하이브리드 제조 활용: 금속 적층 및 절삭 기술 통합

 

전통적인 절삭 제조는 수년간 신뢰할 수 있는 접근법이었지만, 적층 제조의 발전으로 맞춤화, 복잡한 지오메트리, 소량 생산에 특히 확장 가능한 솔루션으로서 그 실행 가능성에 관심이 집중되었습니다. 하이브리드 제조는 적층과 절삭 기술, 특히 금속 적층을 모두 통합해 또 다른 유연하면서도 정밀한 제조 솔루션을 제공합니다. 하이브리드 제조의 이점은 다음과 같습니다:

 

• 더 높은 표면 품질
• 더 높은 강도
• 전통적 방식 대비 비용 절감
• 개별 제품에 맞춤화된 접근
• 향상된 체결

하이브리드의 이점

 

 

하이브리드 제조의 첫 단계는 컴포넌트 주요 형상의 적층 제조입니다. 여기에는 최종 지오메트리가 포함되어야 하며, 나중에 절삭 제조 공정에서 클램핑이나 위치 결정에 사용될 추가 피처가 포함될 수도 있습니다. 또한 금속 적층 공정 중 변형을 고려해 홀 같은 일부 피처에는 소재를 추가해야 할 수도 있습니다.

 

적층 제조에서 금속이나 폴리머를 녹여 기본 제품을 만듭니다. 이들을 녹이는 두 가지 인기 있는 방법은 다음과 같습니다:

 

• 선택적 레이저 멜팅 또는 직접 레이저 금속 소결(SLM 또는 DLMS)
• 전자빔 멜팅(EBM)

서부 포메라니아 공과대학교 연구원들에 따르면 SLM과 DLMS 모두 금속 컴포넌트에 가장 큰 유연성을 제공합니다. 이 방법들은 제조업체가 수많은 복잡한 지오메트리를, 심지어 대규모로도 생성할 수 있게 합니다. 복잡한 제품은 종종 독특한 비대칭 형태와 곡선 모서리를 가집니다. 더 많은 디자인 감각을 도입할수록 제조 중 결함이 쌓일 기회가 커집니다.

 

더 나은 컴포넌트 만들기

 

 

3D 프린팅이 아무리 발전했어도 공정은 완벽하지 않습니다. 하이브리드 제조는 그렇지 않았다면 그렇게 엄격한 공차로 만들 수 없었던 치수 정확한 제품을 제작할 수 있게 합니다. 가공, 즉 절삭 제조가 이 거친 모서리를 수정하고 모든 것을 요구 공차 내로 가져옵니다. 품질 관리는 특정 애플리케이션(특히 차량과 비행기)에서 적절한 결합, 기능, 안전을 위해 필수적입니다.

 

많은 경우 적층과 절삭 공정은 두 대의 개별 기계에서 일어납니다. 금속 적층 기계가 부품을 만들면 엔지니어가 이를 제거하고 품질을 검사하며 변형이 허용 범위 내인지 확인합니다.

 

하지만 일부 하이브리드 제조는 단일 기계에서 이루어집니다. 레이저 금속 증착(LMD)과 직접 금속 증착(DMD) 헤드가 금속 절삭 기계에 흔히 추가됩니다. 이 증착 헤드는 소재를 문제 부위에 추가한 후 최종 형상으로 가공할 수 있어 결함 수정이나 기존 부품 재생에 이상적입니다.

 

하이브리드 제조의 단점

 

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금속 파우더와 관련 물질은 하이브리드 제조의 핵심이며, 이들은 특정 조건에서 높은 인화성 등 안전 위험을 도입합니다. 게다가 발암 물질로 보호받지 못한 작업자에게 장기적 위험을 초래합니다. 제조업체는 파우더 기반 적층 기술 채택 시 이러한 위험을 고려하고 엄격한 안전 규정을 준수해야 합니다.

 

시작(또는 전환) 비용도 만만치 않습니다. 금속 적층 제조는 고도로 전문화된 기계를 필요로 합니다. 위에서 언급한 인화성과 노출 우려 같은 안전 문제도 작업자 안전을 보장하기 위해 특수 시설이 필요함을 의미합니다. 시설 개발도 비용이 많이 듭니다. 이러한 물류적 장벽 때문에 모든 회사가 하이브리드 제조에 막대한 투자를 할 수 있는 것은 아닙니다.

 

소프트웨어는 어떤가요?

 

이미지 출처: Pixabay.

 

하이브리드 제조는 설계 단계에서 시작하며, CAD/CAM 소프트웨어가 중요한 역할을 합니다. 엔지니어는 신뢰할 수 있는 컴포넌트를 만들 때 소재, 지오메트리, 치수 등을 실험해야 합니다. 또한 엔지니어가 CAD 소프트웨어로 탐색해야 할 적층과 절삭 공정 모두에 대한 설계 고려사항이 있습니다. 게다가 FEA 시뮬레이션으로 설계가 생산 후 어떻게 수행될지 분석할 수 있습니다. 퓨전 360(Fusion 360) 같은 도구가 이러한 영역에서 뛰어납니다. 무엇보다 원격 협업이 이 소프트웨어에 기본 탑재되어 팀, 기계, 심지어 전체 시설이 멀리 떨어져 있어도 협업을 쉽게 합니다.

 

하이브리드 제조는 큰 약속과 잠재력을 가지며 분산된 팀을 하나로 모을 수 있습니다. 모든 프로젝트에 적합하지 않을 수 있지만, 하이브리드 제조는 적층과 절삭 제조의 장점을 결합해 새로운 도전을 만들고 새로운 기회를 제공합니다.

 

오늘 하이브리드 제조 워크플로에서 퓨전 360을 사용해보세요.