4가지 금속 3D 프린팅 공정 및 재료:종합 가이드

표 1. 금속 분말층 융합의 장점과 단점

장점 단점

장점

파우더 베드의 기본 지원, 지원 필요 없음

단점

일부 제조업체는 제한된 범위의 재료 구성을 제공합니다

장점

프린터에서 직접 매끄러운 표면

단점

고품질의 값비싼 레이저가 필요합니다

장점

최소 레이어 두께 20μm, 일반적으로 35~50μm

단점

일부 시스템은 상대적으로 느린 빌드를 제공합니다

장점

다공성 부품 제작

단점

불안정한 용융 풀로 인해 높은 잔류 응력이 발생합니다

장점

단점

인쇄된 부품은 모든 공정에서 똑같이 강하거나 회복력이 있는 것은 아닙니다. 항상 EBM 부품보다 약하고 파손되기 쉽습니다

표 2. 지향성 에너지 증착의 장점과 단점

장점 단점

장점

빠른 인쇄 속도

단점

장비 비용이 매우 높습니다

장점

인쇄된 부품은 밀도가 높고 강도/탄력성이 뛰어납니다.

단점

지지 구조를 구축할 수 없으므로 돌출부를 인쇄할 수 없어 적용이 제한됩니다

장점

고품질 기능성 부품의 수리에 사용 가능

단점

상대적으로 낮은 빌드 해상도

장점

대형 빌드 테이블 사용 가능

단점

표면 마감이 좋지 않으면 후처리가 필요합니다

장점

부품의 기본 재료 속성

단점

장점

최소한의 툴링으로 부품 생산 가능

단점

장점

재료 낭비 감소

단점

장점

맞춤형 합금으로 부품 제작 가능(다중 재료 범위 기능)

단점

표 3. 금속 필라멘트 압출의 장점과 단점

장점 단점

장점

특별한 제작 환경 없음 - 실내 온도, 일반 대기

단점

부품 소결을 위한 후처리가 어려움

장점

인쇄된 부품의 FFF 응력

단점

수축으로 인해 완성된 부품의 치수를 제어하기가 어렵습니다.

장점

동일한 기계에 다양한 재료 사용 가능

단점

부품 정확도는 인쇄의 X-Y-Z 해상도와 크게 관련이 없습니다.

장점

저렴한 장비

단점

소결 후 부품의 밀도가 낮고 상대적으로 약합니다

장점

작업에 필요한 낮은 기술 능력

단점

장점

프로토타입에 적합

단점

표 4. 재료 분사 및 바인더 분사의 장단점

장점 단점

장점

특별한 제작 환경 없음 - 실내 온도, 일반 대기

단점

2단계 공정 - 파우더 베드를 깔고 접착제를 잉크젯으로 분사하여 레이어를 접착합니다

장점

인쇄된 부품에 내부 응력이 없음

단점

부품 소결을 위한 섬세한 후처리

장점

설정 변경 없이 동일한 기계에서 다양한 재료를 사용할 수 있습니다.

단점

정확한 수축을 보장하려면 치수 제어에 정교함이 필요합니다.

장점

저렴한 장비

단점

완성된 부품의 정확성은 순전히 인쇄의 X-Y-Z 해상도의 결과가 아닙니다.

장점

작업에 필요한 낮은 기술 능력

단점

부품은 소결되기 전에 깨지기 쉽고 취약합니다

장점

최소 레이어 두께 35μm

단점

금속 3D 프린팅은 금속 입자를 층별로 융합하는 레이저 기반 기술입니다. 이 기술은 일반적으로 프로토타입 제작, 복잡한 형상의 부품 생산, 최종 사용 부품뿐 아니라 조립품의 금속 부품 감소에도 사용됩니다. 금속 3D 프린팅에는 점점 더 많은 재료 제품군이 제공됩니다. 이는 보석부터 항공우주, 의료, 플라스틱 제조까지 다양한 산업의 요구를 충족시킵니다. 일부 공정과 장비는 재료에 따라 다르며 범위가 제한되어 있는 반면, 다른 프로세스와 장비는 다양한 재료를 사용할 수 있습니다.

자세한 내용은 3D 프린팅에 대한 기사를 참조하세요.

가장 적합한 3D 프린팅 유형을 어떻게 선택하나요?

최고의 3D 프린팅 유형을 선택하는 것은 복잡합니다. 다음은 선택할 금속 3D 프린팅 프로세스를 결정할 때 거쳐야 할 유용한 단계입니다.

1. 부품 요구사항을 검토하세요. 예를 들어, 레이어 해상도, 미세한 디테일 재현의 필요성, 필요한 기계적 특성 및 외관 품질 고려사항을 고려하세요.
2. 부품의 재료군을 선택합니다. 
3. 재료가 선택되면 해당 재료를 사용하는 사용 가능한 프로세스를 검토하여 원하는 결과를 생성하는 데 가장 적합한 재료를 고려하세요.
4. 자재, 시간, 비용에 대한 공급업체를 포함하여 리소스 가용성을 확인합니다.

금속 3D 프린팅 소재란 무엇인가요?

금속 3D 프린팅 재료에는 금속 유형 옵션의 목록이 점점 늘어나고 있습니다. 가장 일반적인 금속 유형은 다음과 같습니다:

1. 스테인리스강: 일반적으로 304, 316, 17-4의 3가지 합금 그룹으로 분류됩니다. 이는 부식에 강하고 다공성이 아닐 때 강도가 높습니다.
2. 공구강 D2, A2 및 H13: 강도가 높고 경화성, 내마모성이 뛰어나 금형 및 공구에 적용 가능합니다.
3. 티타늄 및 Ti64: 경량 부품에 이상적이며 강도가 높은 소재입니다.
4. 알루미늄 7075, 4047, 6061, 2319, 4043: 이는 일반 경량 부품에 사용되는 다양한 경량 합금입니다.
5. 인코넬® 718, 625: 이는 엔진 부품과 같은 용도로 부식이 적고 고온에 강합니다.
6. 코발트 크롬: 생의학 및 항공우주 분야용 초합금.
7. 골드/실버: 보석용 순수 금속 및 제한된 생의학 용도.
8. 니오븀, 니오븀-지르코늄: 이는 항공우주용 고온 및 고내화학성 합금입니다.
9. 탄탈륨: 니오븀과 유사하지만 내화학성이 더 좋습니다.
10. Hastelloy® 니켈 크롬: 온도에 강하고 균열에 강한 견고한 소재입니다. 터빈 및 원자력 부품에 일반적으로 사용됩니다.
11. 텅스텐 및 합금: 초고밀도 소재. 방사선 차폐물, 콜리메이터 및 엔진 부품에 일반적으로 사용됩니다.

자세한 내용은 금속 3D 프린팅에 가장 적합한 재료에 대한 가이드를 참조하세요.

3D 금속 프린팅은 언제 처음 등장했나요?

금속 3D 프린터의 최초 실제 실행은 EOSINT M250이었습니다. 이는 1994년 ElectroOptical Systems에 의해 출시되었습니다. 이는 금속과 저온 합금을 결합하고 이를 융합하여 기본 입자를 결합했습니다. 2004년 EOS는 EOSINT M270을 출시했습니다. 이는 금속 공급원료를 녹이기 위해 다이오드 펌프 200W 레이저를 사용한 최초의 PBF 시스템이었습니다. 그 이후로 방법, 재료, 결의안이 기하급수적으로 증가/개선되었습니다.

요약

Xometry는 모든 프로토타입 제작 및 생산 요구 사항에 맞는 금속 3D 프린팅을 포함하여 광범위한 제조 기능을 제공합니다. 지금 금속 3D 프린팅 등에 대한 즉각적인 견적을 받아보세요.

저작권 및 상표권 고지

1. Inconel®은 WV 헌팅턴에 있는 Special Metals Corp.의 Huntington Alloys 사업부의 등록 상표입니다.
2. Hastelloy®는 인디애나주 코코모에 위치한 Haynes International의 등록 상표입니다.

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딘 맥클레먼츠

Dean McClements는 기계공학 학사 우등 졸업생으로 제조 업계에서 20년 이상의 경력을 보유하고 있습니다. 그의 전문적인 경력에는 Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace 및 Hyster-Yale과 같은 선두 기업에서 중요한 역할이 포함되며, 그곳에서 그는 엔지니어링 프로세스 및 혁신에 대한 깊은 이해를 발전시켰습니다.

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