3D프린팅 기술이 등장한 이후 3D프린팅 기술은 점차 실제 제품의 제조에 적용되고 있다. 그 중 금속재료의 3D프린팅 기술의 발전이 특히 빠르다. 국방 분야에서 유럽과 미국의 선진국들은 금속 3D프린팅 기술 개발을 중시하고 막대한 자금을 연구에 투자하고 있다. 3D 프린팅 금속 부품은 항상 연구 및 적용의 초점이었습니다. 금형과 자전거를 프린팅할 수 있을 뿐만 아니라 전례 없는 새로운 무기도 프린팅할 수 있으며 자동차와 비행기와 같은 대형 장비도 프린팅할 수 있습니다. 새로운 유형의 지능형 제조 기술인 금속 3D 프린팅은 매우 광범위한 응용 전망을 보여주었고 장비 설계 및 제조, 장비 지원 및 항공 우주와 같은 더 많은 분야에서 강력한 발전 모멘텀을 보여주었습니다.
1 금속 3D 프린팅 기술 개요
1.1 기본 개요
금속 3D 프린팅 기술의 핵심 아이디어는 19세기 말 미국에서 처음 시작되었지만 -1980중반까지 구체화되지 않았습니다. 1986년 미국인 Charles Hull이 최초의 3D 프린터를 발명했습니다. 우리나라는 1991년에 3D 프린팅 기술을 연구하기 시작했습니다. 2000년경에 이러한 프로세스는 실험실 연구에서 엔지니어링 및 제품화로 점차 발전하기 시작했습니다. 당시에는 RP(Rapid Prototyping), 즉 샘플이 개발되기 전의 목업이라고 불렸습니다. 이제는 래피드 프로토타이핑 기술, 적층 제조라고도 합니다. 그러나 대중의 수용 편의를 위해 이 새로운 기술을 총칭하여 3D 프린팅이라고 합니다. 3D 프린팅은 일종의 쾌속 조형 기술입니다. 디지털 모델 디자인을 기반으로 한 기술로, 분말 금속이나 수지와 같은 접착 가능한 재료를 사용하고 적층 인쇄를 통해 3차원 물체를 적층하여 구성합니다. 금속 3D 프린팅은 "지난 세기의 사상과 기술, 금세기의 시장"으로 불려왔다. 게다가 우리나라는 최근 금속 3D 프린팅 항공 우주 분야에서 돌파구를 마련했습니다. 중국의 항공 우주는 새로운 돌파구를 마련했으며 3D 프린팅 금속 부품의 무게는 3kg에서 600g으로 80% 감소했습니다.
1.2 금속 3D 프린팅의 특징
1) 높은 정밀도. 현재 금속 3D 프린팅 장비의 정확도는 기본적으로 0.05mm 이하로 제어할 수 있습니다.
2) 주기가 짧다. 금속 3D 프린팅은 금형 제작 공정이 필요하지 않아 모델 제작 시간이 크게 단축된다. 일반적으로 모델은 몇 시간 또는 수십 분 안에 인쇄할 수 있습니다.
3) 개인화 할 수 있습니다. 금속 3D 프린팅은 인쇄된 모델 수에 제한이 없으며 동일한 비용으로 하나 이상을 생산할 수 있습니다.
4) 재료의 다양성. 금속 3D 프린팅 시스템은 종종 다른 재료의 인쇄를 실현할 수 있으며 이 재료의 다양성은 다양한 분야의 요구를 충족시킬 수 있습니다.
5) 비용이 비교적 저렴하다. 금속 3D프린팅 시스템과 3D프린팅용 금속재료는 현재 상대적으로 고가이지만 개인화 제품을 만드는데 사용한다면 생산원가는 상대적으로 낮다.
선택적 레이저 용융(SLM)
SLM은 금속 3D 프린팅 분야의 중요한 부분입니다. 그 개발 이력은 저융점 비금속 분말의 소결, 저융점 코팅된 고융점 분말의 소결, 고융점 분말의 직접 용해 등의 단계를 거쳤습니다. University of Texas at Austin은 1986년에 처음으로 특허를 신청했으며 1988년에 최초의 SLM 장비를 성공적으로 개발했습니다. 미세하게 초점을 맞춘 스폿을 사용하여 30-51 μm의 미리 설정된 분말 재료로 빠르게 녹이고 거의 직접적으로 어떤 모양을 얻습니다. 완전한 야금 접합을 통한 기능 부품도 마찬가지입니다. 밀도는 거의 100%에 도달할 수 있고 치수 정확도는 20-50 μm에 도달할 수 있으며 표면 거칠기는 20-30 μm에 도달할 수 있습니다. 그것은 훌륭한 개발 전망을 가진 신속한 프로토타이핑 기술입니다.
SLM 성형 재료는 대부분 오스테나이트계 스테인리스강, 니켈 기반 합금, 티타늄 기반 합금, 코발트-크롬 합금 및 귀금속을 포함한 단일 성분 금속 분말입니다. 레이저 빔은 금속 분말을 빠르게 녹이고 연속 용융 채널을 얻습니다. 이는 거의 모든 모양, 완전한 야금 결합 및 고정밀성을 가진 거의 조밀한 금속 부품을 직접 얻을 수 있습니다. 개발 전망이 큰 금속 부품용 3D 프린팅 기술입니다. 응용 범위는 항공 우주, 마이크로 전자 공학, 의료, 보석 및 기타 산업으로 확장되었습니다.
SLM 공정에는 50가지 이상의 영향 요인이 있으며 성형 효과에 중요한 영향을 미치는 6가지 범주가 있습니다: 재료 특성, 레이저 및 광학 경로 시스템, 스캐닝 기능, 성형 분위기, 성형 기하학적 기능 및 장비 요인 . 현재 국내외 연구원들은 주로 성형 공정의 결함을 해결하고 성형 부품의 품질을 향상시키기 위해 위에서 언급한 영향 요인에 대한 공정 연구 및 응용 연구를 수행합니다. 공정 연구 측면에서 SLM 성형 공정의 중요한 공정 매개변수에는 레이저 출력, 스캐닝 속도, 분말 층 두께, 스캐닝 거리, 스캐닝 전략 등이 포함됩니다. 다양한 공정 매개변수를 결합하여 성형 품질을 최적화할 수 있습니다.
JR은 10년 이상 3D프린팅에 종사해 왔습니다. 금속 3D프린팅에 대해 자세히 알아보려면 언제든지 저희에게 연락하십시오.