D 프린팅의 활용은 해당 분야의 재료 개발을 가속화했습니다.

성장을 보이는 한 분야는 임플란트의 3D 프린팅을 위한 고성능 폴리머입니다. 예를 들어, 특수 화학 회사인 Evonik은 지난달 임플란트 등급 PEEK 필라멘트 출시를 발표했습니다.

이 소재는 외과용 임플란트 적용을 위한 PEEK 폴리머의 표준 사양인 ASTM F2026의 요구 사항을 충족한다고 합니다. Evonik에 따르면 이 새로운 재료는 정형외과와 악안면 수술에 사용할 수 있는 최초의 PEEK 기반 필라멘트입니다.

유사한 맥락에서, 스페인 연구 센터인 Andaltec은 의료 기기의 3D 프린팅에 사용할 새로운 활성 폴리머 세트를 개발할 것이라고 밝혔습니다.

PoliM3D라는 이름의 이 프로젝트는 FDM 3D 프린터를 위한 새로운 항균 및 진통제 필라멘트의 특성을 확인할 것입니다. 이 새로운 필라멘트는 맞춤형 임플란트, 보철물 및 수술 도구를 생산하는 데 사용될 것입니다.

또한 폴란드의 3D 프린팅 필라멘트 제조업체인 Spectrum Filaments는 의료용으로 설계된 새로운 필라멘트인 ABS Medical을 출시했습니다.

새로운 필라멘트는 Spectrum에 따라 클래스 VI 또는 ISO 10993-1의 USP 인증서 생물학적 적합성 요건을 충족하는 물질인 ABS 그래뉼레이트로 만들어졌습니다.

EU 표준 No. 10/20111 및 21 CFR FDA에 따라 식품과의 접촉도 승인되었습니다. 이 재료는 재활 및 가벼운 의치를 위한 지지 구조를 포함한 응용 분야를 대상으로 합니다.

치과 재료

치과 산업에서 치과 모델을 3D 프린팅하는 추세가 증가하고 있으며 투명 얼라이너 및 브리지와 같은 최종 사용 의치 및 치과 기기가 점점 더 늘어나고 있습니다.

이러한 발전은 인간의 입에서 장기간 사용하도록 점점 더 인증되고 있는 재료의 진화에 의해 촉진됩니다.

예를 들어, 3D Systems는 새로운 생체적합성 의치 재료인 NextDent® Denture 3D+가 2019년 말에 미국 식품의약국(FDA)으로부터 510(k) 승인을 받았다고 발표했습니다.

NextDent Denture 3D+ 재료는 기존의 의치상 재료의 기계적 특성과 일치하는 모든 유형의 가철식 의치상을 3D 프린팅하는 데 적합합니다.

치과 재료의 자격을 부여하기 위한 유사한 노력에서 AM 회사인 Rapid Shape는 3D 프린팅을 위해 치과 제조업체인 VOCO와 파트너 관계를 맺었습니다. 후자는 최근 3D 프린팅 재료에 초점을 맞춰 V-Print 제품군의 치과용 재료 포트폴리오를 시장에 출시했습니다.

또한 스위스 치과용 수지 제조업체인 Saremco Dental AG는 최근에 새로운 포토폴리머 수지를 출시했습니다. 새로운 재료는 크라운, 인레이, 온레이 및 베니어판과 같은 영구 수복물을 3D 인쇄하도록 설계되었습니다.

재료 테스트에서 치과용 수지가 오늘날 치과 산업에서 볼 수 있는 전통적인 세라믹 크라운과 유사한 기계적 특성을 갖고 있음이 밝혀졌습니다.

3D 프린팅의 광범위한 채택 의료 및 치과 분야는 재료 혁신의 속도에 크게 좌우됩니다.

의료 전문가가 생체 적합성, 내구성 및 인증된 재료에 접근할 수 있을 때만 더 많은 환자가 개인화되고 더 나은 성능의 의료 및 치과 제품의 혜택을 누릴 수 있는 방법이 있을 것입니다.

고온 응용 분야를 위한 3D 프린팅 재료

고온에 노출되는 응용 분야에 3D 프린팅을 사용하면 내열성 재료에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

이로 인해 시스템 제조업체뿐만 아니라 더 많은 재료 생산자가 수요를 충족하기 위해 새로운 재료를 개발 및 출시하게 되었습니다.

이탈리아의 압출 3D 프린터 제조업체인 Roboze와 화학 대기업인 SABIC 간의 협력으로 EXTEM AMHH811F라는 비정질 열가소성 폴리이미드 필라멘트를 개발한 것이 그 예입니다.

신소재는 최대 230°C의 열 변형 능력 덕분에 고온에 대한 저항성이 뛰어납니다. 이 소재는 또한 247°C의 유리 전이를 가지고 있으며 파트너는 이 온도가 3D 인쇄 가능한 소재 중 가장 높다고 생각합니다. 또한, 우수한 난연성, 우수한 내화학성을 제공하며 고온에서도 기계적 강도를 유지합니다.

마찬가지로 Essentium은 고속 압출용 소재 포트폴리오에 고온 나일론을 추가했습니다. HSE) 기술. 새로운 재료의 응용 분야에는 특히 항공 우주, 반도체, 석유 및 가스 산업을 위한 기계 구성 요소, 지그 또는 고정 장치가 있습니다.

금속 AM용 알루미늄 합금 개발

최근 보고서에 따르면 알루미늄은 향후 10년 동안 AM에서 가장 빠르게 성장하는 금속 그룹으로 남을 것입니다. 이러한 성장을 주도하는 한 가지 요인은 AM을 알루미늄 제조의 차세대 기회로 점점 더 인식하고 있는 글로벌 알루미늄 공급망입니다.

따라서 금속 3D 프린팅용 알루미늄 합금의 소재 개발이 가속화되는 것은 당연합니다.

한 가지 주목할만한 개발은 재료 전문가인 Oerlikon, 산업용 가스 회사인 Linde, 그리고 뮌헨 공과 대학(TUM) 간의 협력입니다.

1.7유로 지원 백만 달러의 자금으로 팀은 3D 프린팅 시장에 새로운 고강도 알루미늄 합금을 출시하기 위해 최선을 다하고 있습니다.

알루미늄 합금의 개발은 합금 원소의 증발 손실과 고온 환경으로 인한 미세 균열의 위험과 같은 많은 문제를 수반합니다.

팀은 강도와 ​​중량 감소가 모두 중요한 요구 사항인 항공 우주 및 자동차 산업에서 새로운 합금을 사용할 수 있도록 하기 위해 이러한 문제를 극복할 예정입니다.

자동차 3D 프린팅용 충돌 방지 알루미늄 합금 개발

또 다른 예로 엔지니어링 그룹인 EDAG는 자동차 시리즈 생산에 AM을 적용하는 데 중점을 둔 'CustoMat_3D' 연구 프로젝트의 일환으로 새로운 알루미늄 합금을 개발했습니다.

현재 AM용 알루미늄 합금은 충돌 테스트 성능과 같은 자동차 산업의 요구 사항을 충족하지 않습니다. 새로 개발된 재료는 파단 시 더 높은 강도와 ​​더 높은 연신율을 제공하여 이러한 문제를 극복하도록 설계되었습니다.

이 재료는 여러 자동차 응용 분야에 대해 테스트되었으며 긍정적인 결과를 보여주었습니다. 예를 들어, 동적 중하중 휠 캐리어와 휠 박스 영역에서 높은 강성이 요구되는 복잡한 구성 요소의 무게를 줄이는 것이 가능했습니다. 절감액 중 일부는 예상 잠재력의 30% 이상이었습니다.

파우더 베드 융합 및 직접 에너지 증착을 위한 알루미늄

위의 예 외에도 시스템 제조업체에서 알루미늄 소재를 출시했습니다. 지난 달, 금속 PBF(Powder Bed Fusion) 3D 프린터 제조업체인 VELO3D는 양극 산화 처리가 가능한 알루미늄 F357 합금을 출시했습니다.

아노다이징은 금속 부품의 표면에 산화막을 형성하여 부식으로부터 보호하거나 더 나은 도장 표면을 제공하는 과정입니다.

알루미늄 F357 합금은 특히 항공우주 및 자동차 분야에서 수요가 증가하고 있습니다.

알루미늄은 여전히 ​​PBF에 가장 널리 사용되지만 일부 회사에서는 구조를 만들기 위해 고출력 레이저를 사용하는 프로세스인 직접 에너지 증착에 이 소재를 채택하고 있습니다. , 가루 재료에서 직접 레이어별로.

한 예로 LENS 기술을 위한 알루미늄 합금을 출시한 DED 전문업체 Optomec이 있습니다. 회사에 따르면 알루미늄 합금은 우수한 표면 마감, 높은 증착 속도 및 약 99.9%의 밀도를 제공합니다.

3D 프린팅 재료 인증을 위한 지속적인 노력

3D 프린팅을 발전시키기 위해서는 소재 개발 못지않게 소재 인증이 중요합니다. 이는 AM 부품의 일관성을 입증하는 데 도움이 되며 생산 애플리케이션을 위한 길을 열어줍니다.

3D 프린팅을 위한 재료 인증을 위한 노력이 계속되고 있습니다. 최근에는 안전 과학 인증 회사인 UL에서 3D 프린팅이 안전에 중요한 폴리머 성능 특성에 미치는 영향에 대한 연구 연구를 발표했습니다.

이 발견을 통해 표준 그룹은 3D 인쇄용 폴리머, 특히 난연성 ABS 및 PEI 필라멘트를 평가하고 자격을 부여하기 위한 프레임워크를 개발할 수 있었습니다.

UL에 따르면 '연구 결과는 3D 프린팅용 고분자 재료 인증 지침 및 제도 요구 사항 지침 개발에 필요한 예비 지식을 제공합니다.'

재료 특성화

적층 가공에서는 일관성이 중요합니다. 그리고 그것은 공급 원료 물질의 제어와 특성화로 시작됩니다.

제조에서 원료의 품질이 최종 제품의 품질을 결정합니다. 그러나 고품질 AM 재료는 무엇이며 이 품질을 평가하는 방법은 무엇입니까? 예를 들어, 분말 재료의 경우 품질은 입자 크기, 형태, 열적 특성, 수분 흡수 등을 포함한 수십 가지 변수의 산물입니다.

재료 품질에 영향을 미치는 많은 요인으로 인해 재료 특성화(재료 성능을 이해하기 위해 재료 특성을 조사하고 측정하는 프로세스)가 중요해졌습니다.

회사들이 AM의 재료 특성화 분야에 진출하는 것을 보는 것은 흥미로운 이유입니다.

연초에 글로벌 재료 및 제품 인증 리더인 Element는 AM 분말 전용 특성화 시설의 출시를 발표했습니다.

새로운 테스트 장비는 화학 성분 분석, 분말 체 분석, 입자 크기 분포, 유속 및 기타 테스트를 위해 - 모두 분말이 확실하고 순수하며 균일하고 처리 준비가 되어 있는지 확인합니다.

3D 프린팅 재료:진화하는 분야

3D 프린팅 재료 분야의 새로운 개발, 파트너십 및 표준화 활동에 대한 뉴스가 거의 매일 나오고 있습니다. 이는 생산 중심의 첨단 소재에 대한 수요에 따라 성장하는 역동적인 부문을 나타냅니다.

앞으로 우리는 재료 혁신의 속도가 빨라지고 재료 선택의 폭이 넓어지고 3D 프린팅을 위한 새로운 가능성과 새로운 시장이 열릴 것으로 기대합니다.

3D 프린팅 재료 시장 현황에 대해 자세히 알아보려면 최신 적층 제조 환경 2020 보고서를 확인하십시오. 여기 .