적층 가공: 알아야 할 사항

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설명

3D 프린팅으로 알려진 적층 제조는 복잡한 구성 요소를 레이어별로 제작하여 정밀도, 효율성 및 다양한 재료 사용을 제공합니다.

콘텐츠

3D 프린팅이라고도 하는 적층제조는 항공우주 및 자동차 산업부터 의료 분야에 이르기까지 다양한 산업에 혁신을 일으키고 있습니다. 적층 제조는 디지털 모델에서 복잡한 부품을 연속적인 재료 층으로 직접 생산할 수 있는 기능을 제공합니다. 큰 블록이나 금형에서 재료를 제거하는 기존 제조 공정과 달리 적층 제조는 재료 손실을 줄이고 생산 시간을 훨씬 단축하면서 더 복잡한 디자인을 만들 수 있습니다.

적층 제조의 주요 기술로는 분말 베드 융합, 직접 에너지 증착, 재료 압출, 바인더 제팅, 광조형 등이 있습니다. 특히 고성능 금속 부품이 필요한 산업 분야에서 더 많이 적용되는 분말 베드 융합은 구형 금속 분말에 가장 많이 의존합니다. 입자 크기 분포, 유동성, 순도 등 분말의 매우 구체적인 특성은 최종 인쇄물의 품질과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

구형 금속 분말

구형금속 분말은 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자빔 용융(EBM)과 같은 적층 제조 공정에 필요합니다. 구형이기 때문에 흐름이 방해받지 않고 균일하고 결함 없는 부품을 만드는 데 필요한 균일한 층 증착이 가능합니다. 가스 원자화, 플라즈마 원자화 또는 플라즈마 회전 전극 공정에서 주로 이러한 분말을 생성합니다. 이러한 모든 공정은 특정 애플리케이션에 사용할 수 있는 다양한 특성을 가진 분말을 생성합니다.

티타늄 합금, 알루미늄 합금, 스테인리스강, 코발트 크롬 합금, 니켈 기반 초합금은 적층 제조에 일반적으로 사용되는 재료입니다. 티타늄과 코발트-크롬 합금은 생체 적합성과 강도로 인해 의료용 임플란트에 광범위하게 사용되고 있으며, 니켈 기반 초합금은 높은 내열성으로 인해 항공우주 부품에 광범위하게 사용되고 있습니다.

적층 제조용 소재 비교표

성공적인 적층 제조를 위해서는 올바른 소재를 선택하는 것이 필수적입니다. 아래는 일반적으로 사용되는 적층 제조 금속의 주요 특성과 일반적인 응용 분야를 강조한 비교표입니다:

재료 유형	강도	부식 저항	무게	응용 분야
티타늄 합금	높음	우수	Light	항공우주, 의료용 임플란트
알루미늄 합금	보통	양호	매우 가벼움	자동차, 항공우주
스테인리스강	높음	우수	무거운	공구, 자동차, 산업용
코발트-크롬 합금	매우 높음	우수	Heavy	의료, 치과용 임플란트
니켈 기반 초합금	매우 높음	양호	Heavy	항공우주, 가스 터빈

이 표는 엔지니어와 설계자가 강도, 내식성, 무게 및 산업별 요구 사항과 같은 특성의 균형을 유지하면서 특정 애플리케이션 요구 사항에 맞는 소재를 선택하는 데 도움이 됩니다. 자세한 내용은 Stanford Advanced Materials (SAM)에서 확인하세요.

적층 제조는 신속한 프로토타이핑, 대량 맞춤화, 시장 출시 기간 단축 등 상당한 이점을 제공합니다. 기존 방식으로는 불가능하거나 경제적으로 실행할 수 없었던 부품을 생산하기 위해 이러한 기술에 의존하는 산업이 점점 더 많아지고 있습니다.

자주 묻는 질문

적층 제조의 이점을 가장 많이 누릴 수 있는 분야는 무엇인가요?

항공우주, 자동차, 의료, 치과 및 방위 산업은 복잡한 맞춤형 부품을 쉽게 제작할 수 있는 적층 제조의 장점으로 인해 가장 큰 이점을 누릴 수 있는 분야입니다.

적층 제조에 다른 금속 분말 대신 구형 금속 분말을 사용하는 이유는 무엇인가요?

구형 금속 분말은 유동성과 패킹 밀도가 우수하여 최종 제품의 균일한 적층과 더 나은 기계적 특성을 보장합니다.

적층 제조에서 흔히 발생하는 문제는 무엇인가요?

재료 선택, 균일한 인쇄 품질, 후처리 요구 사항, 복잡한 디자인의 재현성 등이 일반적인 문제입니다.

적층 제조는 기존 방식에 비해 경제적으로 건전한가요?

적층 제조는 소량 생산, 맞춤형 부품 및 복잡한 형상에는 경제적으로 더 유리할 수 있지만, 재고 부품의 대량 생산에는 잠재적으로 경제성이 떨어질 수 있습니다.

적층 가공을 대량 생산에 사용할 수 있나요?

적층 제조는 프로토타입 제작과 중소규모 생산에 강점을 가지고 있지만, 최근의 혁신으로 인해 부품의 복잡성과 재료 선택에 따라 대규모 생산이 가능해졌습니다.

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저자 소개

Chin Trento

Chin Trento는 일리노이 대학교에서 응용 화학 학사 학위를 받았습니다. 그의 교육적 배경은 다양한 주제에 접근할 수 있는 폭넓은 기반을 제공합니다. 그는 Stanford Advanced Materials(SAM)에서 4년 넘게 첨단 소재 관련 글을 쓰고 있습니다. 이 글을 쓰는 주된 목적은 독자들에게 무료이면서도 양질의 자료를 제공하는 것입니다. 그는 독자들이 발견하는 오타, 오류 또는 의견 차이에 대한 피드백을 환영합니다.

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