직접 금속 레이저 소결(DMLS) 3D 인쇄:기술 개요

직접 금속 레이저 소결(DMLS)은 3D 프린팅의 PBF(Powder Bed fusion) 범주에 속하며 SLS 기술과 유사합니다. 그러나 DMLS에서는 플라스틱 분말 대신 금속 분말을 사용하여 기능 프로토타입과 생산 부품 모두에 사용할 수 있는 금속 부품을 만듭니다.

직접 금속 레이저 소결 기술은 SLM(선택적 레이저 용융) 기술과 유사하지만 두 공정의 차이점은 금속 분말 융합에 사용되는 온도입니다. SLM은 이름에서 알 수 있듯이 금속 분말이 액체로 완전히 녹을 때까지 가열합니다. DMLS는 금속 분말을 녹이는 것이 아니라 표면이 서로 용접될 정도로 충분히 가열 입자를 소결합니다. 어쨌든, 두 용어(SLM 및 DMLS)는 3D 프린팅 산업에서 종종 같은 의미로 사용됩니다.

DMLS는 어떻게 작동합니까?

직접 금속 레이저 소결 공정에는 6가지 기본 단계가 포함됩니다.

• 1단계 – DMLS 프로세스는 3D 설계 CAD 파일 데이터를 매우 얇은 단일 레이어로 슬라이스하여 각 레이어에 대한 2D 모델을 생성하는 것으로 시작됩니다.
• 2단계 – 기계는 불활성 가스를 포함하는 빌드 챔버 영역 내부의 고출력 광학 레이저를 사용합니다.
• 3단계 – 새 분말을 빌드 플랫폼 위로 레이어별로 이동하는 데 사용되는 롤러와 함께 재료 분배 플랫폼과 빌드 플랫폼이 있습니다.
• 4단계 – 빌드 플랫폼에 분말을 놓을 때 레이저가 이 층에 대한 경로를 시작하여 분말을 선택적으로 고체로 소결합니다. 분말 층 추가 및 소결의 순서는 전체 부품이 완료될 때까지 계속됩니다.
• 5단계 – 냉각 후 주변의 느슨한 금속 가루가 프린터에서 제거됩니다. 최종 단계에는 지지 구조 제거 및 기타 후처리가 포함됩니다.
• 6단계 – DMLS 부품은 추가 가공을 위해 기존 금속 가공으로 생산된 금속 부품처럼 처리할 수 있습니다. 여기에는 기계 가공, 열처리 또는 표면 마무리가 포함될 수 있습니다.

DMLS 3D 인쇄용 자료

DMLS에 가장 일반적으로 사용되는 재료 중 Xometry는 다음을 제공합니다.

• 알루미늄:AlSiMG와 같은
• 강철:Tool Steel MS1, 스테인리스강 17-4, 스테인리스강 316L 등
• 인코넬:인코넬 718 등

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DMLS 기술의 장점

DMLS와 관련하여 독립 실행형으로 만드는 가장 중요한 요소는 다음과 같습니다.

DMLS는 복잡한 디자인을 허용합니다.

DMLS의 주요 장점은 기존 제조 기술을 사용하여 만들 수 없거나 너무 비싸서 만들 수 없는 부품을 제조할 수 있다는 것입니다. DMLS의 잠재력은 엔지니어가 통합된 고정 기능, 길고 좁은 채널 또는 메쉬 구조와 같은 복잡한 형상을 가진 부품을 설계할 때 볼 수 있습니다. DMLS는 여러 부품을 단일 설계로 결합하여 부품 수, 조립 시간 및 실패율을 줄이는 일체형 조립을 용이하게 합니다.

빠른 처리 시간

일반적인 기존 공정은 지그와 고정구를 포함하는 제조 전에 도구를 설정하는 데 많은 시간이 필요하지만 DMLS에서는 램프 업이나 툴링 없이 주문형으로 부품을 인쇄할 수 있으므로 CNC 가공에 비해 리드 타임이 단축됩니다. . 단축된 리드 타임과 효율적인 프로토타이핑 프로세스의 조합으로 처리 시간이 단축됩니다. 이것이 DMLS의 가장 큰 장점 중 하나입니다.

DMLS는 가볍고 내구성 있는 구성 요소를 사용합니다.

Inconel 718, AlSi10Mg 및 Cobalt-chromium과 같은 초합금으로 제조된 부품은 기존의 기계 가공 부품에 비해 가벼운 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어, GE의 유명한 LEAP 엔진 제품군용 3D 인쇄 연료 노즐은 독립 공급업체에서 제공하는 20개의 개별 부품으로 만들어졌지만 DMLS(직접 금속 레이저 소결)를 사용하여 25% 더 가벼운 단일 부품 구성 요소를 만들었습니다. 원래 부품보다 5배 더 강력합니다.

DMLS는 낭비를 줄입니다

레이저에 닿지 않은 금속 분말은 재활용 및 재사용할 수 있습니다. 분말 재활용은 또한 가격을 낮추는 결과를 가져옵니다. 금속 블록에서 요구되는 설계에 따라 금속을 가공하여 발생하는 칩 형태로 많은 폐기물이 발생하는 CNC와 같은 기존 공정에 비해 발생되는 폐기물이 현저히 적고 재활용이 매우 어렵습니다. .

DMLS 기술에 대한 고려 사항

DMLS의 장점 외에도 몇 가지 고려 사항이 있습니다. DMLS의 가장 큰 경쟁자는 CNC와 같은 전통적인 가공 기술일 것입니다.

DMLS에는 지원 구조가 필요합니다

DMLS는 분말 기반 융합 범주에 속하기 때문에 지지 구조가 불가피하며 후처리를 통해 결국 제거해야 합니다. 후가공 과정에서 금속 프린팅 부품은 기존에 제조된 금속 미가공 부품과 유사하게 처리되므로 DMLS에서 제조한 부품은 사용할 준비가 되지 않고 약간의 작업이 필요합니다.

DMLS 부품은 거친 표면 마감 처리

DMLS로 인쇄된 표면은 CNC 기계로 가공한 표면만큼 매끄럽지 않으며 원하는 표면 질감을 생성하기가 쉽지 않습니다. 마감을 개선하고 미관을 향상시키기 위해 후가공을 해야 하는 경우 그에 따라 비용도 증가합니다.

DMLS 부품의 고가의 연속 생산

대량 생산은 여전히 ​​산업 전반에 걸쳐 큰 결정 요인이며 DMLS가 기존 기술에 비해 뒤처지고 3D 프린터가 물체를 조립할 수 있는 속도가 기존 조립 라인과 비교할 수 없는 부분입니다. 따라서 DMLS는 주로 단위에서 소규모 배치에 권장됩니다.

제한된 재료 선택

일반적으로 금속 3D 프린팅의 경우 재료 선택이 더 적기 때문에 필요한 부품에 특정 재료가 필요한 경우 제한 요소가 될 수 있으며 제품에 어떤 기술적 속성을 갖기를 원하는지 결정할 때 고려해야 합니다.

제한된 빌드 볼륨

큰 부품 크기가 필요한 경우 항상 CNC 가공을 사용하는 것이 좋습니다. 예를 들어, DMLS에서 권장되는 표준 부품 크기는 최대 250 x 250 x 325mm이고 CNC 가공의 경우 최대 2000 x 800 x 1000mm입니다. 크기 비교는 제한된 파우더 베드 크기로 인해 거대한 부품을 제조하는 데 3D 프린팅이 불가능하다는 것을 분명히 보여줍니다.

수축 및 제한된 반복성

DMLS를 사용하면 자연 수축 과정으로 인해 동일한 부품을 생산하기가 매우 어렵습니다. 예를 들어, 처음으로 인쇄된 부품과 10번째로 인쇄된 유사한 부품은 수직 방향(Z 방향)으로 최소 2%의 오차가 있어 수축으로 이어집니다. 치수 변화는 열수축, 소결 수축, 소결 중 금속 입자가 떨어져 발생하는 팽창의 세 가지 원인이 결합되어 발생합니다.

Xometry의 DMLS 3D 프린팅 서비스

Xometry Europe은 주문형 3D 프린팅 프로젝트를 위해 온라인으로 DMLS 서비스를 제공합니다. 유럽 ​​전역의 2,000개 이상의 파트너 네트워크를 통해 Xometry는 최대 3-5일 안에 DMLS 3D 프린팅 부품을 제공할 수 있습니다. CAD 파일을 Xometry Instant Quoting Engine에 업로드하여 DMLS 3D 인쇄에 사용할 수 있는 다양한 제조 옵션으로 즉석 견적을 받으세요.