고성능 3D 프린팅을 위한 상위 4가지 금속 재료

1. 스테인레스 스틸

스테인레스 스틸은 부식에 견디는 능력, 고강도 및 우수한 미적 외관으로 널리 알려져 있습니다. 스테인리스 스틸로 프린팅된 부품은 기존 제조 방법을 사용하여 생성된 부품과 동일하거나 훨씬 더 높은 강도를 가질 수 있습니다. 3D 프린팅된 스테인리스강의 강도, 경도 및 기타 특성은 주로 부품을 프린팅하는 데 사용되는 특정 기술에 따라 달라집니다. 

스테인리스 스틸 인쇄 부품은 항공우주, 자동차, 군용 하드웨어, 의료 등 다양한 산업 분야에서 응용되고 있습니다. 다른 금속 3D 프린팅 소재에 비해 스테인리스 스틸 부품은 크롬이 첨가되어 표면이 가장 매끄럽게 만들어질 수 있습니다.

3D 프린팅에 사용되는 스테인리스강 분말은 316L, 304L, 630, 410, 420, 254, 17-4 PH, 15-5PH, PH1, GP1을 비롯한 다양한 등급과 합금으로 제공됩니다. 이 중 316L은 금속 3D 프린팅에서 가장 일반적으로 사용되는 등급입니다. 철 66~70%, 크롬 16~18%, 니켈 11~14%, 몰리브덴 2~3%, 탄소 0.03% 미만으로 구성되어 있습니다. 이 3D 프린팅 소재는 연성과 내식성이 우수한 것으로 알려져 있습니다. 

2. 공구강

공구강은 상대적으로 높은 수준의 탄소를 함유한 철 기반 합금 계열로, 텅스텐, 크롬, 바나듐 및 몰리브덴을 포함한 다른 합금 원소와 탄화물을 형성합니다. 공구강은 고온 강도, 경도 및 내마모성의 탁월한 조합을 제공합니다. 이 강은 여러 산업 분야에서 금형, 스탬프, 절삭 공구 생산에 일반적으로 사용됩니다. 이 도구는 압출, 절단, 주조, 사출 성형, 스탬핑, 부품 조립 등 기타 제품 제조 공정에 사용되는 형상을 제조하는 데 사용됩니다. 금속 3D 프린팅에는 다음 공구강 옵션(D2, M2, H13, H11, MS1 및 1.2709)을 사용할 수 있습니다.

3. 티타늄

티타늄은 적층 제조 산업에서 가장 많이 사용되는 금속입니다. 의료, 항공우주, 자동차, 전자 산업 등에서 널리 사용됩니다. 티타늄과 그 합금은 기계적 강도가 높습니다. 또한 스테인리스강보다 내부식성이 더 좋습니다.

금속 3D 프린팅에는 Ti-6Al-4V, Beta 21S, Cp-Ti(상업적으로 순수 티타늄) 및 TA15와 같은 티타늄 소재 옵션을 사용할 수 있습니다. 

금속 3D 프린팅이란 무엇인가요?

금속 3D 프린팅(Metal 3D Printing)은 적층 제조 방식의 일반적인 원리와 방법을 적용하여 금속 분말에 적용하는 금속 부품이나 제품을 만드는 방법입니다. 3D 프린팅에는 항상 컴퓨터 제어 하에 분말 또는 필라멘트 와이어를 사용하여 층별로 부품을 제작하는 작업이 포함됩니다.

금속 분말의 연속적인 층을 함께 결합하여 최종 형태를 형성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 레이저나 전자빔으로 녹이거나 결합제를 분사하거나(바인더 분사) DED(직접 에너지 증착) 또는 FDM(융합 증착 모델링) 프린터를 사용하여 금속 필라멘트에서 가열된 용융 방울로 직접 인쇄할 수 있습니다.

어떤 금속을 3D 프린팅할 수 있나요?

금속 3D 프린팅은 다양한 금속 분말을 사용하여 수행할 수 있습니다. 여기에는 강철, 알루미늄, 스테인리스강, 구리, 코발트, 텅스텐, 티타늄 및 니켈 기반 합금이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. 백금, 금, 팔라듐, 은과 같은 귀금속도 3D 프린팅에 사용할 수 있습니다.  

금속 3D 프린팅은 어떻게 작동하나요? 

금속 3D 프린팅 방법의 작동 원리는 분말, 필라멘트, 와이어 등 사용되는 재료에 따라 다릅니다. 이 세 가지 옵션 중에서 파우더를 사용한 프린팅이 가장 일반적인 방법입니다. 

분말 금속 3D 프린팅을 사용하면 첫 번째 레이어의 금속 분말이 분말 코팅기 또는 리코터에 의해 빌드 플랫폼 바닥에 펼쳐집니다. 그런 다음 고출력 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 분말을 스캔할 때 재료를 선택적으로 결합합니다. 이렇게 하면 개체의 하나의 솔리드 레이어가 생성됩니다. 그런 다음 플랫폼은 50-200 마이크론만큼 아래쪽으로 이동하고 또 다른 균일한 금속 분말 층이 이전 층 위에 분산되고 프로세스가 반복됩니다. 

반면, 금속 와이어는 금속 3D 프린팅을 위한 가장 저렴한 원자재 형태입니다. 와이어는 플라즈마 아크, 레이저 또는 전자빔으로 녹습니다. 직접 에너지 증착(DED)은 금속 와이어를 사용하여 부품을 생산하는 3D 프린팅 방법의 한 예입니다. 주로 수리하거나 기존 금속 부품에 기능을 추가하는 데 사용됩니다.

금속 필라멘트는 금속 입자가 함침된 얇은 플라스틱 와이어입니다. 이러한 원자재 선택은 FDM(Fused Deposition Modeling) 프린터를 사용할 때 의미가 있습니다. FDM은 가열된 필라멘트를 노즐을 통해 빌드 플랫폼으로 압출하여 부품을 만드는 방식으로 작동합니다. 인쇄 후 부품을 탈지 스테이션에 놓고 용제를 사용하여 플라스틱을 녹인 다음 소결로로 보내 금속 입자를 융합하여 견고한 금속 조각으로 만듭니다. 

금속 3D 프린팅에 가장 적합한 재료를 선택하는 방법 

프로젝트에 가장 적합한 금속 3D 프린팅 재료를 선택하려면 아래 단계를 따르십시오.

1. 생산할 부품의 성능 요구 사항을 정의합니다. 요구 사항에는 부품이 노출되는 환경 조건과 작동 상태에서 예상되는 기계적 응력이 모두 포함될 수 있습니다.
2. 성능 요구 사항을 재료 사양과 비교합니다. 이는 최종 사용 요구 사항 및 작동 조건을 충족하는지 확인하기 위해 재료의 특성을 검사하는 것을 의미합니다. 예를 들어, 기계적 강도나 내식성이 좋은 재료가 필요합니까?
3. 신뢰할 수 있는 작동과 우수한 서비스 수명을 제공할 수 있도록 예상되는 성능 및 부품 요구 사항에 가장 적합한 재료를 선택하십시오.

요약

이 기사에서는 부품 및 제품의 금속 3D 프린팅에 사용할 수 있는 최고의 재료 4가지를 검토했습니다. 금속 3D 프린팅 재료에 대한 자세한 내용과 해당 재료가 귀하의 프로젝트에 적용 가능한지 여부를 알아보려면 Xometry 담당자에게 문의하세요.

Xometry는 모든 프로토타이핑 및 생산 요구 사항에 맞는 3D 프린팅 및 기타 부가 가치 서비스를 포함하여 광범위한 제조 기능을 제공합니다. 자세한 내용을 알아보거나 무료 견적을 요청하려면 당사 웹사이트를 방문하세요.

저작권 및 상표권 고지

1. Inconel®은 WV 헌팅턴에 있는 Special Metals Corp.의 Huntington Alloys 사업부의 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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