3D 프린팅으로 저렴한 주조 금속 부품 만들기: 주조용 FDM 활용법

주조 가능한 FDM 프린트를 투자 주조에 활용해 저비용 금속 부품을 생산하는 방법을 알아보세요.

3D 프린팅으로 금속 부품 생산하기

DMLS

DMLS(직접 금속 레이저 소결)는 높은 치수 정확도로 금속 부품을 생산하는 분말 베드 퓨전 기술입니다. 3D 프린팅의 적층 특성 덕분에 매우 복잡한 설계 구현이 가능합니다. DMLS가 제공하는 설계 자유도는 중량 최적화와 성능이 중요한 산업(상용 항공기 운영 비용이 kg당 약 €1,000이므로 중량 절감은 운영 비용 대폭 절감으로 직결)에서 채택되게 했습니다. 이들 산업은 복잡한 경량 부품 생산으로 인한 비용 절감을 근거로 DMLS의 높은 파트당 비용을 정당화합니다. 3D 프린팅 서비스 업체 이용 비용과 금속 3D 프린터 직접 구매 비용을 비교하는 게 항상 바람직합니다.

DMLS는 알루미늄, 스테인리스강부터 치과·의료 산업용 생체적합 소재인 티타늄까지 다양한 금속으로 파트 생산 가능. 주요 한계는 높은 비용, 작은 빌드 크기, 다른 3D 프린팅 기술 대비 긴 리드타임. 파트도 변형·휘어짐 방지용 서포트 소재가 필요하고 이 제거에 추가 리드타임과 비용 발생.

단일 프린트로 대량 출력된 금속 크라운과 브릿지 코핑 (Renishaw 제공 이미지)

투자 주조

투자 주조 공정은 전통적으로 왁스 패턴으로 주조용 몰드를 만드는데, 이는 매우 깨끗한 번아웃으로 잔류물이 없기 때문입니다. 아래 이미지가 공정을 보여줍니다.

저량 투자 주조용 패턴은 전통적으로 CNC로 왁스 블록에서 가공합니다. 또는 대량 시리즈용으론 다이를 가공하고 그 다이로 왁스를 주조해 패턴을 만듭니다. 툴링은 매우 비싼 투자로 다이 제작에 매우 긴 시간(2~6주)이 걸립니다.

이제 3D 프린팅이 다양한 투자 주조 애플리케이션과 결합돼 주조 가능 소재로 패턴을 생산하는 데 정기적으로 쓰입니다. 주조 가능 3D 프린트는 치과와 주얼리 산업에서 흔하며 일반적으로 SLA/DLP 프린팅 공정으로 생산됩니다. 이는 바트 광중합 기술로 매우 매끄러운 표면과 극미세 디테일 구현 가능. SLA의 주요 한계는 프린터 빌드 볼륨 크기, 또는 대형 패턴용 고비용입니다. 더 큰 금속 부품엔 주조 가능 FDM이 비용 효율적이고 빠른 솔루션을 제공합니다.

작고 정교한 디자인은 SLA 투자 주조에 완벽. 위 이미지는 SLA 공정으로 출력된 주조 가능 패턴(왼쪽)과 최종 주조 링(오른쪽) (Formlabs 제공 이미지)

더 큰 금속 부품엔 주조 가능 FDM이 비용 효율적이고 빠른 솔루션을 제공합니다.