1.고온에서도 녹지 않는 금속
우선, 고온에서도 녹지 않는 금속으로는 3D 프린팅을 할 수 없습니다. 3D 프린팅 금속은 기본적으로 금속 분말이나 와이어를 열원(예: 레이저 또는 전자 빔) 아래에서 가열한 후 레이어를 적층하여 3차원 고체를 형성하는 것을 기반으로 합니다. 결과적으로 금속은 고온에서 녹지 않으면 3D 프린팅 기술로 가공할 수 없습니다. 예를 들어, 텅스텐, 레늄 등과 같은 일부 고융점 금속의 경우 3D 프린팅이 가능하지 않습니다. 이 금속의 융점은 현재 3D 프린팅 기술로 달성할 수 있는 최고 온도를 크게 초과합니다.
2. 반응성 금속 및 가연성, 폭발성 금속
또한 3D 프린팅에 적합하지 않은 것은 여러 가지 반응성 금속뿐만 아니라 가연성 및 폭발성 금속입니다. 이러한 금속은 공기 중에서 쉽게 산화되거나 습기와 반응하여 산화물이나 수소화물을 생성하며, 이는 재료 특성과 인쇄 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 알루미늄은 이 과정을 방해하지만 티타늄과 알루미늄 합금은 레이저 소결 중에 산화물 층을 생성하기 쉬우므로 고온 보호 하에 제거해야 합니다. 또한 티타늄이나 알루미늄과 같은 활성 금속 분말은 작은 입자로 표현되는 폭발 특성을 갖고 있어 가공 안전 위험을 높입니다. 따라서 이론적으로 3D 프린팅 기술을 사용하여 이러한 금속을 가공할 수 있더라도 실제 작업에서는 불활성 가스를 사용하여 대기를 보호하고 먼지 농도를 제어하는 등 추가적인 안전 예방조치를 취해야 하므로 가공의 어려움과 비용이 증가합니다.
3.저융점 휘발성 금속
게다가 3D 프린팅에 적합하지 않은 것은 낮은 융점과 휘발성 금속입니다. 가열 공정 전반에 걸쳐 이러한 금속은 휘발 또는 액화되기 쉽기 때문에 인쇄 공정 전반에 걸쳐 큰 재료 손실을 일으키고 안정적인 3차원 구조를 만드는 데 어려움을 겪습니다. 예를 들어, 수은은 융점이 -38.83도에 불과한 저융점 금속이므로 주변 온도보다 훨씬 낮으므로 3D 프린팅할 수 없습니다. 마찬가지로, 휘발성 원소를 포함하는 일부 합금은 가열 중에 휘발성 성분이 손실되어 합금 구성이 변경되어 최종 제품의 성능에 영향을 미치기 때문에 3D 프린팅에 적합하지 않습니다.
4. 물질적 속성에 대한 제한
앞서 언급한 요소 외에도 금속 재료의 일부 특성으로 인해 3D 프린팅 성능이 제한될 수 있습니다. 예를 들어, 일부 금속은 취성이 매우 높아 가공 중에 균열이나 파손이 발생하기 쉽습니다. 다른 금속은 점도가 높아 용융상태에서 정확한 관리가 어렵습니다. 이러한 특성으로 인해 3D 프린팅이 더욱 어렵고 비용이 많이 들고, 기준을 충족하는 부품을 효과적으로 생산하지 못하는 경우도 발생합니다.
5.기술적 제한사항 및 수정사항
위에서 설명한 제약에도 불구하고 엔지니어와 연구자들은 이를 극복하기 위해 노력해 왔습니다. 예를 들어, 인쇄 장비 및 공정 매개변수를 개선하고, 인쇄 온도와 속도를 높이며, 고유한 분말 준비 및 처리 절차를 사용함으로써 3D 인쇄할 수 있는 금속의 스펙트럼을 확대할 수 있습니다. 또한 직접 에너지 증착 및 접착제 스프레이와 같은 특정 새로운 3D 프린팅 기술이 정기적으로 성장하고 있으며, 이는 더 다양한 금속에 대한 처리 옵션을 제공합니다.
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