적층 제조의 7가지 범주

설명

일반적으로 3D 프린팅이라고도 하는 적층제조(AM)는 디지털 모델에서 레이어별로 물체를 만드는 것입니다. 이 기술은 다양한 분야에서 신속한 프로토타입 제작과 맞춤형 생산을 가능하게 하여 산업에 혁신을 가져왔습니다. 이 프로세스는 7가지 주요 카테고리로 나뉘며, 각 카테고리마다 고유한 방법과 장점이 있습니다. 이러한 범주에는 VAT 광중합, 재료 분사, 바인더 분사, 재료 압출, 분말 베드 융합, 시트 적층 및 지향성 에너지 증착이 포함됩니다.

VAT 광중합

VAT 광 중합은 자외선(UV) 광선을 사용하여 액체 수지를 경화시켜 층별로 고체로 만드는 인기 있는 3D 프린팅 기술입니다. 이 방법은 프로젝터 또는 레이저를 통해 자외선에 선택적으로 노출되는 액체 광중합체 수지가 담긴 통을 사용합니다. 이 과정은 얇은 레진 층을 만든 다음 UV 광원에 의해 경화된 다음 다음 층을 위한 공간을 만들기 위해 빌드 플랫폼을 낮추는 것으로 시작됩니다. 이 과정은 모델이 완성될 때까지 계속됩니다.
이 카테고리는 고해상도와 세밀한 디테일이 필수인 보석, 치과용, 프로토타이핑과 같은 산업에서 일반적으로 사용됩니다.

재료 분사

재료 분사 방식은 잉크젯 인쇄와 유사하지만 증착 시 고형화되는 재료를 사용합니다. 이 프로세스에서는 일반적으로 포토폴리머와 같은 작은 재료 방울이 여러 개의 프린트 헤드에서 제작 표면에 분사됩니다. 각 재료 층은 자외선을 사용하여 경화되어 이전 층과 결합됩니다.
재료 분사는 높은 정밀도를 제공하며 복잡한 디테일과 매끄러운 마감 처리로 프로토타입, 금형 및 모델을 제작하는 데 자주 사용됩니다. 또한 이 카테고리는 여러 재료를 동시에 사용할 수 있으므로 여러 재료로 구성된 부품을 제작할 수 있습니다.

바인더 제팅

바인더 젯팅은 파우더 기반 3D 프린팅 방법으로, 바인더를 사용하여 파우더 재료 입자를 한 층씩 융합하는 방식입니다. 프린트 헤드는 파우더 베드 표면에 액체 바인더를 선택적으로 증착합니다. 바인더는 파우더 입자를 서로 접착시켜 고체 층을 형성합니다. 각 레이어가 인쇄된 후 빌드 플랫폼이 아래로 이동하고 더 많은 파우더가 레이어 위에 퍼집니다.
이 기술은 일반적으로 금속, 모래 또는 세라믹 파우더에 사용됩니다. 바인더 제팅은 크고 복잡한 형상을 만들 수 있기 때문에 모래 주조 주형, 금속 부품 생산 및 건축 모델과 같은 응용 분야에서 자주 사용됩니다.

재료 압출

재료 압출은 가장 널리 알려진 3D 프린팅 방법 중 하나로, FDM(용융 증착 모델링)과 같은 기술로 대중화되었습니다. 이 방법은 가열된 노즐을 통해 열가소성 플라스틱과 같은 재료 필라멘트를 압출하는 방식입니다. 재료는 한 층씩 증착되며, 각 층은 냉각 및 경화되면서 그 아래 층과 결합합니다.
재료 압출은 자동차, 소비재, 항공우주와 같은 산업에서 널리 사용됩니다. 사용 편의성, 경제성, ABS 및 PLA와 같은 플라스틱을 포함한 다양한 재료를 사용할 수 있는 것으로 잘 알려져 있습니다.

파우더 베드 퓨전

파우더 베드 퓨전(PBF) 은 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 재료 베드에서 파우더 입자를 선택적으로 녹여 융합하는 방법입니다. 이 프로세스에는 빌드 플랫폼 전체에 얇은 파우더 층을 펼친 다음 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 디지털 디자인에 따라 특정 위치에서 파우더를 융합하는 과정이 포함됩니다.
PBF는 스테인리스 스틸, 티타늄 또는 알루미늄과 같은 금속 분말에 가장 일반적으로 사용되며 매우 복잡하고 기능적인 부품을 제작하는 데 이상적입니다. 이 방법은 강도와 내구성 등의 재료 특성으로 인해 항공우주, 의료 기기, 툴링과 같은 산업에 특히 유용합니다.

더 읽어보기: 적층 제조(AM) 및 파우더 베드 퓨전(PBD)

시트 라미네이션

시트 라미네이션은 종이 또는 금속과 같은 얇은 소재 시트를 함께 적층하고 각 레이어마다 모양에 맞게 절단하는 3D 프린팅 기술입니다. 시트는 접착제 또는 열을 사용하여 접착되며, 절단 공정에는 일반적으로 레이저 또는 기계적 수단을 사용하여 각 층의 모양을 정의합니다.
이 카테고리는 특히 종이 또는 복합 재료와 함께 사용할 때 비용 효율성과 속도가 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 시트 라미네이션은 일반적으로 모델 및 프로토타입 제작과 특정 항공우주 및 자동차 애플리케이션에 사용됩니다.

지향성 에너지 증착

지향성 에너지 증착(DED)은 레이저 또는 전자 빔과 같은 집중된 열 에너지를 사용하여 재료 공급 원료(일반적으로 분말 또는 와이어 형태)를 녹여 표면에 증착하는 적층 제조 기술입니다. 재료는 냉각되면 고형화되어 물체를 한 층씩 쌓아 올립니다.
DED는 금속 부품의 수리 및 유지 보수에 자주 사용되며 항공우주, 방위, 툴링과 같은 산업에서 크고 복잡한 부품을 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 다양한 금속 합금으로 작업할 수 있는 유연성 덕분에 재료의 성능이 중요한 분야에 이상적입니다.

표: 적층 제조의 7가지 범주 비교

더 많은 응용 분야와 관련 제품을 확인하려면 Stanford Advanced Materials (SAM)를 확인하세요 .

자주 묻는 질문

VAT 광중합과 재료 분사의 차이점은 무엇인가요?
VAT 광중합은 UV 광원을 사용하여 액체 수지를 경화하는 반면, 재료 분사 방식은 광중합 재료 방울을 분사하여 자외선으로 경화합니다.

재료 압출은 금속과 함께 사용할 수 있나요?
재료 압출은 주로 열가소성 재료에 사용되지만 특수 시스템에서 금속 복합 재료와도 사용할 수 있습니다.

바인더 제팅이 금속 부품에 적합한 이유는 무엇인가요?
바인더 제팅을 사용하면 금속 분말을 사용하여 복잡한 금속 부품을 만들 수 있으며, 이를 소결하여 강도를 높일 수 있으므로 금속 제조에 이상적입니다.

파우더 베드 퓨전이 항공우주 분야에서 인기 있는 이유는 무엇인가요?
파우더 베드 퓨전을 사용하면 고강도의 복잡한 금속 부품을 제작할 수 있어 항공우주 분야의 엄격한 요구 사항에 이상적입니다.

금속 수리에서 지향성 에너지 증착의 장점은 무엇인가요?
지향성 에너지 증착은 재료를 정밀하게 용융하고 첨가하여 금속 부품을 국소적으로 수리할 수 있어 항공우주 및 기타 고성능 산업에서 수리에 효과적입니다.