3D 프린팅
산업 제조
적층 제조의 SLS는 3D CAD 설계를 몇 시간 만에 물리적 부품으로 변환하는 데 사용됩니다.
선택적 레이저 소결의 정의는 무엇입니까? SLS는 3D 프린팅 또는 적층 제조(AM) 기술인 선택적 레이저 소결을 나타냅니다. SLS는 소결이라는 공정을 사용합니다. , 분말 재료가 거의 녹는 온도로 가열되어 입자가 서로 결합하여 고체를 형성합니다.
SLS는 다양한 재료를 사용할 수 있습니다. 가장 일반적으로 나일론을 사용하지만 때로는 플라스틱과 금속도 사용할 수 있습니다.
이전에는 "불가능한" 부품을 생산할 수 있는 능력(자세한 내용은 계속 참조)과 재료의 높은 복구 가능성으로 인해 SLS는 1990년대 초 상용화 이후 산업 환경에서 인기를 얻었습니다.
SLS는 미 국방부의 연구 개발 기관인 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)의 후원 하에 Carl Deckard와 Joe Beaman이 1980년대에 처음 개발했습니다.
SLS 기술은 새로운 것은 아니지만 여전히 주로 산업용 애플리케이션에 사용됩니다. SLS 공정에 사용되는 정밀 레이저는 복잡한 부품의 경우에도 매우 정확한 제조가 가능합니다. 이러한 이유로 SLS는 신속한 프로토 타이핑 및 소량 맞춤형 부품 생산에 널리 사용됩니다.
반면에, 강력한 레이저와 분말 재료의 사용은 특히 SLS 프린터가 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D 프린터와 같은 다른 인기 있는 기술보다 훨씬 비싸기 때문에 대부분의 소규모 또는 가정에서 사용하기에는 비실용적이었습니다.
보다 최근에는 분말층 융합 기술의 발전으로 SLS에 대한 관심이 다시 살아났으며, 이는 현재 인기 있는 FDM 및 SLA(Stereolithography)에 뒤쳐져 있습니다.
모든 적층 제조(AM) 기술에는 한계가 있으며 SLS(선택적 레이저 소결)도 예외는 아닙니다. 특히 SLS는 날카로운 모서리나 얇은 벽을 인쇄하는 데 적합하지 않으며 이러한 기능을 통합한 디자인은 전처리 과정에서 변경해야 합니다. 예:
유념해야 할 몇 가지 추가 사항:
마지막으로, 3D 모델을 인쇄할 준비가 되기 전에 2D 레이어(단면이라고도 함)로 '슬라이싱'해야 합니다. 이 레이어는 SLS 프린터가 분말 재료의 각 레이어를 가로질러 레이저를 안내하는 데 사용할 것입니다. 일부 무료 '슬라이서'를 사용하여 SLS에 대한 데이터 준비를 완료할 수 있지만 신뢰성이 의심될 수 있으므로 전문 디자이너는 사전 처리 요구 사항에 대해 인정된 소프트웨어 패키지를 사용하는 것이 좋습니다.
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선택적 레이저 소결 공정은 다음과 같은 점에서 다른 분말층 융합 기술과 유사합니다.
인쇄 과정에서 SLS 부품은 소결되지 않은 분말로 둘러싸여 있습니다. 이 여분의 분말은 인쇄하는 동안 부품을 지지하므로 지지 구조가 필요하지 않습니다.
SLS 후처리의 첫 번째 단계는 부품 복구입니다. 새로 SLS로 인쇄된 부품은 다공성 고치에 부분적으로 소결된 분말로 둘러싸여 있으며 부품을 제거하려면 이 부품을 분해해야 합니다. 이 프로세스는 가정 환경에서 지저분할 수 있지만 SLS는 주로 산업 환경에서 사용되며, 압축 공기 유입구가 있는 밀폐 인클로저가 통합된 특수 설계된 세척 챔버가 사용됩니다.
청소가 끝나면 SLS로 인쇄된 부품을 검사하고 테스트하여 원래 사양을 충족하는지 확인합니다. SLS 부품은 수축 및 뒤틀림이 발생하기 쉽기 때문에 이 프로세스에서 각 부품이 목적에 맞는지 확인해야 합니다.
마지막으로 대부분의 SLS 부품은 실제 사용을 위해 염색 및/또는 코팅됩니다. 염료 및 코팅은 다음과 같은 코팅을 포함하여 순수한 화장품에서 고기능성까지 다양합니다.
남은 재료를 회수하는 것은 SLS 제조 공정의 필수적인 부분입니다.
분말 재료는 인쇄 중에 SLS 부품을 지지하기 때문에 실제 부품에 필요한 것보다 훨씬 더 많은 분말이 사용됩니다. 그러나 빌드 챔버 내의 모든 분말은 소결 공정을 돕기 위해 예열되기 때문에 '사용된' 분말은 향후 SLS 인쇄에 사용되지 않은 분말보다 덜 효과적입니다. 이 때문에 SLS 인쇄 전문가는 모든 SLS 인쇄 프로젝트에 최대 50%의 재활용 분말을 사용할 것을 권장합니다.
기본적으로 SLS 시스템에는 산업용과 데스크탑의 두 가지 유형이 있습니다.
산업용 SLS 시스템은 수십 년 동안 사용되어 왔으며 항공 우주, 자동차 및 도구를 포함한 다양한 산업 분야의 선두 업체에서 사용되었습니다. 산업용 SLS 시스템은 하나 이상의 고출력 CO2를 사용합니다. 레이저.
크기와 열 요구 사항으로 인해 산업용 SLS 시스템은 분말이 산화되지 않도록 하기 위해 불활성 환경이 필요합니다. 결과적으로 이러한 시스템에는 공기 흡입 및 제거를 관리하는 특수 장비도 필요합니다. 또한 산업용 전원 공급 장치가 필요합니다.
데스크탑 SLS 시스템은 산업 시스템과 유사한 프로세스를 사용하지만 소규모 비즈니스 또는 취미 생활 환경에 쉽게 맞출 수 있는 기계에 패키징됩니다. 이러한 시스템은 CO2 대신 저전력 다이오드 또는 파이버 레이저를 사용합니다. 비용 절감에 부분적으로 책임이 있는 레이저입니다.
크기가 작기 때문에 데스크탑 시스템은 소결 공정에 필요한 열도 더 적기 때문에 특수 공기 관리 시스템이 필요하지 않으며 표준 AC 전원으로 실행할 수 있습니다.
SLS라는 용어는 일반적으로 플라스틱 기반 소결을 설명하지만 플라스틱, 금속, 유리, 세라믹 및 복합 재료를 포함하는 재료의 소결에 대한 포괄적인 용어로도 사용될 수 있습니다. 소결 공정에 필요한 온도는 다양하지만 공정은 모든 재료에서 유사하게 유지됩니다.
SLS가 금속에 적용될 때 일반적으로 DMLS(직접 금속 레이저 소결)라는 용어가 사용됩니다. 공정은 이 기사의 앞부분에서 설명한 것과 정확히 동일하지만 소결 공정은 플라스틱 기반 소결보다 훨씬 더 많은 열을 필요로 합니다.
모든 제조 공정과 마찬가지로 SLS에도 장점과 단점이 있습니다.
SLS의 장점은 다음과 같습니다.
SLS의 단점은 다음과 같습니다.
SLS의 가장 널리 사용되는 용도는 속도와 자체 지원 특성으로 인해 이상적인 빠른 프로토타이핑입니다. SLS를 사용하면 설계자가 구조적 지지대를 포함하거나 사출 성형과 같은 보다 전통적인 제조 기술을 사용해야 한다는 제약 없이 다양한 프로토타입을 쉽게 만들고 테스트할 수 있습니다.
SLS가 제공하는 이점으로 인해 SLS는 항공 우주, 자동차 및 의료 산업에서 많이 사용되었습니다.
항공우주 및 자동차 제조업체가 높은 수준의 내구성을 달성하기 위해 주로 금속 및 복합 분말을 사용하는 반면, 의료 제조업체는 일반적으로 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 선호합니다. 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 기계적 특성, 내구성, 오일 및 화학 물질에 대한 내성이 뛰어난 유연하고 내구성이 뛰어난 플라스틱입니다.
SLS는 일반적으로 적어도 자본 장비 구매 측면에서 가격이 주요 고려 사항이 아닌 상황에서 사용됩니다. SLS 시스템은 매우 고가일 수 있으며, 이것이 공정이 산업 환경에서 주로 사용되는 주요 이유입니다.
그러나 자본 비용은 제쳐두고 소량의 부품을 많이 생산하는 제조업체(예:프로토타입 — 실제로 SLS로 비용을 절감할 수 있습니다. SLS는 툴링에 상당한 비용을 들이지 않고도 이러한 부품을 쉽게 생산할 수 있기 때문에 소량 및 맞춤형 부품을 생산하는 데 널리 사용됩니다.
일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다.
현재 SLS는 주로 SLS 3D 프린터의 높은 비용과 강력한 레이저 및 분말 재료의 사용으로 인해 주로 산업용으로 제한됩니다. 현재로서는 취미 생활을 하거나 가정을 꾸리는 사람이라면 FDM 및 SLA와 같은 다른 기술이 더 저렴한 옵션입니다. 그러나 산업 환경에서는 SLS 시스템이 매우 유용할 수 있습니다.
그러나 모든 AM 기술과 마찬가지로 SLS는 매우 정확하고 최적화된 3D 모델을 생성하는 제조업체의 능력에 의존합니다. 그리고 SLS의 한계, 특히 얇은 벽이나 날카로운 모서리가 있는 부품을 인쇄할 수 없다는 점을 감안할 때 특정 소프트웨어 기능은 이러한 모델을 만들고 최적화하는 데 필수적입니다.
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3D 프린팅
기능이 없는 프로토타입을 위한 CAD 파일의 3D 프린팅은 비교적 간단한 제조 프로세스이지만 개념에서 생산에 이르기까지 완전히 새로운 제품 개발 프로젝트를 시작하는 것은 특히 익숙하지 않은 적층 제조 기술을 사용하는 경우 더 어려울 수 있습니다. . 3D 프린팅 프로세스 이해 3D 프린팅 공정은 부품에 재료를 점진적으로 추가한다는 점에서 기존 제조 공정과 다릅니다. 대조적으로 CNC 가공은 절삭 공구를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하여 부품을 형성하고 사출 성형에는 용융된 열가소성 수지의 양을 미리 형성된 금형 챔버에 주입하는
적층 제조(3D 인쇄)가 산업 자동화 세계를 휩쓸고 있습니다. 제조업체는 이제 금형을 만들고 재료를 제거하는 대신 재료 레이어를 추가하여 더 낮은 비용과 더 적은 낭비로 항목을 생산할 수 있습니다. 특히 금속 적층 제조(Metal 3D Printing)가 견인력을 얻고 있으며 항공우주와 같은 산업에서 특히 인기를 얻고 있습니다. 최근 AMPOWER 보고서에 따르면 금속 적층 제조 시장은 2024년까지 27.9% 성장할 것으로 예상됩니다. 금속 적층 제조를 통해 기업은 강력하고 매우 복잡한 금속 부품을 구성할 수 있습니다 전통적인