EBM과 SLM:금속 3D 프린팅의 주요 차이점, 성능 및 재료 비교

SLM(Selective Laser Melting)과 EBM(Electron Beam Melting)은 분말층 융합 3D 프린팅 기술입니다. 고에너지 빔을 사용하여 금속 분말을 층층이 융합하여 최종적으로 고체 부품을 인쇄합니다. SLM은 EBM보다 정확도와 해상도가 더 좋습니다. 반면에 EBM은 단일 빔 SLM 기계에 비해 더 빠르게 인쇄할 수 있습니다. 그러나 속도를 크게 향상시키는 12개의 고출력 레이저를 갖춘 SLM 기계가 있습니다. EBM은 더 적은 수의 재료, 특히 내화성 및 저항성 재료를 보유하고 있습니다.

이 기사에서는 시스템 복잡성, 재료 및 인쇄 기술 측면에서 EBM과 SLM을 비교합니다.

EBM 정의 및 SLM과의 비교

EBM(Electron Beam Melting)은 금속 부품을 제조하는 데 사용되는 분말층 융합 3D 프린팅 기술입니다. Arcam(나중에 GE에 인수됨)은 1993년 Chalmers University of Technology와 협력하여 이 기술을 개발했습니다. EBM은 고에너지 전자 입자 빔으로 금속 또는 금속 합금 분말을 선택적으로 녹입니다. 이는 EBM이 레이저와 같은 에너지화된 광자 대신 에너지화된 전자를 사용한다는 것을 의미합니다. 전자빔은 부품 층의 단면을 추적하고 금속 입자를 함께 녹입니다. 각 레이어가 녹은 후 프린트 베드가 아래로 이동하고 다른 금속 분말 레이어가 적용됩니다. EBM 인쇄 공정은 기계에서 발생하는 극도로 높은 온도로 인해 부품이 산화되는 것을 방지하기 위해 진공 상태에서 이루어져야 합니다. 

EBM은 더 작은 범위의 재료, 특히 내화성 및 저항성 재료를 보유하고 있습니다. EBM과 비교하여 SLM은 불활성 가스로 채워진 챔버가 필요하며 더 정확하게 인쇄할 수 있습니다.

자세한 내용은 전자빔 용해에 대한 가이드를 참조하세요.

SLM에 비해 EBM의 장점은 무엇인가요?

아래에는 EBM과 SLM의 주요 장점이 나와 있습니다.

• EBM은 단일 빔 SLM 기계에 비해 SLM보다 훨씬 빠르게 인쇄할 수 있습니다. 이는 전자빔에 의해 생성된 빔이 더 넓기 때문입니다.
• EBM은 최대 8000mm/s의 속도로 전자빔을 유도할 수 있습니다. 반면 SLM은 다중 빔을 사용하여 EBM의 속도를 모방합니다.

SLM에 비해 EBM의 단점은 무엇인가요?

아래에는 EBM과 SLM의 주요 단점이 나와 있습니다.

• EBM에는 진공 환경이 필요합니다. 이로 인해 제작할 수 있는 부품의 크기가 제한되고 기계가 더욱 복잡해집니다.
• EBM은 SLM에 비해 사용할 수 있는 자료의 범위가 더 작습니다.

SLM 정의 및 EBM과의 비교

SLM(선택적 레이저 용융)은 금속 부품을 제조하는 데 사용되는 분말층 융합 3D 프린팅 기술입니다. SLM은 1995년에 처음 발명되었으며 SLM 솔루션으로 상용화되었습니다. SLM은 고출력 파이버 레이저를 사용하여 금속 분말을 선택적으로 녹입니다. 레이저는 금속 분말과 접촉할 때마다 금속 액체 풀을 생성합니다. 레이저 빔은 부품 층의 단면을 추적하고 금속 입자를 함께 녹입니다. 각 레이어가 끝나면 인쇄 베드가 아래로 이동하고 다른 금속 분말 레이어가 적용됩니다. SLM은 불활성 가스로 채워진 빌드 챔버를 사용합니다. SLM은 EBM과 매우 유사하지만 대신 최대 12개의 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말을 녹입니다. 또한 다양한 금속과 합금을 사용할 수 있습니다.

EBM과 비교하여 SLM의 장점은 무엇인가요?

아래에는 SLM과 EBM의 주요 장점이 나와 있습니다.

• SLM을 사용하면 작업자는 빔 폭을 조정하여 고속이나 고정밀도를 높일 수 있습니다.
• SLM은 EBM에 비해 더 다양한 소재를 활용할 수 있습니다.

EBM과 비교하여 SLM의 단점은 무엇입니까?

SLM과 EBM의 주요 단점은 다음과 같습니다.

• SLM 부품은 EBM보다 내부 응력이 더 높은 경향이 있습니다. SLM은 잔류 응력을 줄이기 위해 제작 후 열처리가 필요한 경우가 많습니다.
• 단일 빔 SLM 기계는 EBM 기계보다 인쇄 속도가 느립니다.

EBM과 SLM 비교표

아래 표 1에는 SLM과 비교하여 EBM의 보다 일반적인 속성 중 일부가 나열되어 있습니다.

속성 EBM SLM

속성

빔 수

EBM

1 - 매우 빠른 빔 위치 지정

SLM

1, 4, 12개의 빔을 갖춘 기계를 사용할 수 있습니다. 

속성

빔 파워

EBM

4500W

SLM

1000W

속성

프린트 제작량을 위해 진공 챔버가 필요합니다

EBM

예

SLM

아니요 - 불활성 가스 덮개가 필요합니다.

속성

레이어 높이

EBM

70미크론

SLM

20~50미크론

속성

부품에는 등방성 재료 특성이 있습니다

EBM

예

SLM

예

속성

프린팅 후 부품을 냉각시켜야 합니다

EBM

예 - 종종 밤새

SLM

예

속성

부품에는 지지 구조가 필요합니다

EBM

예

SLM

예

속성

최대 인쇄량

EBM

350 OD x 430 H mm(실린더)

SLM

600x600x600mm

표 1:EBM과 SLM 비교

SLM 프린터는 EBM보다 레이어 높이 해상도가 더 뛰어나고 빌드 볼륨도 더 큽니다. EBM은 더 빠른 빔 포지셔닝을 제공하므로 다중 빔 없이도 고속을 달성할 수 있습니다. 

EBM과 SLM:기술 비교

EBM과 SLM은 모두 고출력 빔을 사용하여 금속 분말을 녹이는 분말층 융합 기술입니다. 그러나 EBM은 전자빔을 사용하는 반면 SLM은 여러 개의 고출력 광섬유 레이저를 사용합니다.

EBM과 SLM:재료 비교

SLM은 대부분의 철, 알루미늄, 니켈, 코발트 및 구리 기반 합금을 포함하여 광범위한 금속을 프린팅할 수 있습니다. 반면 EBM은 Ti6AL4V(티타늄 합금), Inconel® 718(니켈 합금) 또는 CoCrMo(코발트 합금)을 비롯한 소규모 원자재 그룹에 적합합니다.

EBM과 SLM:제품 애플리케이션 비교

EBM은 항공우주 산업에서 터빈 블레이드를 제조하고 의료 분야에서 정형외과 임플란트를 생산하는 데 널리 사용됩니다. SLM은 동일한 산업 분야에서 제품을 만드는 데 사용되지만 자동차, 건설 및 보석 산업에서도 사용됩니다.

EBM과 SLM:인쇄량 비교

SLM은 EBM에 비해 사용 가능한 빌드 볼륨이 약간 더 큽니다. 이는 SLM이 더 큰 단일 부품 또는 더 많은 중첩된 작은 부품에 맞는 부품을 인쇄할 수 있음을 의미합니다. EBM 크기는 진공 챔버에서 인쇄해야 하므로 제한됩니다. 

EBM과 SLM:표면 마감 비교

EBM은 SLM에 비해 표면 마감이 약간 더 나쁩니다. 이는 EBM의 더 큰 빔 폭으로 인해 각 레이어 사이에 더 거친 모양이 생성되기 때문입니다. SLM과 EBM 모두 중요한 영역에 후가공이 필요할 수 있지만 EBM은 표면 마감이 눈에 띄게 다릅니다. 

EBM과 SLM:비용 비교

평균적으로 보급형 SLM 기계의 가격은 $350,000 이상인 반면, EBM 프린터의 가격은 $100,000 ~ $250,000입니다.

EBM과 SLM의 상호 대안은 무엇입니까?

다음은 EBM과 SLM에 대한 상호 대안입니다.

• DMLS: DMLS(Direct Metal Laser Sintering)는 SLM과 유사하게 파이버 레이저로 금속 분말을 녹이는 분말층 융합 공정입니다. 그러나 DMLS는 EBM이나 SLM보다 해상도가 더 높으며 일반적으로 여러 개의 저에너지 레이저를 사용합니다. 

EBM과 SLM의 유사점은 무엇입니까?

아래에는 EBM과 SLM의 몇 가지 유사점이 나열되어 있습니다.

1. EBM과 SLM은 모두 금속 부품을 프린팅하는 데 사용됩니다.
2. EBM과 SLM 모두 에너지 빔을 사용하여 금속 분말을 최종 부품으로 녹입니다.

SLM 외에 EBM에 대한 다른 비교는 무엇입니까?

EBM의 대체 3D 프린팅 기술은 다음과 같습니다.

• EBM 대 DED: DED(Directed Energy Deposition)는 금속 와이어를 인쇄 노즐에 공급하는 금속 인쇄 기술입니다. 그런 다음 FDM(Fused Deposition Modeling) 인쇄와 유사하게 금속이 노즐에서 녹아 빌드 플레이트에 층별로 증착됩니다. 이는 등방성 기계적 특성을 갖는 부품을 생산합니다. 

EBM 외에 SLM의 다른 비교는 무엇입니까?

SLM의 대체 3D 프린팅 기술은 다음과 같습니다.

• SLM과 SLS: 선택적 레이저 소결은 두 기술 모두 레이저를 사용하여 분말 재료를 한 번에 한 층씩 최종 부품으로 녹이기 때문에 SLM과 비교할 수 있습니다. 그러나 SLS는 플라스틱에만 인쇄할 수 있습니다. 초기 금속 프린터는 현대 기계처럼 용융 금속 풀을 만들 수 없었기 때문에 금속 입자를 함께 소결했습니다. 자세한 내용은 SLM과 SLS에 대한 기사를 참조하세요.

요약

이 기사에서는 EBM과 SLM 3D 프린팅 기술의 차이점을 요약했습니다.

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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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