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첨가제 제조라고도하는 기술이 발전함에 따라 3D 프린팅은 층별로 복잡한 형상 및 부품 층을 생산하는 혁신적인 방법을 제공함으로써 제조 산업에 혁명을 일으켰습니다. 금속 3D 프린팅은 항공 우주에서 의료 기기에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 고강도의 내구성있는 구성 요소를 생산할 수있는 능력으로 인해 상당한 관심을 끌었습니다. 이 기사는 에 사용 된 다양한 재료를 탐색하여 금속 3D 프린팅 특성, 장점 및 가장 좋은 사례를 설명합니다.
금속 3D 프린팅은 금속 부품을 생성하기 위해 특별히 여러 첨가제 제조 공정을 포함하는 우산 용어입니다. 이러한 공정은 일반적으로 금속 분말, 필라멘트 또는 와이어를 사용하여 층에 의해 부품 층을 구축하는 것으로 특징 지어지며, 이는 선택적 레이저 용융 (SLM) 또는 직접 금속 레이저 소결 (DML) 과 같은 고급 기술의 도움과 함께 융합됩니다 . 이러한 방법을 사용하면 제조업체는 기존 제조 방법을 사용하여 생산하기 어렵거나 불가능한 복잡한 형상이있는 부품을 만들 수 있습니다.
금속 3D 프린팅에서, 재료는 소결, 용접 또는 용융을 통해 가장 자주 가공되며, 분말 베드 퓨전 기술은 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이 기사는 에서 가장 널리 사용되는 4 가지 재료 금속 3D 프린팅 (스테인레스 스틸, 도구 강, 티타늄 및 Inconel® 625) 에 중점을두고 응용, 혜택 및 이러한 재료로 인쇄하는 과정을 탐색합니다.
스테인리스 스틸은 탁월한 내식성, 고강도 및 부드러운 마감으로 인해 이 자료는 일반적으로 항공 우주, 자동차, 군용 하드웨어 및 의료 응용 분야에서 사용됩니다. 스테인레스 스틸로 인쇄 된 부품은 전통적인 제조 방법을 사용하여 생산 된 부품과 비교할 때 우수한 강도를 나타낼 수 있으므로 애플리케이션을 요구하는 데 이상적인 선택입니다. 금속 3D 프린팅 에 사용되는 가장 인기있는 재료 중 하나입니다 .
3D 프린팅 에 사용되는 스테인레스 스틸은 여러 등급과 합금으로 제공됩니다. 에서 가장 일반적으로 사용되는 스테인레스 스틸 합금은 금속 3D 프린팅 연성과 우수한 부식 저항으로 유명합니다 66-70%의 철과 16-18% 크롬, 11-14% 니켈 및 2-3% 몰리브덴이 함유되어 있으며 저탄소 함량이 있습니다. 이 합금은 특히 산화 및 부식에 저항력이있어 가혹한 환경에 노출 된 부품에 대한 최고의 선택입니다. 316L.
금속 3D 프린팅 에 사용되는 다른 스테인레스 스틸 합금은 다음과 같습니다.
304L: 일반적인 목적 응용에 적합한 우수한 내식성 및 용접 성으로 유명합니다.
17-4 PH : 강도와 부식성이 높은 강수량 경화 스테인리스 스틸.
15-5 pH : 17-4 pH와 유사한 특성을 갖지만 강인성이 향상된 또 다른 침전 증강 강철.
강도 및 내구성 : 스테인레스 스틸은 높은 기계적 강도를 제공하므로 응력에 노출 된 부품에 이상적입니다.
부식 저항성 : 크롬 함량은 특히 산성 또는 식염수 환경에서 부식에 대한 탁월한 저항을 보장합니다.
미적 매력 : 금속 3D 인쇄 방법을 사용하여 인쇄 된 스테인레스 스틸 부품은 매끄러운 마감 처리를 할 수있어 시각적으로 매력적입니다.
스테인레스 스틸은 터빈 부품 용 항공 우주, 배기 부품 용 자동차, 임플란트 및 수술 도구를위한 의료를 포함한 다양한 산업에서 사용됩니다. 이러한 응용 분야에서 고온을 처리하고 부식에 저항하는 재료의 능력은 매우 중요합니다.
공구 강은 탄소 함량이 높은 및 텅스텐, 크롬, 바나듐 및 몰리브덴과 같은 합금 요소의 존재를 특징으로하는 철 기반 합금 그룹입니다. 이 강은 경도, 내마모성 및 고온에서 강도를 유지하는 능력으로 유명합니다. 따라서, 도구 강은 내구성과 정밀도가 필요한 도구 및 금형 생산에 자주 사용됩니다.
여러 유형의 공구강이 다음을 포함하여 금속 3D 프린팅 에 사용됩니다 .
D2 Tool Steel : 경도와 내마모성으로 알려진 고 탄소, 고 염소 강 스틸은 절단 도구 및 곰팡이에 이상적입니다.
M2 Tool Steel : 절단 도구 및 시추 장비에 사용되는 고속 스틸.
H13 Tool Steel : 다이 캐스팅 곰팡이에 일반적으로 사용되는 고온에서도 경도와 강도를 유지하는 핫 작업 공구강.
1.2709: 주입 금형 및 툴링에 일반적으로 사용되는 고강도 저금리 강철.
높은 경도 : 공구 강은 탁월한 경도와 내마모성을 제공하므로 상당한 마찰 또는 기계적 스트레스를받는 부품에 이상적입니다.
열 안정성 :이 강철은 고온에서 강도를 유지하며, 이는 열적 인 응용 분야에 사용되는 구성 요소에 중요합니다.
정밀성 및 내구성 : 공구 강은 곰팡이, 절단 도구 및 내구성과 마모에 대한 저항이 필요한 기타 고정밀 부품을 제조하는 데 적합합니다.
도구 강은 자동차, 항공 우주 및 제조와 같은 산업에서 필수적입니다. 그들은 고온을 견딜 수 있고 시간이 지남에 따라 마모 해야하는 절단 도구, 곰팡이, 다이 및 기타 툴링 구성 요소를 만드는 데 사용됩니다.
티타늄 은 금속 3D 프린팅 에서 널리 사용되는 또 다른 재료로 강도, 낮은 무게 및 탁월한 부식 저항으로 유명합니다. 항공 우주 및 의료 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 또한 티타늄 합금은 스테인레스 스틸에 비해 우수한 부식 저항을 제공하므로 가혹한 환경에서의 응용에 이상적입니다.
금속 3D 프린팅 에 사용되는 가장 일반적인 티타늄 합금은 다음과 같습니다.
TI-6AL-4V : 높은 강도, 낮은 무게 및 우수한 부식 저항으로 유명한 금속 3D 프린팅 에서 가장 널리 사용되는 티타늄 합금 .
CP-TI (상업적으로 순수한 티타늄) : 합금에 비해 강도가 우수하지만 강도가 낮은 티타늄 등급.
베타 21S : 항공 우주 응용 분야에 종종 사용되는 고강도 및 피로 저항성이있는 티타늄 합금.
TA15 : 항공 우주 및 의료 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 탁월한 피로 강도를 가진 티타늄 합금.
경량 : 티타늄은 대부분의 금속보다 훨씬 가볍기 때문에 중량 감소가 중요한 응용 분야에 이상적입니다.
높은 강도 대 중량 비율 : 티타늄 합금은 항공 우주 및 의료 분야의 중요한 특성 인 낮은 체중을 유지하면서 우수한 강도를 제공합니다.
부식성 : 티타늄은 특히 해수 또는 산성 환경과 같은 가혹한 환경에서 부식에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다.
티타늄은 항공기 구성 요소, 임플란트 및 보철용 의약품 및 성능 부품 용 자동차로 사용됩니다. 고강도와 경량 특성은 성능과 신뢰성을 요구하는 산업의 다재다능한 재료입니다.
Inconel® 625는 탁월한 강도와 산화 및 부식에 대한 저항성으로 알려진 니켈 기반 슈퍼 합금입니다. 고온에서도 강도와 특성을 유지할 수 있으므로 해양, 에너지 및 화학 처리 산업과 같은 극한 환경에 이상적입니다. Inconel® 625 는 산화에 매우 저항력이있어 가혹한 화학 물질, 고온 및 부식에 노출 될 부품에 적합합니다.
고강도 : Inconel® 625는 최대 1,000 ° C (1,832 ° F)의 온도에서도 강도를 유지하여 고성능 응용 분야에 이상적입니다.
부식 저항성 : 산화 및 부식에 대한 내성은 해양, 화학 및 에너지 산업에 이상적입니다.
온도 저항 : 기계적 특성을 잃지 않고 고온에서 작동하여 엔진, 터빈 및 기타 고열 성분에 적합합니다.
Inconel® 625는 항공 우주 산업에서 터빈 블레이드, 프로펠러 및 열교환기를위한 해양 응용 분야 및 고온 환경에서 작동하는 부품의 에너지 부문에서 사용됩니다.
스테인리스 스틸 시트 
도구 강사 시트
티타늄 시트
625 시트
금속 3D 프린팅은 일반적으로 고출력 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 층에 의해 층을 융합시키는 금속 분말의 사용을 포함한다. 프로세스는 첫 번째 분말 층을 빌드 플랫폼에 퍼뜨리는 것으로 시작합니다. 그런 다음 레이저 또는 전자 빔은 분말을 선택적으로 녹이거나 소결하여 부품의 하나의 층을 형성합니다. 각 층이 완료되면 빌드 플랫폼이 낮아지고 새로운 층의 파우더 층이 이전의 파우더 층에 퍼집니다. 이 과정은 전체 부분이 형성 될 때까지 계속됩니다.
다른 3D 인쇄 방법은 분말, 와이어 및 필라멘트를 포함한 다른 재료를 사용하지만 같은 분말 기반 방법은 선택적 레이저 용융 (SLM) 및 DML (Direct Metal Laser Sintering) 과 금속 3D 프린팅 에서 가장 일반적입니다 . 이러한 방법을 사용하면 기존 방법을 사용하여 제조하기 어려운 복잡한 형상이있는 부품을 생성 할 수 있습니다.
금속 3D 인쇄 프로젝트 에 가장 적합한 재료를 선택하려면 재료의 특성을 평가하고 부품의 성능 요구 사항과 어떻게 조정하는지 평가해야합니다. 고려해야 할 요소는 다음을 포함합니다.
기계적 특성 : 재료가 응용 프로그램에 필요한 강도, 경도 및 내마모성을 제공합니까?
부식 저항 : 재료는 가혹한 환경에 노출되어 산화와 부식에 대한 저항이 필요합니까?
온도 저항 : 부품은 특성을 저하 시키거나 잃지 않고 고온을 견딜 수 있어야합니까?
비용 : 재료 비용과 3D 인쇄 프로세스는 다를 수 있으므로 프로젝트 예산 내에 맞는 자료를 선택하는 것이 중요합니다.
이러한 요소를 평가하고 이용 가능한 재료의 사양과 비교함으로써 제조업체는 특정 3D 프린팅 요구에 가장 적합한 재료를 선택할 수 있습니다.
금속 3D 프린팅을 통해 제조업체는 복잡한 형상이있는 고성능 부품을 생산할 수 있었고 올바른 재료를 선택하는 것은 프로젝트의 성공에 중요합니다. 스테인리스 스틸 , 공구 강 , 티타늄 및 Inconel® 625 는 금속 3D 프린팅 에 일반적으로 사용되는 재료 중 일부일뿐입니다 . 각 자료는 항공 우주에서 의료 및 자동차 산업에 이르기까지 특정 응용 프로그램에 따라 뚜렷한 이점을 제공합니다. 이러한 자료의 속성을 이해하고 프로젝트 요구 사항에 맞는 방법 이해 에 적합한 재료를 선택하는 데 중요합니다. 3D 프린팅 .
