금속 3D 프린팅을 지원하는 일반적인 방법은 무엇입니까?

一, 전통적인 기계적 지원: 손상과 효율성 사이의 균형 찾기
1. 손으로 도구를 분해하는 방법은 쉽지만 위험합니다.
기본 기하학적 요소의 경우 사람들은 여전히 ​​플라이어나 핀셋과 같은 수동 도구를 주로 사용합니다. 예를 들어, 티타늄 합금 임펠러를 프린팅하는 동안 작업자는 지지대와 단면이 만나는 선을 따라 천천히 벗겨내야 합니다. 그러나 이 과정에는 몇 가지 큰 문제가 있습니다.
접촉 지점의 응력 집중: 도구에 압력이 가해지면 얇은 벽이나 캔틸레버 구조물에 쉽게 변형이 발생하거나 파손될 수도 있습니다. 항공 엔진 연료 인젝터와 관련된 한 상황에서 손으로 지지대를 떼어내면 벽 두께가 0.3mm인 영역에 미세 균열이 발생했으며 최종 폐기율은 15%였습니다.
표면 손상: 고온에서 녹은 후 금속 분말이 지지대에 단단히 달라붙습니다. 강제로 벗겨내면 일반적으로 흠집이나 구멍이 남습니다. 의료용 임플란트용 수동 지지대를 떼어낼 때 표면 거칠기(Ra 값)는 일반적으로 10μm 이상이며 이는 임상 요구 사항인 2μm보다 훨씬 높습니다.
2. CNC 가공: 정확성과 비용의 균형
CNC 밀링은 이제 고정밀 부품을 만드는 가장 좋은 방법입니다-. 독일 기업인 EOS의 5{2}}축 연결 머시닝 센터는 잔류 서포트를 0.01mm 수준까지 제거할 수 있습니다. 하지만 이 기술에는 두 가지 큰 문제가 있습니다.
재료 낭비: 가공 시간을 절약하려면 부품 설계 중에 더 많은 재료를 사용해야 합니다. 이는 분말의 20~30%만 사용된다는 의미입니다.
장비에 대한 임계값: 고급-CNC 공작 기계의 가격은 백만 달러가 넘는데, 이는 중소기업이 지불하기에는 너무 높은 금액입니다.- 이로 인해 기술이 더 널리 사용되기가 더 어려워집니다.
3. 진동과 기류를 이용한 청소: 복잡한 구조물의 최후의 방어선
내부 흐름 채널이나 교차 구멍과 같이 기계가 접근하기 어려운 장소의 경우 파우더 청소에는 진동과 고압{0}}공기 흐름의 조합이 필요합니다. Zhejiang Tuobo의 TCB-100 시스템은 360도 3차원 회전 진동과 0.6MPa 압축 공기를 사용하여 남은 분말을 95% 이상 제거할 수 있습니다. 그러나 이 전략은 지지 구조물의 설계를 더욱 어렵게 만듭니다.
조리개 제한: 흐름 채널의 직경이 2mm 미만인 경우 모세관 현상으로 인해 분말이 서로 붙어 있을 가능성이 높습니다. 그것을 청소하려면 초음파 분말 세척이 필요합니다.
에너지 사용 문제: 진동 테이블은 8시간 연속 작동하며 15kWh의 전력을 사용하므로 생산 비용이 증가합니다.
2, 지원되지 않는 인쇄 기술: 소스에서 후처리 문제-제거
1. 공정 매개변수 최적화: 에너지 투입량의 정확한 제어
Velo3D는 레이저 출력과 스폿 크기를 즉시 변경하여 지원 없이 5도에서 35도 사이의 각도로 작은 각도 구조를 인쇄할 수 있었습니다. 주요 아이디어는 다음과 같습니다.
열 입력 관리: 용융 풀이 너무 뜨거워져 붕괴되는 것을 방지하려면 행잉 영역의 전력 밀도를 80W/mm ²(일반적인 프로세스는 120W/mm ²)로 낮추십시오.
새로운 분말 분산 방식: 전면 깔대기를 통해 분말을 분사하고 후면 흡입 장치로 회수하여 분말층 두께를 ±5μm 이내로 조절할 수 있습니다. 이렇게 하면 지원에 대한 수요가 줄어듭니다.
2. 실시간-피드백 시스템: 폐쇄-루프 제어의 종말
EOS의 Smart Fusion 기술은 광학 단층 촬영(OT) 카메라를 사용하여 용융 풀의 온도를 감시하고 AI 알고리즘을 사용하여 즉시 설정을 변경합니다. 이 기술은 위성 접시 안테나 인쇄에서 지지력을 70%, 잔류 응력을 40% 줄입니다. 기술적 혁신은 다음과 같습니다.
다-층 열장 평형: 예측된 온도 장을 모델링하여 각 층이 동일한 양의 열을 받도록 합니다. 이렇게 하면 국지적 과열로 인해 레이어가 구부러지는 것을 방지할 수 있습니다.
적응형 매개변수 라이브러리: 지원되지 않는 프린팅을 즉시 얻으려면 각 재료(예: Inconel 718 또는 Ti6Al4V)에 대해 별도의 프로세스 패키지를 설정하십시오.
3, 전기화학 지원: 재료 연구의 새로운 돌파구
1. 희생양극 원리: 선택된 방식으로 부식을 제어
애리조나 주립대학교가 제안한 전기화학적 에칭 방법은 다음을 수행하여 지지체와 부품을 분리합니다.
전위차를 이용한 구동: 탄소강(E도=-0.44V)을 지지체로 하고 304 스테인리스강(E도{2}}V)을 부품으로 사용하여 질산 용액으로 1차 전지를 제작합니다. 탄소강이 먼저 산화됩니다.
산소가 반응 속도를 높임: 기포 산소를 첨가하면 부식 속도가 6배 증가하고, 7mm 두께의 탄소강 지지대는 스테인레스 스틸 표면을 손상시키지 않고 6시간 안에 완전히 용해될 수 있습니다.
2. Hirtisation 프로세스: 자동 파우더 클리닝의 큰 진전
RENA Technologies의 H3000 장비는 3단계- 전기화학적 처리를 통해 완전 자동 지원을 제공합니다.
거친 연마 단계: 전기화학적 펄스와 유체 역학을 사용하여 초기 거칠기가 Ra100μm에서 Ra10μm로 감소하고 분말 잔류물의 99%가 제거됩니다.
미세 연마 단계: 입자 보조 화학 제거 기술-은 거칠기를 항공에 허용되는 Ra2 μm로 낮춥니다.
선택적 초정밀 연마 단계: 광학 부품과 같은 고급 용도에 대해 Ra0.5μm로 거울 효과를 만들 수 있습니다.{2}}
의료 산업에서는 이 절차가 매우 효과적이었습니다. 예를 들어, 표준 기계 연마는 4시간이 걸리고 흠집이 남지만, Hirtisation 공정은 단 45분만 소요되며 표면 거칠기를 3배 더 균일하게 만듭니다.
4, 기술 선택 매트릭스: 시나리오에 따른 의사결정 가이드
기술의 종류, 사용할 수 있는 상황, 장단점
단순한 형상을 분해하기 위한 수동 공구, 정밀할 필요가 없는 부품, 가격이 저렴한 부품, 사용하기 쉬운 부품, 깨지기 쉬운 부품, 효율성이 떨어지는 부품
CNC 공작 기계는 ± 0.01mm의 정확도로 복잡한 표면 조각을 밀링하는 데 매우 정확합니다. 이로 인해 장비가 매우 비싸지고 많은 재료가 낭비됩니다.
진동세정제는 내부 흐름채널과 어떤 것에도 닿지 않는 크로스홀 구조를 가지고 있습니다. 또한 자동 조리개 제한이 있어 많은 에너지를 사용합니다.
작은 각도 돌출부로 지원 없이 인쇄, 대량 생산 시 후처리가 필요 없음-, 높은 재료 소비율, 높은 장비 임계값 및 어려운 매개변수 디버깅
혼합 재료의 전기화학적 식각,-비파괴 정밀 부품, 많은 자동화, 복잡한 화학물질 관리 및 많은 초기 비용