금속 3D 프린팅 기술 비교

금속 3D 프린팅의 채택을 고려할 때 시장에서 사용할 수 있는 다양한 기술을 이해하면 조직이 특정 제조 요구 사항을 가장 잘 충족시키는 프린터 유형을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

금속 3D 프린팅 기술은 분말 기반 매체와 고에너지 이벤트를 사용하지만 이러한 각 프로세스는 완전히 독특한 방식으로 분말을 고체 금속 부품으로 변환합니다.

이 블로그 게시물을 읽고 3D 금속 프린터 기술의 세 가지 주요 유형인 금속 FFF(Fused Filament Fabrication), 분말 베드 융합 및 바인더 젯팅에 대해 알아보세요. 이 게시물에서는 각 유형의 금속 3D 프린터 작동 방식, 고유한 차별화 요소 및 고려 사항, 현재 전망 및 장기적 전망을 다룹니다.

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금속 융합 필라멘트 제작(결합 분말 압출)

Metal FFF는 오늘날 시장에서 가장 접근하기 쉽고 안전한 금속 적층 제조 기술입니다.

메탈 FFF의 작동 원리

이 공정은 금속 사출 성형 매체(금속 분말이 왁스 같은 폴리머에 결합됨)로 만든 결합 분말 공급원료를 사용합니다. 탈지 시스템과 소결로를 사용합니다.

Metal FFF는 3단계 프로세스입니다. 결합된 분말과 소결을 사용합니다. , 금속 분말 매체를 사용하여 3D 인쇄 부품을 완전히 고체 금속으로 바꾸는 고에너지 공정:

차별화 요소

가성비. 금속 FFF 프린터의 소유권은 다른 금속 프린터보다 소유 및 운영에 대한 투자가 훨씬 적습니다.

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안전. 바운드 파우더로 구성된 금속 3D 프린터 필라멘트는 상대적으로 사용하기에 안전하며 최소한의 교육과 PPE로 기계를 효과적으로 사용할 수 있습니다.

높은 1차 부품 수율. 이는 선택적 소결보다 내부 응력이 적은 벌크 소결 공정을 사용하여 이루어집니다.

광범위한 자료 가용성. 미래에는 훨씬 더 광범위한 미래 상태 호환성의 가능성이 있습니다. 산업용 3D 프린터 금속 유형에는 외래종 및 합금이 포함될 수 있습니다.

고려사항

고체 부품에 최적화되지 않았습니다. 일반적으로 기계는 폐쇄 셀 충전으로 부품을 인쇄합니다. 금속 FFF는 단단한 부품을 인쇄할 수 있지만 이는 인쇄 시간을 늘리거나 제조할 수 있는 부품의 다양성을 제한할 수 있습니다.
그물 모양 부분에 가깝습니다. 필요한 경우 엄격한 공차에 도달하도록 부품을 후처리할 수 있지만 금속 FFF 공정은 일반적으로 그물 모양 부품 근처에서 인쇄합니다.

현재 전망

Metal FFF는 빠르게 발전하고 있으며 기계의 기능과 신뢰성이 계속 향상되고 있습니다. 새로운 기능은 지속적으로 응용 프로그램 기반을 확장합니다. 많은 산업에서 금속 FFF를 사용하여 최첨단 응용 분야를 활용하고 있습니다.

장기적 관점

금속 FFF가 계속 발전함에 따라 더 많은 재료와 기능이 기술을 사용할 수 있는 응용 프로그램을 계속 다양화할 것입니다. 금속 FFF 프린터는 복잡한 디자인의 금속 부품을 3D 프린팅할 때 경제성, 접근성 및 다용성으로 인해 제조 시설의 정규 설비가 될 것입니다.

파우더 베드 퓨전

파우더 베드 퓨전 작동 방식

갠트리에 장착된 레이저가 특정 레이어의 경로를 추적하여 금속 분말을 정밀하게 융합합니다.

1. 분말 분배 시스템은 성형 부품 위에 느슨한 분말의 새로운 층을 밀어 넣습니다.

2. 레이저가 다음 레이어를 융합하고 프로세스가 반복됩니다.

3. 인쇄 후 부품의 분말을 제거하고 필요에 따라 후처리합니다.

차별화 요소

특수 부품을 인쇄할 수 있습니다. 여기에는 매우 복잡한 형상, 대형 부품 및 완전히 조밀한 대형 부품이 포함됩니다.
성숙한 기술. 결과적으로 다양한 재료 선택과 다양한 기계를 제공하는 여러 업계 플레이어가 있습니다.

고려사항

가격. 파우더 베드 퓨전은 여전히 고가이며 이 기술에 대한 금속 3D 프린터 가격표는 일반적으로 구입 및 설치하는 데 500,000달러 이상입니다.
작업. 숙련된 작업자가 운영해야 하고 제조 현장에서 상당한 격리 공간이 필요하며 값비싼 개인 보호 장비(PPE) 및 시설 개조가 필요합니다. 이는 금속 3D 프린팅 비용을 증가시킵니다.
세련된 부분에 전화를 겁니다. 복잡한 3D 프린팅 금속 부품은 성공적이고 정확한 프린팅을 위해 많은 반복이 필요합니다. 이 과정에서 내부 응력이 발생하여 균열 및 변형이 발생할 수 있습니다. 그러나 인쇄 및 설계 매개변수를 입력하면 고품질 부품을 인쇄할 수 있습니다.

현재 전망

파우더 베드 퓨전은 금속 3D 프린팅 산업의 시장 리더로 남아 있습니다. 고급 기능을 갖춘 소수의 선도적인 업계 참가자와 특정 틈새 시장을 충족하거나 보다 비용 경쟁력 있는 솔루션을 제공하려는 새로운 참가자 부류가 있습니다. 초특화 고성능 응용 분야로 알려진 산업은 항공 우주, 자동차 및 의료를 포함하여 분말 베드 융합을 채택하는 데 앞장서 왔습니다.

장기적 관점

광범위한 채택은 분말층 융합 기술의 훨씬 더 혁신적인 응용을 주도할 것으로 예상됩니다. 더 많은 산업이 이 3D 금속 인쇄 기술을 활용하기 시작함에 따라 더 독특한 응용 프로그램이 등장할 것입니다. 경쟁이 치열해지면 접근성이 더 높은 기계를 운전하는 데 도움이 됩니다.

바인더 분사

바인더 분사는 특수 액체 폴리머 바인더를 사용하여 느슨한 금속을 함께 접착하여 부품을 형성합니다. 이 프로세스는 배치로 소결될 수 있는 가볍게 결합된 부품을 생성합니다. 떠오르는 기술인 바인더 젯팅(Binder jetting)은 잠재력이 크며 주목해야 할 발전 중인 기술입니다.

작동 방식

바인더 분사는 루스 파우더와 인쇄 후 소결을 특징으로 하는 2단계 프로세스를 사용합니다.

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이 3D 금속 인쇄 과정에서 잉크젯 스타일의 프린트 헤드가 금속 분말 베드에 특수 바인더를 정밀하게 증착합니다. 각 레이어가 인쇄된 후, 기계는 파우더 베드 융합과 유사한 방식으로 더 많은 파우더를 맨 위에 증착하여 부품이 만들어질 때까지 인쇄 및 퍼짐 과정을 반복합니다.

깨지기 쉬운 부품은 먼저 조심스럽게 분말을 제거한 다음 소결하여 바인더를 태워 완전히 금속 부품으로 융합합니다.

차별화 요소

빠른 인쇄 속도. 인쇄 프로세스는 매우 빠르고 많은 부품을 동시에 제작할 수 있습니다.
정밀도. 정확한 잉크젯 헤드는 복잡한 부품과 복잡한 형상을 만드는 데 적합합니다.

고려사항

안전 및 취급. 느슨한 분말을 사용하면 안전 및 취급 문제가 발생합니다.
가격. 최소 취득 비용은 최소 $300K입니다. 가격은 2백만 달러 이상으로 올라갈 수 있습니다.
부분 다공성. 이 공정은 광범위한 범위에서 신뢰할 수 있고 반복 가능한 기계적 특성을 갖는 것으로 입증되지 않았습니다.
부품 크기 및 설계 제약. 바인더 분사기가 효과적으로 생산할 수 있는 부품의 크기와 복잡성에 대해서는 아직 많이 알려져 있지 않습니다.
녹색 부품의 내구성. 프린팅 후 3D 프린팅된 금속 강도는 매우 낮아 처리량과 부품 제약에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있습니다.
반복성. 이 기술로 금속 부품을 정확하고 반복적으로 3D 프린팅할 수 있다면 그것은 답이 없는 질문입니다.

현재 전망

바인더 젯팅은 아직 개발 중인 기술로, 이 분야에 소수의 제조업체만 있습니다. 주요 업체들이 기술에 투자하고 있지만 실제 사용자는 많지 않습니다.

장기적 관점

일부 산업 분석가들은 금속에 기능성 부품을 3D 프린팅할 때 바인더 분사가 대량 생산의 미래가 될 수 있다고 예측합니다. 그러나 이러한 예측은 제조업체가 프로세스가 직면한 주요 기술 질문에 대한 답을 찾았는지 여부에 달려 있습니다.

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금속 3D 프린팅 기초
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