금속 3D 프린팅 4대 공정 & 소재: 종합 가이드

표 1. 금속 분말 베드 퓨전 장단점

장점단점

장점

분말 베드에서 본질적 지지, 서포트 불필요

단점

일부 제조업체는 제한된 소재 조성 제공

장점

프린터에서 직접 매끄러운 표면

단점

고품질 고가 레이저 필요

장점

최소 20µm 층 두께, 통상 35~50µm

단점

일부 시스템은 상대적으로 느린 빌드

장점

더 다공성 파트 빌드

단점

불안정한 용융 풀로 인한 높은 잔류 응력

장점

단점

출력 파트가 모든 공정에서 동일하게 강하거나 탄력적이지 않음; EBM 파트보다 항상 약하고 파단되기 쉬움

표 2. 지향성 에너지 증착(DED) 장단점

장점단점

장점

빠른 출력 속도

단점

장비 비용이 매우 높음

장점

출력 파트 고밀도, 고강도/탄력성

단점

서포트 구조 빌드 불가, 오버행 출력 불가로 애플리케이션 제한

장점

고품질 기능성 파트 수리 가능

단점

상대적으로 낮은 빌드 해상도

장점

대형 빌드 테이블 사용 가능

단점

열악한 표면 마감으로 후처리 필요

장점

파트에 고유 소재 특성 유지

단점

장점

최소 툴링으로 파트 생산 가능

단점

장점

소재 낭비 감소

단점

장점

맞춤 합금(다중 소재 범위) 파트 생산 가능

단점

표 3. 금속 필라멘트 압출 장단점

장점단점

장점

특수 빌드 환경 불필요 – 상온, 일반 분위기

단점

소결 파트 후처리 어려움

장점

FFF 출력 파트 응력

단점

수축으로 완성 파트 치수 제어 어려움

장점

동일 기계에서 다양한 소재 사용 가능

단점

파트 정확도는 프린트 X-Y-Z 해상도와 크게 무관

장점

저가 장비

단점

소결 후 파트 저밀도, 상대적 약함

장점

운영에 낮은 기술 숙련도 필요

단점

장점

프로토타입에 적합

단점

표 4. 머티리얼 제팅 & 바인더 제팅 장단점

장점단점

장점

특수 빌드 환경 불필요 – 상온, 일반 분위기

단점

2단계 공정 – 분말 베드 깔고 접착제 잉크젯으로 층 결합

장점

출력 파트 내부 응력 없음

단점

소결 파트 섬세한 후처리

장점

세팅 변경 없이 동일 기계에서 다양한 소재 사용

단점

치수 제어는 정확한 수축 보장 위해 정교함 필요

장점

저가 장비

단점

완성 파트 정확도는 프린트 X-Y-Z 해상도만의 결과 아님

장점

운영에 낮은 기술 숙련도 필요

단점

소결 전 파트 부서지기 쉽고 취약

장점

최소 35µm 층 두께

단점

금속 3D 프린팅은 금속 입자를 층층이 융합하는 레이저 기반 기술입니다. 이 기술은 프로토타이핑, 복잡한 형상 파트 생산, 최종 사용 파트, 그리고 어셈블리 내 금속 컴포넌트 감소에 일반적으로 사용됩니다. 금속 3D 프린팅은 증가하는 소재 군과 함께 제공됩니다. 이는 주얼리부터 항공우주, 의료, 플라스틱 제조까지 다양한 산업의 니즈를 충족시킵니다. 일부 공정과 장비는 소재별로 특화되어 범위가 제한적인 반면, 다른 것들은 다양한 소재 사용이 가능합니다.

자세한 내용은 3D 프린팅 기사를 참조하세요.

최적의 3D 프린팅 유형 선택 방법은?

최적의 3D 프린팅 유형 선택은 복잡합니다. 금속 3D 프린팅 공정 선택 시 거쳐야 할 유용한 단계는 다음과 같습니다:

1. 파트 요구사항 검토. 예를 들어 층 해상도, 정교한 디테일 재현 필요성, 요구되는 기계적 특성, 외관 품질 고려사항 등을 고려하세요.
2. 파트용 소재 군 선택.
3. 소재가 선택되면, 해당 소재를 사용하는 가용 공정을 검토하여 원하는 결과를 내기 위한 최적 공정을 고려하세요.
4. 소재 공급업체, 시간, 비용 등 리소스 가용성 확인.

금속 3D 프린팅 소재란?

금속 3D 프린팅 소재에는 길고 증가하는 금속 옵션 리스트가 있습니다. 가장 일반적인 금속 유형은:

1. 스테인리스 강(Stainless Steel): 일반적으로 3 합금 그룹(304, 316, 17-4). 다공성이 아닐 때 내식성, 고강도.
2. 공구강 D2, A2, H13(Tool Steels): 고강도, 경화 가능, 내마모성, 다이 및 공구에 적용 가능.
3. 티타늄 및 Ti64(Titanium and Ti64): 경량 파트에 이상적이며 고강도.
4. 알루미늄 7075, 4047, 6061, 2319, 4043: 범용, 경량 컴포넌트용 다양한 경량 합금.
5. 인코넬(Inconel®) 718, 625: 저부식, 고온 저항으로 엔진 부품 등 용도.
6. 코발트 크롬(Cobalt Chrome): 생의학 및 항공우주용 초합금.
7. 금/은(Gold/Silver): 주얼리 및 제한적 생의학용 순금속.
8. 니오븀, 니오븀-지르코늄(Niobium, Niobium-Zirconium): 항공우주용 고온, 고화학 저항 합금.
9. 탄탈룸(Tantalum): 니오븀과 유사하지만 화학 저항성 더 우수.
10. 하스텔로이(Hastelloy®) 니켈 크로뮴: 터빈 및 원자력 컴포넌트용으로 강인함 – 내온성, 내크랙성. 일반적으로 사용.
11. 텅스텐 및 합금(Tungsten and Alloys): 초고밀도 소재. 방사선 차폐, 콜리메이터, 엔진 부품에 일반적으로 사용.

자세한 내용은 금속 3D 프린팅 최적 소재 가이드를 참조하세요.

금속 3D 프린팅은 언제 처음 등장했나?

금속 3D 프린터의 최초의 실용적 실행은 EOSINT M250이었습니다. 1994년 일렉트로옵티컬 시스템즈(ElectroOptical Systems)에서 출시되었습니다. 낮은 온도 합금과 금속을 결합하여 1차 입자들을 결합시켰습니다. 2004년 EOS는 EOSINT M270을 출시했습니다. 다이오드 펌프 200W 레이저로 금속 피드스톡을 녹인 최초의 PBF 시스템이었습니다. 이후 방법, 소재, 해상도에서 기하급수적 증가/개선이 있었습니다.

요약

Xometry는 금속 3D 프린팅을 포함한 광범위한 제조 역량을 제공하여 모든 프로토타이핑 및 생산 니즈를 충족합니다. 오늘 금속 3D 프린팅 등 즉시 견적을 받아보세요.

저작권 및 상표 공지

1. Inconel®은 Huntington Alloys division of Special Metals Corp., Huntington, WV의 등록 상표입니다.
2. Hastelloy®는 Haynes International, Kokomo, Indiana의 등록 상표입니다.

면책 조항

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작성자: Dean McClements

Dean McClements는 기계공학 학사(Honors) 졸업자로 제조 업계에서 20년 이상의 경력을 가지고 있습니다. 캐터필러(Caterpillar), 오토데스크(Autodesk), 콜린스 에어로스페이스(Collins Aerospace), 하이스터-예일(Hyster-Yale) 등 선도 기업에서 중요한 역할을 수행하며 엔지니어링 공정과 혁신에 대한 깊은 이해를 쌓았습니다.

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