금속 적층 제조: 항공우주 및 그 이상의 생산 혁신

적층 제조(3D 프린팅)가 산업 자동화 세상을 휩쓸고 있습니다.

금형을 만들고 재료를 제거하는 대신, 제조업체는 이제 정교한 3D 프린팅 장비를 사용하여 바닥부터 재료 층을 추가해 더 낮은 비용과 적은 폐기물로 아이템을 생산할 수 있습니다. 특히 금속 적층 제조(금속 3D 프린팅)는 주목받고 있으며 항공우주 같은 산업에서 특히 인기를 얻고 있습니다.

최근 AMPOWER 보고서에 따르면 금속 적층 제조 시장은 2024년까지 27.9% 성장할 것으로 예상됩니다. 금속 적층 제조를 사용하면 기업은 기존 제조 공정보다 적은 재료와 노력으로 강하고 매우 복잡한 금속 부품을 제작할 수 있습니다.

업계 트렌드를 따라잡기 위해 금속 적층 제조에 대한 빠른 가이드를 제공합니다.

금속 적층 제조 설명

금형과 트리밍이 필요한 기존 제조와 달리, 적층 제조는 정교한 3D 프린팅 장비를 사용하여 아이템을 바닥부터 쌓아 올립니다. 기본 공정은 5단계로 이루어집니다:

1. 디지털 모델 생성
2. 중공 처리, 구멍 크기 편집, 서포트 추가 등으로 프린팅 준비
3. 3D 모델을 층으로 슬라이싱
4. 층별로 파트 프린팅
5. 최종 제품으로 후처리

공정은 대체로 동일하지만 금속 적층 제조로 제품을 프린팅하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 몇 가지는 다음과 같습니다:

• 분말 베드 융합 – 금속 분말을 제조 테이블에 놓고 고에너지 전자 레이저가 분말을 층별로 정밀하게 융합하여 최종 제품 생성
• 금속 제팅 – 금속 재료를 녹여 제조 테이블에 직접 적용. 액체 금속이 빠르게 식고 새 층이 추가되어 최종 제품 완성
• 로 주입 합금 – 금속 분말을 액체 결합제와 결합. 결합제 층이 더 추가되면서 최종 제품 형태 형성

각 금속 적층 제조 유형은 다양한 재료로 여러 부품을 만들 수 있습니다. 적층 제조에 사용되는 가장 인기 있는 금속 재료로는 인코넬 718과 인코넬 625 같은 니켈 합금, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리 등이 있습니다.

금속 적층 제조(금속 3D 프린팅)의 장단점

금속 적층 제조에는 많은 이점이 있지만 모든 유형의 제조에 이상적인 것은 아닙니다. 금속 제품을 제작하기 위한 적층 제조 시스템 사용의 장단점을 빠르게 정리했습니다.

장점

• 부품을 온디맨드로 로컬에서 생산할 수 있는 능력을 제공하여 부품 보관 공간 및 비용 요구 사항 감소
• 더 큰 재료에서 부품을 트리밍하거나 절단할 필요가 없어 폐기물 감소, 제조 비용 절감에도 도움
• 금형을 만들 필요 없이 신제품을 빠르게 생산
• 더 빠른 프로토타이핑으로 제품 개발 가속화 및 경쟁 우위 확보
• 조립 불필요. 적층 제조 부품은 여러 부품을 조립할 필요 없이 전체를 한 번에 프린팅 가능
• 최소한의 노력이나 기술로 매우 복잡한 부품 제작 가능

단점

• 느린 빌드 시간으로 대량 생산에는 적합하지 않음
• 더 비싼 장비 필요로 인한 높은 초기 비용
• 제품 크기가 적층 제조 시스템의 제약으로 제한됨. 소비자용 프린터의 경우 일반적으로 프린트 베드가 1입방피트보다 작음

• 적층 제조를 위한 3D 프린팅 - 알아야 할 사항
• 적층 제조에서 SLS 공정

금속 적층 제조의 응용 분야

원래 금속 적층 제조는 주로 프로토타이핑에 사용되었습니다. 제조업체는 금속 적층 소프트웨어를 사용하여 금형과 대량 생산용 장비에 투자하기 전에 테스트 준비된 제품을 빠르게 설계하고 프린팅할 수 있었습니다. 기술이 발전하고 적층 제조가 더 저렴해지면서 다양한 산업에서 채택되었습니다.

항공우주 산업은 적층 제조의 주요 도입 산업 중 하나입니다. 항공우주 기업들은 기존 방법으로는 불가능했을 매우 복잡한 금속 부품을 설계하고 제작하기 위해 적층 제조(AM)를 사용하고 있습니다.

폐기물이 적기 때문에 항공우주 제조업체는 구조적 무결성을 희생하지 않고 무게를 줄일 수 있으며, 이는 항공기 설계 시 필수적입니다.

의료 산업 또한 특정 시술을 위한 고유한 도구와 기구를 만들기 위해 적층 제조를 사용했습니다. 의료 전문가들은 제조업체가 도구를 설계하고 제작하기를 기다릴 필요가 없습니다. 복잡한 시술을 지원하기 위해 필요한 정확한 도구를 훨씬 짧은 시간과 낮은 비용으로 사내에서 만들 수 있습니다.

금속 적층 제조로 생산 최적화

금속 적층 제조가 기존 제조 공정을 대체하지는 않을 수 있지만, 다양한 산업의 제조업체에게 상당한 이점을 제공합니다.

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