금속 3D 프린팅의 종류

금속 3D 프린팅은 현대 제조업을 변화시켰습니다. 이는 엔지니어에게 더 많은 자유를 제공합니다. 또한 기업이 리드 타임을 단축하고, 낭비를 줄이고, 전통적인 방법으로 만들기 힘든 부품을 제작하는 데 도움이 됩니다.

처음 사용하는 경우 프로세스 이름의 수가 혼란스러울 수 있습니다. SLM, EBM, DED, 바인더 분사 및 결합 분말 압출은 모두 기술적 측면에서 건전합니다. 그들은 또한 다른 목표를 제공합니다. 일부는 고정밀 부품에 이상적입니다. 다른 것들은 대규모 제작, 수리 또는 저렴한 프로토타입에 더 잘 작동합니다.

이 가이드에서는 이를 일반 언어로 분류합니다. 각 프로세스의 작동 방식, 가장 적합한 위치, 가장 중요한 절충안이 무엇인지 확인할 수 있습니다. 결국에는 훨씬 더 명확한 아이디어를 갖게 될 것입니다. 금속 3D 프린팅 방법은 무엇입니까 ? 귀하의 프로젝트에 적합한

주요 시사점

• 금속 3D 프린팅에는 하나의 단일 방법이 아닌 여러 가지 고유한 프로세스가 포함됩니다.

• Powder Bed Fusion은 높은 정확성과 복잡한 형상 기능을 제공합니다.

• 직접 에너지 증착은 수리, 클래딩 및 대형 부품에 더 좋습니다.

• Binder Jetting은 많은 경우에 더 빠른 배치 생산을 지원합니다.

• 결합 분말 압출은 일반적으로 접근성이 더 높고 비용이 저렴한 옵션입니다.

• 올바른 선택은 부품 크기, 성능 요구 사항, 예산 및 리드 타임에 따라 달라집니다.

일반적인 금속 3D 프린팅 공정 개요

더 자세히 알아보기 전에 간단한 비교를 해보겠습니다.

공정	공급원료	주요 강점	주요 한계	최적 대상
파우더 베드 융합	금속분말	높은 정밀도와 복잡한 형상	더 높은 장비 비용, 더 작은 빌드 크기	기능성, 고성능 부품
직접 에너지 증착	분말 또는 와이어	대형 부품 및 수리 작업	거친 마감, 낮은 정밀도	수리, 클래딩, 거의 그물 형태의 빌드
바인더 분사	금속분말+바인더	더 빠른 생산 가능성	소결이 필요하며 밀도는 다양할 수 있음	일괄 생산, 복잡한 형상
바운드 분말 압출	금속으로 채워진 필라멘트 또는 막대	비용 절감 및 운영 용이	프리미엄 시스템보다 낮은 성능	프로토타입, 중요하지 않은 부품

파우더 베드 융합

Powder Bed Fusion은 가장 잘 알려진 금속 적층 제조 제품군 중 하나입니다. 빌드 플랫폼 전체에 얇은 파우더 층을 펼칩니다. 그런 다음 열원이 재료를 선택적으로 융합합니다. 이 과정은 부품이 완성될 때까지 층별로 반복됩니다.

복잡한 부품으로 인기가 높습니다. 또한 높은 디테일과 강력한 기계적 특성을 지원합니다.

선택적 레이저 용융(SLM)

SLM은 레이저를 사용하여 미세한 금속 분말을 완전히 녹입니다. 밀도가 높은 부품과 매우 상세한 기능을 생성합니다. 따라서 까다로운 산업용 애플리케이션을 위한 최고의 선택 중 하나입니다.

작동 원리

• 리코터는 분말을 얇은 층으로 퍼뜨립니다.

• 레이저는 선택된 부위를 녹입니다.

• 플랫폼이 약간 낮아집니다.

• 새로운 파우더 층이 적용됩니다.

• 해당 사이클은 부품이 완료될 때까지 계속됩니다.

공통재료

• 스테인레스 스틸

• 알루미늄 합금

• 티타늄 합금

• 공구강

• 니켈 기반 초합금

장점

• 뛰어난 정확도

• 높은 부품 밀도

• 복잡한 내부 채널이 가능함

• 강력한 기계적 성능

• 최종 사용 부품을 위한 좋은 선택

제한사항

• 장비 및 운영 비용이 높습니다.

• 빌드 볼륨이 제한될 수 있습니다.

• 서포트 제거 및 후처리가 필요한 경우가 많습니다.

• 생산 속도는 모든 작업에 적합하지 않을 수 있습니다.

최고의 애플리케이션

• 항공우주용 브래킷

• 의료기기

• 열교환기

• 경량 구조 부품

• 기능적 프로토타입

전자빔 용해(EBM)

EBM은 원칙적으로 유사하지만 레이저 대신 전자빔을 사용합니다. 진공 환경에서 작동합니다. 또한 더 높은 빌드 온도에서도 작동합니다.

이러한 조건은 몇 가지 독특한 이점을 제공합니다. 또한 재료 옵션과 표면 마감에도 영향을 미칩니다.

장점

• 티타늄과 같은 반응성 물질에 적합

• 경우에 따라 잔류 응력 감소

• 까다로운 환경을 위한 강력한 부품

• 항공우주 및 의료 응용 분야에 유용합니다.

제한사항

• 표면 마감은 일반적으로 SLM보다 거칠습니다.

• 기능 해상도가 낮은 경우가 많습니다.

• 재료 선택이 더 제한될 수 있습니다.

• 진공 작업으로 인해 시스템이 복잡해집니다.

최고의 애플리케이션

• 정형외과 임플란트

• 항공우주 티타늄 부품

• 우수한 구조적 무결성이 요구되는 구성 요소

직접 에너지 증착

DED라고도 불리는 직접 에너지 증착은 재료를 집중된 에너지원에 공급합니다. 재료는 침전되면서 녹습니다. Powder Bed Fusion과 달리 전체 파우더 베드에 의존하지 않습니다.

더 큰 부품에 자주 사용됩니다. 또한 수리 및 기능 추가에도 유용합니다.

분말 DED

Powder DED는 레이저, 전자빔 또는 플라즈마 아크에 의해 생성된 용융 풀에 금속 분말을 불어넣습니다. 새로운 형상을 만들거나 기존 구성 요소에 재료를 추가할 수 있습니다.

장점

• 수리에 좋습니다

• 대형 부품에 유용

• 기존 금속 부품에 기능을 추가할 수 있습니다.

• 많은 파우더 베드 시스템보다 빠른 증착

제한사항

• SLM 또는 EBM보다 정확도가 낮음

• 더 거친 표면 마감

• 일반적으로 나중에 더 많은 가공이 필요합니다.

최고의 애플리케이션

• 터빈 블레이드 수리

• 금형수리

• 그물 모양에 가까운 대형 금속 부품

• 표면 강화 및 클래딩

와이어 DED

Wire DED는 분말 대신 금속선을 사용합니다. 재료 낭비를 줄이는 경향이 있습니다. 또한 특히 대형 구조물의 경우 높은 증착 속도를 제공할 수 있습니다.

장점

• 보다 깨끗한 공급원료 처리

• 많은 경우 더 나은 재료 사용

• 대규모 빌드에 적합

• 종종 구조적 부품에 매력적입니다.

제한사항

• 하단 기능 세부정보

• 추가 마무리 작업

• 복잡한 형상의 경우 공정 제어가 어려울 수 있습니다.

최고의 애플리케이션

• 대형 항공우주 구조물

• 해양 및 에너지 부품

• 중공업 부품 수리

바인더 분사

바인더 제팅은 다르게 작동합니다. 인쇄 중에 분말을 녹이는 대신 금속 분말 층에 액체 바인더를 증착합니다. 인쇄된 '녹색 부분'은 경화, 탈지 및 소결됩니다.

이 공정은 생산 속도가 더 빨라질 수 있다는 점에서 주목된다. 또한 용융 기반 방법에서 볼 수 있는 일부 열 응력을 방지합니다.

장점

• 더 높은 생산성 잠재력

• 용융 공정에서 사용하는 것과 같은 지지 구조가 없습니다.

• 보다 복잡한 배치 생산에 적합

• 비용에 민감한 볼륨에 매력적인 경우가 많습니다.

제한사항

• 소결 수축을 제어해야 합니다.

• 최종 밀도는 용도에 따라 달라질 수 있습니다.

• 기계적 성질은 완전히 녹은 부품과 다를 수 있습니다.

• 후처리는 여전히 필수입니다.

최고의 애플리케이션

• 작고 복잡한 부품

• 일괄 생산 실행

• 초고밀도가 유일한 우선순위가 아닌 부품

바운드 분말 압출

바운드 분말 압출(Bound Powder Extrusion)은 일반적으로 필라멘트 또는 막대 형태의 폴리머 바인더에 혼합된 금속 분말을 사용합니다. 금속 사출 성형 작업 흐름과 마찬가지로 부품이 프린팅된 다음 디바운드 및 소결됩니다.

이는 종종 금속 3D 프린팅에 대한 더 접근하기 쉬운 경로로 설명됩니다. 그렇다고 해서 고급 산업 방식을 대체한다는 의미는 아닙니다. 그것은 다른 요구를 충족시킵니다.

장점

• 기계 비용 절감

• 많은 사용자를 위한 더 쉬운 설정

• 기본 프로토타이핑 및 소규모 배치 작업에 적합

• 루스 파우더 시스템보다 안전한 자재 취급

제한사항

• 최상위 퓨전 시스템에 비해 성능이 낮음

• 수축 제어는 여전히 중요합니다.

• 표면 품질과 디테일이 더 제한될 수 있습니다.

• 중요한 최종 사용 부품에 항상 적합한 것은 아닙니다.

최고의 애플리케이션

• 초기 단계 프로토타입

• 지그 및 고정 장치

• 교육용 또는 초보 수준의 금속 인쇄 요구 사항

• 중요하지 않은 구성 요소

올바른 금속 3D 프린팅 공정을 선택하는 방법

올바른 프로세스를 선택하는 것이 단지 기술에 관한 것만은 아닙니다. 그것은 적합에 관한 것입니다. 부품에 맞게 방법을 맞춰야 합니다.

고려해야 할 가장 큰 요소는 다음과 같습니다.

1. 부품 복잡성

부품에 미세한 세부 묘사, 격자 구조 또는 내부 채널이 있는 경우 일반적으로 Powder Bed Fusion이 가장 강력한 옵션입니다.

2. 부품 크기

부품이 크면 DED가 더 실용적일 수 있습니다. 더 큰 빌드를 더 잘 처리하는 경우가 많습니다.

3. 기계적 성능

고성능 최종 사용 부품의 경우 일반적으로 SLM 또는 EBM이 목록을 주도합니다. 강력하고 밀도가 높은 부품을 제공합니다.

4. 비용 목표

최대 성능보다 비용이 더 중요한 경우 바인더 분사 또는 결합 분말 압출을 시도해 볼 가치가 있습니다.

5. 생산량

일괄 출력의 경우 바인더 분사가 매력적일 수 있습니다. 일회용 또는 고급 부품의 경우 융합 방법이 더 적합한 경우가 많습니다.

6. 후처리 요구사항

모든 프로세스에는 후처리가 필요합니다. 그래도 금액은 많이 다를 수 있습니다. DED 부품에는 더 많은 가공이 필요한 경우가 많습니다. 바인더 기반 부품은 탈지 및 소결이 필요합니다.

결론

금속 3D 프린팅에는 단 하나의 '최고' 유형이 없습니다. 각 프로세스는 서로 다른 문제를 해결합니다. Powder Bed Fusion은 정밀도와 성능이 뛰어납니다. DED는 수리 및 대형 작업에서 빛을 발합니다. 바인더 제팅은 생산성을 지원합니다. Bound Powder Extrusion은 진입 장벽을 낮춥니다.

그렇다면 무엇을 선택해야 할까요? 부분부터 시작하세요. 크기, 복잡성, 성능 요구 사항 및 비용 목표를 살펴보십시오. 그런 다음 프로세스를 해당 우선순위에 맞추세요. 그렇게 하면 결정이 훨씬 쉬워집니다.

금속 부품이 빨리 필요한 경우에도 도움이 됩니다. 제조 파트너와 협력하세요 . 설계와 생산을 모두 이해하는 그러면 개념에서 완성된 부품까지 훨씬 더 효율적으로 이동할 수 있습니다.

FAQ

금속 3D 프린팅의 주요 유형은 무엇입니까?

주요 유형으로는 Powder Bed Fusion, Direct Energy Deposition, Binder Jetting 및 Bound Powder Extrusion이 있습니다.

SLM과 EBM의 차이점은 무엇입니까?

SLM은 레이저를 사용합니다. EBM은 진공 상태에서 전자빔을 사용합니다. SLM은 종종 더 미세한 세부 정보를 제공합니다. EBM은 특정 티타늄 용도에 선호되는 경우가 많습니다.

복잡한 금속 부품에 가장 적합한 공정은 무엇입니까?

Powder Bed Fusion은 일반적으로 매우 복잡하고 세부적인 부품에 가장 적합한 선택입니다.

DED가 Powder Bed Fusion보다 낫습니까?

일반적으로 그렇지 않습니다. 응용 프로그램에 따라 다릅니다. DED는 수리 및 대형 부품에 더 강합니다. Powder Bed Fusion은 정밀도와 미세한 디테일에 더 좋습니다.

금속 3D 프린팅 부품을 최종 사용 부품으로 사용할 수 있습니까?

예, 많은 사람들이 그렇게 할 수 있습니다. 공정, 재료, 후처리, 부품 요구사항에 따라 다릅니다.

Binder Jetting이 생산에 적합합니까?

예, 그럴 수 있습니다. 작고 복잡한 부품을 대량 생산하는 경우 종종 매력적입니다.