금속 3D 프린팅 후처리가-부품 성능에 영향을 미치나요?

1. 열처리: 미세구조 제어를 위한 '성능 엔진'
금속 3D 프린팅 공정 중에 발생하는 급속 가열 및 냉각은 거친 주상 결정 및 남은 오스테나이트와 같은 재료 내부에 비평형 구조를 생성합니다.- 이로 인해 부품이 더 약해지고, 견고성이 떨어지며, 피로에 대한 저항력이 약해질 수 있습니다. 가열 온도, 유지 시간 및 냉각 속도를 신중하게 관리함으로써 열처리는 다음과 같은 방법으로 성능을 향상시킬 수 있습니다.

잔류응력 완화
인쇄 중에 재료가 고르지 않게 수축하면 부품 내부에 재료 항복 강도의 최대 50%~70%에 해당하는 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 부품이 구부러지거나 부서질 수 있습니다. 재료를 500~700도에서 2~4시간 동안 유지한 후 천천히 식히는 어닐링 요법은 잔류 응력을 80% 이상 낮출 수 있습니다. 한 자동차 금형업체는 3D 프린팅된 금형강에 어닐링 처리를 적용해 금형 수명을 5만회에서 20만회까지 늘리고 뒤틀림량을 90% 줄였다.
조직을 획일화하고 결을 다듬는다
담금질 및 템퍼링 공정은 거친 주상 결정을 분해하고 균일한 마르텐사이트 조직을 만들 수 있습니다. 담금질(1050도에서 물 냉각) 및 템퍼링(650도에서 공기 냉각) 후 316L 스테인레스 강의 인장 강도는 680MPa에서 920MPa로 증가하고 연신율은 40%에서 25%로 감소했습니다. 그러나 등방성은 훨씬 좋아졌으며, 이는 항공우주 구조 부품에 필요한 것입니다.
더 조밀하게 만드세요
HIP(Hot Isostatic Pressing) 기술은 고온 및 고압(1000~1200도, 100~200MPa)을 사용하여 재료의 모양을 변경하고 내부 기공을 막는 기술입니다. 한 의료기기 회사에서는 HIP 처리를 사용하여 티타늄 합금 고관절 보철물을 3D 프린팅했습니다. 이로써 밀도는 98%에서 99.9% 이상으로, 피로수명은 10배에서 10배로 늘어나 국제표준을 충족시켰습니다.
2. 표면처리 : '기능수복'에서 '성능개선'으로의 도약
금속에 3D 프린팅을 사용하여 만든 부품에는 표면에 층선, 버, 미세 균열이 있는 경우가 많습니다. 이로 인해 보기에 좋지 않을 뿐만 아니라 부식 및 마모에 대한 저항력이 약해집니다. 물리적, 화학적 또는 기계적 수단을 통해 표면 처리는 다음과 같은 방식으로 성능을 향상시킬 수 있습니다.

내부식성 향상
양극산화 처리, 화학 도금, 전기 도금은 모두 품목 표면에 두꺼운 보호층을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 양극산화 알루미늄 합금은 표면에 10~20μm의 알루미늄 산화막을 만듭니다. 이는 합금의 염수 분무 부식에 대한 저항력을 240시간에서 2000시간으로 높여 해양 공학에 필요한 것입니다.
더 나은 내마모성
화학적 경질 크롬 도금은 최대 두께 50μm, 경도 HV1000 이상의 부품 표면에 크롬 코팅을 할 수 있습니다. 특정 에너지 기업에서는 3D-프린팅된 스테인리스 스틸 펌프 본체의 내마모성을 3배로 높이고 이 기술을 적용한 후 유지 관리 주기를 3개월에서 12개월로 연장했습니다.
표면 품질 향상
샌드블래스팅, 폴리싱, 그라인딩을 통해 표면의 거친 부분을 제거할 수 있습니다. 특정 항공우주 회사는 5{1}}축 연결 머시닝 센터를 사용하여 3D-프린팅된 티타늄 합금 브래킷을 정밀하게 가공합니다. 이는 결합 표면의 치수 공차를 ±0.3mm ~ ±0.02mm 사이로 유지하고 표면 거칠기를 Ra10μm에서 Ra0.8μm로 낮추는데, 이는 정밀 조립에 필요한 것입니다.
3 복합 후처리-: 여러 기술을 함께 사용하여 성능이 크게 향상되었습니다.
단일 후처리-기술은 일반적으로 고급 제조의 엄격한 요구사항을 충족하지 않습니다.- 반면, 복합 공정은 기술을 쌓아 성능을 두 배로 높입니다.

HIP 및 열처리
특정 항공 엔진 회사는 "HIP+용액 어닐링" 복합 공정을 사용하여 3D 프린팅된 니켈-기반 고온-합금 터빈 디스크를 만듭니다. 이 공정을 통해 디스크의 밀도가 99.95% 증가하고 인장 강도가 1200MPa로 증가하며 가공 응력이 제거되고 치수 안정성이 50% 향상됩니다.
코팅 및 표면 변경
한 특정 자동차 부품 회사는 '레이저 클래딩+세라믹 코팅' 기술을 사용해 3D 프린팅된 알루미늄 합금 피스톤을 제작했습니다. 이로 인해 표면이 더 단단해졌고(HV800까지) 엔진에 필요한 고온을 견딜 수 있는 피스톤의 능력이 200도까지 향상되었습니다.
적층 가공 및 절삭 가공
한 의료기기 회사는 "3D 프린팅과 CNC 정밀 가공"을 결합하여 제품을 만듭니다. 첫째, 3D 프린팅은 복잡한 구조를 빠르게 만들어낸다. 그런 다음 5{4}}축 머시닝 센터는 Ra0.4 μm의 표면 정밀도를 달성하여 뼈 못 임플란트와 뼈 플레이트의 토크 변동 범위를 ± 15%에서 ± 5%로 낮춥니다.
4. 산업 표준 및 표준: 가공 후 품질의 "측정"
금속 3D 프린팅 기술이 제대로 작동하도록 하려면 후처리를 표준화하는 것이{0}}가장 중요한 일이었습니다. "적층 가공에서 금속 분말 베드 용융 성형 부품의 표면 구조에 대한 측정 및 특성화 방법"과 같이 2025년 9월에 발효된 세 가지 국가 표준은 표면 거칠기 및 다공성과 같은 중요한 요소에 대한 구체적인 수치를 설정합니다. 이로 인해 기업은 "경험-중심"에서 "데이터-중심" 사후 처리 관리로 전환하게 되었습니다.- 예를 들어, 한 회사는 샌드블래스팅 직후 표면 거칠기를 감시하기 위해 온라인 감지 시스템을 구축했고, 그 결과 제품 적격률이 85%에서 98%로 높아졌습니다.