3D 프린팅으로 저렴한 주조 금속 부품 제작

캐스팅 가능한 FDM 프린트를 사용하여 인베스트먼트 캐스팅을 통해 저렴한 금속 부품을 생산하는 방법을 알아보세요.

3D 프린팅을 사용하여 금속 부품 생산

DMLS

DMLS는 금속 부품을 높은 수준의 치수 정확도로 생산하는 데 사용되는 분말층 융합 기술입니다. 3D 프린팅의 적층적 특성은 매우 복잡한 디자인을 만들 수 있음을 의미합니다. DMLS가 제공하는 설계의 자유는 중량 최적화와 성능이 중요한 많은 산업(자동차 및 항공우주)에서 채택되었습니다(상용 항공기 운영 비용은 대략 €1000/kg이므로 중량을 줄이면 운영 비용이 크게 절감됩니다). 이로 인해 이러한 업계에서는 복잡하고 가벼운 부품 생산에 따른 비용 절감을 기반으로 DMLS의 높은 부품당 비용을 정당화하려는 의지가 나타났습니다. 항상 3D 프린팅 서비스 제공업체를 이용하는 비용과 직접 금속 3D 프린터를 구입하는 비용을 비교하는 것이 좋습니다.

DMLS는 알루미늄, 스테인레스 스틸을 포함한 다양한 금속뿐만 아니라 티타늄과 같은 치과 및 의료 산업에 사용되는 이국적인 생체 적합성 재료로 부품을 생산할 수 있습니다. DMLS의 주요 한계는 다른 3D 프린팅 기술에 비해 높은 비용, 작은 제작 크기 및 긴 리드 타임입니다. 또한 부품에는 뒤틀림과 뒤틀림 발생 가능성을 제한하기 위해 지지 재료가 필요하며, 이는 인쇄 후에 제거해야 리드 타임과 비용이 더욱 증가합니다.

단일 인쇄로 인쇄된 다수의 금속 크라운 및 브리지 코핑

(이미지 제공:Renishaw)

투자 캐스팅

인베스트먼트 주조 공정은 전통적으로 왁스 패턴을 사용하여 주조용 주형을 생산하는데, 이는 잔여물 없이 매우 깨끗하게 연소되기 때문입니다. 아래 이미지는 그 과정을 보여줍니다.

소량 매몰 주조의 경우 패턴은 전통적으로 CNC를 통해 왁스 블록에서 가공됩니다. 또는 더 큰 시리즈의 경우 다이를 가공하고 다이를 사용하여 왁스를 주조하여 패턴을 만듭니다. 툴링은 금형 생산에 매우 오랜 시간(2~6주)이 소요되는 매우 비싼 투자입니다.

3D 프린팅은 이제 주조 가능한 재료에서 패턴을 생성하기 위해 다양한 매몰 주조 응용 분야와 함께 정기적으로 사용됩니다. Castable 3D 프린트는 치과 및 보석 산업에서 흔히 볼 수 있으며 일반적으로 SLA/DLP 프린팅 프로세스를 통해 생산됩니다. 이것은 매우 매끄러운 표면과 극도로 미세한 디테일을 가진 부품을 생산할 수 있는 배트-광중합 기술입니다. SLA와 관련된 주요 제한 사항은 프린터 제작 볼륨 크기 또는 더 큰 패턴에 관련된 높은 비용입니다. 대형 금속 부품의 경우 주조 가능한 FDM이 비용 효율적이고 신속한 솔루션을 제공합니다.

작고 복잡한 디자인은 SLA 매몰 주조에 적합합니다. 위 이미지는 SLA 공정을 통해 프린팅된 캐스터블 패턴(왼쪽)과 최종 주조 링(링)을 보여줍니다.

(이미지 제공:Formlabs)

대형 금속 부품의 경우 주조 가능한 FDM이 비용 효율적이고 신속한 솔루션을 제공합니다.