전체 제조 비용에서 금속 3D 프린팅 후 후가공이 차지하는 비율은 얼마인가요?{0}}

一, 후처리 비용을 구성하는 부분-과 주요 부분
금속 3D 프린팅의 후처리를 구성하는 네 가지 주요 기술 모듈은{0}}재료 제거, 열처리, 표면 처리 및 구조 강화입니다. 각 모듈에는 장비, 에너지 사용, 인건비 등의 비용이 듭니다.

재료 제거: 지지 구조물 제거, 표면 완성, 치수 고정 등이 포함됩니다. 예를 들어, 프린팅 후에는 항공 엔진 블레이드의 흐름 채널 표면을 5-축 연결 머시닝 센터를 사용하여 경면 연마해야 합니다. 하나의 작품을 생산하는 데는 많은 시간이 걸릴 수 있으며, 그 비용의 상당 부분은 장비와 인건비에 사용됩니다.
열처리는 내부 응력을 제거하고 결정립의 구조를 개선하는 과정입니다. 이는 어닐링, 고용체+시효 및 열간 등압 성형(HIP)을 통해 수행할 수 있습니다. 진공 어닐링 처리는 티타늄 합금 정형외과 임플란트를 프린팅한 후 잔류 응력을 80%까지 감소시킵니다. 그러나 에너지 소비의 큰 부분을 차지하는 특수 진공로와 장기-절연이 필요합니다.
표면 처리: 샌드블라스팅, 전기 도금, 레이저 클래딩, 마이크로 아크 산화 등 표면을 덮는 방법이 있습니다. 신에너지 자동차 배터리 팩용 브라켓을 프린팅한 후 마이크로 아크 산화 처리를 통해 염수 분무 테스트에서 부식 저항성을 1000시간 이상으로 높였습니다. 그러나 약품 및 장비 유지 관리 비용이 다소 비쌌습니다.
섬유 강화, 경사형 재료 설계, 격자 구조 최적화 등 구조적 강화. 특정 원자력발전용 밸브의 프린팅 부품은 니켈-계 합금 스테인리스강으로 만들어진 경사 구조를 사용합니다. 이를 위해서는 다중-재료 공동 인쇄-와 열처리의 복합 공정이 필요합니다. 기술적 복잡성으로 인해 연구 개발 및 시험 생산 비용이 더 많이 듭니다.
2, 후처리 비용 비율에 대한 업계 데이터 및 사례 연구-
1. 표준산업의 비용구조 검토
예를 들어, 항공우주 분야에서 특정 로켓 엔진의 연료 탱크 프레임 비용은 인쇄 비용이 약 40%, 후처리 비용이 35%(HIP 처리 15%, CNC 밀링 12%, 양극 산화 처리 8%), 재료 구입 비용 25%입니다. 후처리 비용의 큰 부분은-부품이 매우 가혹한 환경에서 잘 작동해야 하기 때문입니다. 즉, 부품의 신뢰성을 확인하기 위해 여러 단계를 거쳐야 합니다.
의료 기기의 경우, 맞춤형 티타늄 합금 고관절 임플란트를 프린팅한 후{0}}후처리하는 데 드는 비용은 약 28%입니다(열처리 비용 12%, 연마 비용 10%, 멸균 포장 비용 6%). 재료비가 35%, 설계 및 검증 비용이 37%이다. 후가공 비용의 비율은-크지 않지만 표면 거칠기(Ra < 0.2 μm) 및 생체 적합성에 대한 요구 사항은 고정밀 가공 및 특수 가공이 필요함을 의미합니다.
가전제품의 세계: 예를 들어 접이식 스크린 휴대폰 힌지 스크롤의 인쇄 비용은 55%, 후가공 비용은 25%(서포트 제거 10%, 열처리 8%, 표면 샌드블라스팅 7%), 재료비는 20%입니다. 대량 생산의 규모 효과는 후가공 비용 비율에 큰 영향을 미칩니다.- 생산량이 증가함에 따라 단위당 비용은 감소합니다.
2. 공정 선택이 처리 후 비용에 미치는 영향
PBF(파우더 베드 용해) 공정: 인쇄 공정 중에 지지 구조물을 추가해야 하므로 후처리 비용의 비율은 일반적으로 중요합니다.- SLM 기술을 사용하여 비행기 구조의 특정 부분을 인쇄할 때 비용의 30%는 지지대를 제거하고 표면을 연마하는 데 사용됩니다. 지원 구조 없이 EBM 기술을 사용하면 이 비용은 15%로 낮아집니다.
BJ(접착제 제트) 공정은 인쇄 후 그린 바디를 탈지 및 소결하여 거의- 네트 성형을 가능하게 합니다. 이를 통해 후처리 비용이-크게 절감됩니다. BJ 기술로 자동차 휠 허브를 프린팅한 후 후가공 비용은-12%에 불과합니다(주로 열처리 및 약간의 가공). 이는 PBF 기술을 사용한 후처리 비용보다{8}}50% 이상 저렴합니다.
DED(지향적 에너지 증착) 공정: 큰 조각을 고정하고 코팅 준비를 하는 데 적합합니다. 후처리 비용은{0}}인쇄 레이어의 두께에 따라 결정됩니다. 특정 광산 기계 장비의 인쇄층 두께가 1mm일 때 후가공 비용은{3}}8%에 불과합니다. 하지만 층 두께가 0.3mm로 낮아지면 표면이 거칠어지기 때문에 연마 비용이 최대 15%까지 올라갑니다.
3, 후가공 비용 비율에 영향을 미치는 요소-와 이를 변경하는 최선의 방법
1. 동기부여 요소 검토
재료 작동 방식에 대한 요구 사항: 고온 합금 및 티타늄 합금과 같은 고성능 재료는 기공을 제거하기 위해 HIP 처리가 필요하며, 이는 총 비용의 최대 20~30%를 차지할 수 있습니다.
부품의 복잡성: 내부 흐름 채널 및 격자 구조와 같은 복잡한 기능에는 다축 가공과 특수 테스트가 필요합니다. 특정 항공 엔진 블레이드를 프린팅한 후 CT 테스트 비용은 전체 후처리 비용의 25%입니다.-
배치 규모: 가전제품 분야에서는 단일 배치 인쇄량이 10,000개를 초과하는 경우 후가공 비용의 비율을-30%에서 15%로 낮출 수 있습니다. 이는 주로 자동화된 생산 라인과 공정 고형화 때문입니다.
기술 성숙도: 미국에서 만든 장비와 다른 나라에서 만든 장비의 정확성과 안정성의 차이는 미국에서 만든 장비로 처리한 후 10%~15% 더 많은 작업을 수행해야 함을 의미하며, 이는 간접적으로 비용을 증가시킵니다.
2. 최적화를 위한 최선의 방법 찾기
프로세스 혁신: 지역 인쇄 및 양방향 분말 유통과 같은 기술을 사용하여 인쇄를 보다 효율적으로 만들고 지지 구조가 더 적게 필요합니다. 한 회사는 스캔 방법을 개선하여 지원 볼륨을 40% 줄였고, 그 결과 사후 처리 비용 비율도 줄였습니다-.
재료 최적화: 작업하기 쉽고 너무 많은 스트레스를 주지 않는 특정 분말 재료를 만듭니다. 특정 회사에서는 산소 농도가 낮은 티타늄 합금 분말을 출시했습니다. 이 분말은 열처리 온도를 50도 낮추고 에너지 사용 비용을 18%에서 10%로 절감합니다.
장비 업그레이드: 온라인 감지 및 적응형 처리 기술을 추가하여 사람들이 직접 작업할 필요성을 줄입니다. AI{1}}기반 연마 로봇을 사용하는 회사는 한 제품을 처리하는 데 걸리는 시간을 2시간에서 30분으로 단축했습니다. 인건비도 25%에서 8%로 낮아졌다.
산업 체인에서의 협력: 통합된 인쇄 및 후처리 장비는{0}}제조 주기를 단축할 수 있습니다. 한 특정업체는 항공구조부품 제작 시간을 2주에서 3일로 단축하고 비용을 35% 절감하는 '인쇄+열처리+가공' 복합기계를 개발했다.