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적층 제조라고도 알려진 금속 3D 프린팅은 금속 부품 생산에 대한 우리의 사고 방식에 혁명을 일으켰습니다.이 기사에서는 금속 3D 프린팅의 복잡성을 탐구하고 그 메커니즘, 응용 분야 및 이점을 탐구하는 것을 목표로 합니다.기술이 발전함에 따라 이 방법은 다양한 산업 분야에서 점점 더 접근 가능하고 효율적이 되었습니다.
금속 3D 프린팅은 함께 녹고 융합되는 금속 분말 또는 필라멘트를 사용하여 디지털 모델에서 부품을 만드는 레이어별 접근 방식을 사용하는 방식으로 작동합니다.이 프로세스를 통해 기존 제조 방법으로는 달성하기 어려운 높은 정밀도와 복잡한 형상이 가능해졌습니다.
금속 3D 프린팅의 유형, 사용된 재료, 기존 방법에 비해 장점, 일반적인 응용 분야 및 미래 동향을 포함하여 금속 3D 프린팅의 다양한 측면에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
오늘날 사용할 수 있는 금속 3D 프린팅 기술에는 여러 유형이 있습니다.각 유형에는 고유한 메커니즘이 있지만 일반적으로 재료를 층별로 추가하는 동일한 원리를 따릅니다.
1. 선택적 레이저 용융(SLM)/직접 금속 레이저 소결(DMLS):
- 이 공정에서는 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말을 녹이고 융합합니다.
- 레이저는 디지털 CAD 모델에 의해 정의된 영역을 선택적으로 타겟팅합니다.
- 레이어가 완성되면 다음 파우더 레이어를 그 위에 펼칠 수 있도록 빌드 플랫폼이 약간 낮아집니다.
- 전체 개체가 만들어질 때까지 이 작업이 계속됩니다.
2. 전자빔 용해(EBM):
- SLM/DMLS와 유사하지만 레이저 대신 전자빔을 사용합니다.
- 진공 환경에서 작동하므로 티타늄과 같은 반응성 금속에 적합합니다.
- 에너지 밀도가 높아 레이저 기반 시스템에 비해 제작 속도가 더 빠릅니다.
삼. 바인더 분사:
- 금속 분말 층에 액체 결합제를 증착하는 작업이 포함됩니다.
- 각 층이 바인더로 결합된 후, 그 위에 또 다른 파우더 층이 펼쳐집니다.
- 부품이 완전히 형성될 때까지 이 과정이 반복됩니다.
- 소결이나 다른 금속과의 침투 등의 후가공 단계가 필요할 수 있습니다.
4. 지향성 에너지 증착(DED):
- 레이저 또는 전자 빔의 집중된 열 에너지를 사용하여 재료가 증착될 때 재료를 융합합니다.
- 재료는 와이어 또는 분말 형태로 증착 영역에 직접 공급될 수 있습니다.
- 기존 부품을 수리하거나 미리 형성된 구성 요소에 기능을 추가하는 데 자주 사용됩니다.
재료 선택은 최종 인쇄 부품의 특성과 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다.
1. 스테인레스 스틸:
- 강도와 내식성이 우수한 것으로 알려져 있습니다.
- 의료기기, 항공우주 부품, 산업용 공구에 널리 사용됩니다.
2. 티타늄 합금:
- 우수한 중량 대비 강도 비율과 생체 적합성을 제공합니다.
- 항공우주 응용 분야 및 의료용 임플란트에 이상적입니다.
삼. 알루미늄 합금:
- 가볍고 기계적 성질이 좋습니다.
- 자동차 부품 및 경량구조물에 주로 사용됩니다.
4. 니켈 합금:
– 고온 저항으로 인해 터빈 블레이드 및 기타 고응력 환경에 적합합니다.
5. 코발트-크롬 합금:
– 내마모성으로 유명합니다.치과용 임플란트와 정형외과용 장치에 자주 사용됩니다.
6. 공구강:
– 경도가 높아 절삭 공구 및 금형에 이상적입니다.
금속 3D 프린팅은 주조나 기계 가공과 같은 기존 제조 기술에 비해 몇 가지 장점을 제공합니다.
1. 복잡한 기하학:
– 기존 방법으로는 불가능하거나 비용이 너무 많이 드는 복잡한 디자인을 만들 수 있습니다.
– 추가 조립 단계 없이 내부 채널, 격자 구조 및 기타 복잡한 기능을 가능하게 합니다.
2. 재료 효율성:
– CNC 가공과 같은 절삭 공정에서처럼 큰 블록에서 제거되지 않고 건설 중에 필요한 재료만 추가되므로 낭비가 최소화됩니다.
삼. 맞춤화 및 유연성:
– 설계 수정이 필요할 때마다 새로운 금형이나 툴링 변경 없이 개별 요구 사항에 특별히 맞춰진 쉽게 사용자 정의 가능한 설계
– 신속한 프로토타이핑 기능을 통해 제품 개발 주기 동안 빠른 반복이 가능합니다.
4 .리드 타임 및 비용 감소:
– 비용이 많이 드는 금형 제작 공정이 필요 없기 때문에 생산 시간이 단축됩니다.
– 전체 프로세스에 걸쳐 자동화가 많이 이루어지기 때문에 인건비 절감
5 .주문형 생산:
– 필요할 때 정확하게 부품을 생산하여 재고 보관 비용을 대폭 절감
금속 3D 프린팅은 기술 자체가 제공하는 다양성으로 인해 다양한 산업 분야에 응용될 수 있습니다.
1 .항공우주 산업:
– 가벼우면서도 강력한 구성 요소는 비행 작동 중 겪는 극한 조건에서 구조적 무결성을 유지하면서 연료 효율성을 보장하는 데 중요합니다.
2 .의료 분야:
– 환자의 해부학적 특성에 맞게 특별히 맞춤 제작된 맞춤형 보철물은 편안함 기능을 크게 향상시킵니다.
– 성능별 절차를 최적화하여 전반적인 결과를 향상하도록 설계된 수술 도구
삼 .자동차 부문:
— 새로운 자동차 모델의 프로토타입 테스트가 극적으로 가속화되어 시장 진입 시간이 단축되어 개발 비용이 크게 절감됩니다.
— 쉽게 달성할 수 있는 고객 선호도에 따라 맞춤화된 성능 강화 애프터마켓 부품
4 .산업 제조업:
— 신속하게 생성된 툴링 고정 장치 지그로 인해 설정 시간이 단축되어 전반적인 생산성이 향상되었습니다.
— 주문형으로 교체용 예비 부품을 제작하여 가동 중지 시간을 대폭 줄여 유지 관리 작업 수행
5 .쥬얼리 디자인:
— 복잡한 패턴의 세밀한 조각으로 쉽게 완성되어 안목 있는 고객이 많이 찾는 독특한 작품이 탄생했습니다.
기술이 계속해서 빠르게 발전함에 따라 전 세계적으로 여러 부문에 걸쳐 잠재적인 영향도 느껴질 수 있습니다.
1 .산업 전반에 걸쳐 채택 증가:
— 이미 입증된 입증된 이점을 고려하면 더 많은 기업이 채택할 가능성이 높습니다. 얼리 어답터는 결국 더 넓은 수용 주류 시장을 선도합니다.
2 .향상된 재료 특성:
— 더 강력하고 가벼운 합금을 개발하는 것을 목표로 진행 중인 연구는 가능한 응용 범위를 기하급수적으로 확장하는 것을 목표로 합니다.
삼 .향상된 기계 기능:
— 차세대 기계는 더 높은 해상도, 더 빠른 인쇄 속도, 더 높은 신뢰성을 제공하여 궁극적으로 총 소유 비용을 크게 낮출 것으로 예상됩니다.
4 .통합 IoT AI 기술:
-- 모니터링이 가능한 스마트 연결 장치로 전체 생산 공정을 실시간으로 최적화하여 효율성을 최대화하고 가동 중지 시간을 최소화합니다.
5 .지속 가능성 이니셔티브:
-- 가능한 경우 순환 경제 원칙을 장려하는 재활용 재사용 이니셔티브를 통해 환경 영향을 최소화하는 친환경 관행으로 초점을 전환합니다.
1. 메탈 3D 프린팅이란?
l 금속 3D 프린팅은 금속 분말, 필라멘트를 녹여 융합시켜 최종적으로 견고한 구조를 형성하는 디지털 모델을 기반으로 재료를 층별로 추가하여 물체를 만드는 작업을 포함합니다.
2. 이 방법을 사용하면 인쇄하는 데 시간이 얼마나 걸리나요?
l 소요되는 시간은 인쇄되는 개체의 복잡성 크기에 따라 크게 달라지며 일반적으로 완료되는 데는 몇 시간, 며칠이 소요됩니다.
3. 완성 후 후처리가 필요한가요?
l 예, 대부분의 경우 일부 형태 마감 처리가 필요합니다. 표면 품질을 향상시킵니다. 지지 구조를 제거하고 그에 따라 최종 제품의 기계적 특성을 향상시킵니다.
다양한 측면 관련 기술을 탐구하면서 금속 3D 프린팅이 어떻게 작동하는지 이해함으로써 독자들이 더 나은 이해를 얻을 수 있기를 바랍니다. 잠재적인 변화 효과로 미래의 제조 환경이 발전할 수 있습니다!
