적층 제조 기술 및 공정 이해

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이 글을 읽고 있다면 3D 프린터가 무엇인지 이미 알고 있을 것입니다(모른다면 3D 프린팅과 사출 성형에 대한 이 기사를 읽어보세요). 그러나 방대한 수의 적층 제조 공정, 기술 및 응용 프로그램 간의 차이점을 이해하고 계십니까?

시작하려면 다양한 적층 제조 기술을 분류하는 세 가지 쉬운 방법이 있습니다.

1. 녹은 고체

재료를 녹이고 노즐이나 엔드 이펙터에서 압출하는 데 의존하는 다양한 적층 제조 기술이 있습니다. 이러한 적층 기술은 본질적으로 '완전한' 재료(예:스풀)를 녹이고 새로운 형태로 겹쳐서 새로운 형태로 재구성합니다.

2. 고화 액체

이러한 현상이 발생하는 것을 보지 못했을 수도 있지만 예, 고체 용융의 총 역수인 적층 제조 기술 프로세스가 있습니다. 일반적으로 감광성 수지 또는 폴리머에 의존하는 이러한 3D 프린터는 일반적으로 레이저 또는 투영을 적용하여 수지의 박막을 고체 물체로 응고시켜 작동합니다.

3. 퓨징 파우더

아마도 가장 널리 알려진 기술 형식인 분말 융합은 이름에서 알 수 있듯이 정확하게 작동합니다. 작업 중인 재료는 "원시" 형식의 분말이며 결합제를 통해 또는 열원으로 재료를 녹여 함께 융합됩니다.

적층 제조를 할 수 있는 몇 가지 다양한 방법을 다루었으니 이제 구체적인 적층 제조 공정에 대해 알아보겠습니다.

적층 제조 공정

FFF:융합 필라멘트 제작

누군가 3D 프린팅이라고 하면 이 적층 기술을 생각할 가능성이 있습니다. 2010년경에 시작된 데스크탑 기계의 붐에서 가장 많이 발생하는 적층 기술인 FFF 기계는 플라스틱을 액체 형태로 녹인 다음 패턴으로 배치하는 핫 엔드 압출기를 통해 구동되는 플라스틱 스풀로 제품을 제조합니다. 그것은 객체의 한 조각입니다. Ultimaker와 같은 적층 제조 하드웨어 회사 덕분에 FFF를 알 수 있습니다.

FFF 애플리케이션

FFF는 프로토타입 제작, 기본 제품 제작, 신속한 아이디어 테스트, 일반적인 아이디어 구상 워크플로를 위한 환상적인 적층 제조 기술입니다. 물론 제품을 제조할 때도 '영구성'을 더 염두에 두고 FFF를 사용할 수도 있습니다. FFF는 잘못될 수 있는 요소가 적고 가동 중지 시간이 최소화되며 일반적으로 잘 생산된 물체를 갖춘 적층 제조를 위한 신뢰할 수 있는 기술입니다. 주로 인쇄 해상도에 의해 제한을 받으므로 정확성과 속도가 절충됩니다. FFF 부품도 마무리를 위해 일부 후처리가 필요하며, 일반적으로 도색을 위해 능선을 제거해야 합니다.

SLA 및 DLP – 선택적 레이저 첨가제 및 디지털 광 처리

틀림없이 FFF 다음으로 가장 인기 있고 유명한 3D 프린팅 공정인 이 적층 기술은 2010년경부터 기업의 붐을 일으켰습니다. 이 3D 프린터는 감광성 수지 탱크를 사용하며 물체는 레이어 위에 레이저를 통과시켜 수지를 제자리에 굳힙니다. DLP는 레이저 대신 프로젝터를 사용하여 전체 이미지 레이어를 투영한다는 점에서 SLA와 다릅니다. 틀림없이 DLP는 트레이싱을 위해 레이저를 사용하는 대신 전체 레이어가 한 번에 투영되기 때문에 더 빠르지만 일반적으로 표면 마감 주위에 다시 절충점이 있습니다. FormLabs와 같은 회사를 통한 SLA 인쇄에 대해 알고 있을 가능성이 가장 큽니다.

SLA 및 DLP 애플리케이션

사용 가능한 많은 수지 옵션이 있으며 대부분은 플라스틱의 재료 특성을 시뮬레이션합니다. FFF에 비해 SLA의 이점은 일반적으로 정확도와 표면 마감이므로 미세한 세부 사항이 많은 개체를 인쇄하는 경우 SLA가 더 나은 서비스를 제공합니다. 그러나 SLA 프로세스는 최종 사용자로서 더 많은 것을 요구하므로 인쇄가 완료된 후 부품이 준비되기 위해 추가 단계가 필요합니다. SLA는 큰 부품도 인쇄할 수 있으며 대규모로 사용됩니다. Carbon의 SLA 기반 기술로 완성된 3D 인쇄 밑창이 있는 Adidas Futurecraft 4D 신발을 본 것을 기억할 것입니다.

MJF – 멀티 제트 퓨전

워, 제트 퓨전? 그리고 그들 중 다수가 있습니까? 예. 이 적층 기술은 이름에서 알 수 있듯이 놀랍습니다. Multi Jet Fusion은 일반 종이 프린터와 크게 다르지 않은 잉크젯 시스템을 사용하여 나일론 부품을 생산합니다. 멀티젯 융합 기계의 헤드는 재료와 결합제를 보내는 일반 프린터 헤드보다 훨씬 더 복잡합니다. MJF는 선택적 레이저 소결 제품보다 훨씬 더 일관된 마감 처리와 재료 속성을 제공하는 경향이 있습니다.

MJF 애플리케이션

전문가의 경우 이 프로세스는 색상과 중요성을 함께 추가하여 프로토타입을 다른 프로토타입 프로세스보다 최종 개체에 훨씬 더 가깝게 만들 수 있습니다. 이 적층 제조 응용 프로그램은 마감 관점에서뿐만 아니라 부품에 직접 응력 열 지도를 인쇄하는 것과 같이 시각적 표현을 위해 색상이 중요할 때 특히 편리하므로 물체를 검토할 때 진행 상황을 더 쉽게 이해할 수 있습니다.

DMLS – 직접 금속 레이저 소결

이에 대해 알아보기 전에 DMLS는 다른 레이저 소결 공정에 비해 상대적으로 새로운 적층 제조 공정이라는 점에 주목할 가치가 있습니다. 아마도 SLS(선택적 레이저 소결)가 무엇이며 그것이 만드는 나일론 부품이 무엇인지 알게 될 것입니다. DMLS는 레이저를 사용하여 금속 분말을 융합하는 동일한 프로세스를 사용하여 작동합니다. 일반적으로 복잡한 부품의 프로토타입을 만들고 대량 맞춤형 제품을 제조하는 데 사용되는 DMLS를 사용하면 훨씬 더 강한 부품을 제조하고(대부분의 경우 금속이 플라스틱보다 강하기 때문에) 테스트할 수 있습니다.

DMLS 애플리케이션

다른 공정에 비해 DMLS는 금속 적층 제조 공정이기 때문에 비용이 많이 듭니다. 이는 DMLS 기계를 수용하는 데 필요한 재료, 기술 및 안전 프로토콜이 비싸다는 점을 감안할 때 예상됩니다. 그러나 비용은 물론 프로세스를 테스트하고 검증할 수 있는 가치가 있습니다. 항공 우주 또는 자동차 분야에서 작업하는 경우 DMLS 프린터는 복잡하고 고유한 부품의 프로토타입을 만들고 완성된 부품에 최대한 가깝게 만드는 가장 효과적인 방법 중 하나가 될 것입니다. "가공은 어떻습니까?"라고 생각할 수 있습니다. 물론 프로토타이핑 프로세스의 일부로 기계가공을 사용할 수 있지만 여기서는 적층 제조를 사용해야 하는 대상에 대해 논의합니다.

DED – 직접 에너지 증착

DED 인쇄는 플라스틱용 FFF의 금속 대응물로 가장 잘 생각됩니다. DED 기계는 분말이나 와이어(플라스틱 스풀과 너무 유사하지 않음)를 사용하여 압출 지점에서 금속을 가열하고 노즐로 증착합니다.

DED 신청서

DED에 대한 설명을 보면 FFF와 유사한 응용 분야에 사용될 것이라고 생각할 수 있지만 금속 부품이 있습니다. 실제로 오늘날 DED의 가장 일반적인 용도는 기존 부품을 구축하고 고급 적층 제조 애플리케이션을 위한 하이브리드 제조 프로세스에 포함하는 것입니다. 가장 유명한 예 중 하나는 로테르담 항에서 하이브리드 제조를 사용하는 것입니다. 그들은 부품을 손상된 방향타에 3D 프린팅하여 교체 부품을 만든 다음 기계 가공 프로세스를 사용하여 부품을 완성된 상태로 가져와 새 선박에서 사용할 수 있도록 합니다.

물론 위에 나열된 옵션이 제품을 만드는 데 사용할 수 있는 유일한 적층 제조 기술은 아니지만 이들 모두는 Fusion 360 또는 Netfabb에서 워크플로의 출력으로 사용할 수 있습니다.

어떤 첨가제 공정을 사용하고 무엇을 위해 사용합니까? 의견 섹션에서 알려주십시오. 적층 제조를 한 단계 끌어올릴 준비가 되었다면 Fusion 360이 도움이 될 수 있습니다.