적층 제조란 무엇인가요?

설명

적층 제조는 생산에 대한 현대적인 접근 방식입니다. 컴퓨터를 이용한 디자인을 사용하여 레이어별로 물체를 제작합니다. 이 프로세스는 새로운 것은 아니지만 지난 20년 동안 사용이 증가해 왔습니다. 많은 기업이 항공우주, 자동차, 의료 및 소비재 분야의 부품에 이 방법을 사용합니다. 이 방법을 사용하면 낭비를 줄이면서 맞춤형 부품을 빠르게 생산할 수 있습니다.

이 글에서는 적층 제조의 작동 방식과 장점, 그리고 다른 방법과의 차이점에 대해 설명합니다.

적층 제조라고 불리는 이유는 무엇인가요?

적층 제조라는 이름은 부품을 한 번에 한 층씩 조립하는 방식에서 유래했습니다. 이 공정에서는 재료 블록을 자르거나 뚫는 대신 최종 부품이 완성될 때까지 작은 조각 재료를 추가합니다. 많은 표준 생산 방법에서는 큰 조각에서 재료를 제거합니다. 적층 제조에서는 필요한 곳에만 재료를 추가합니다.

이 접근 방식은 낭비를 줄이고 복잡한 모양의 부품을 만드는 데 도움이 됩니다. 이 방법은 특이한 형상이나 내부 구조가 필요할 때 유용합니다. 예를 들어, 이 기술을 통해 내부 격자 지지대가 있는 경량 구조물을 만들 수 있습니다.

적층 제조와 3차원 프린팅

3D 프린팅은 적층 제조의 인기 있는 용어입니다. 두 용어 모두 물체를 층층이 쌓아 올린다는 동일한 개념을 나타냅니다. 최근 몇 년 동안 3D 프린팅은 취미용에서 전문적인 환경으로 옮겨가고 있습니다. 일반적인 사례는 맞춤형 의료용 임플란트 제작입니다. 엔지니어들은 환자의 해부학적 구조에 완벽하게 맞는 부품을 프린트합니다. 같은 아이디어가 자동차 생산에도 사용됩니다. 자동차 부품의 프로토타입을 신속하게 제작하고 대량 생산 전에 테스트를 거칩니다. 이 기술의 친근한 측면은 간단한 3D 프린터로 작은 부품과 예술품을 인쇄하는 가정에서도 볼 수 있습니다.

적층 제조와 기존 제조

전통적인 제조 방식은 종종 감산 공정에 의존합니다. 이러한 공정에서는 큰 블록에서 부품을 조각하거나 밀링합니다. 이러한 전통적인 방식은 많은 원자재를 낭비할 수 있습니다. 적층 제조는 필요한 곳에만 재료를 추가하여 최종 물체를 제작합니다. 정밀도와 재료 효율성이 큰 장점입니다.

기존 방식은 여러 단계와 도구가 필요합니다. 반면 적층 제조는 하나의 기계를 사용하여 한 층씩 제품을 완성합니다. 설계에서 완성품까지 걸리는 시간이 짧을 수 있습니다.

현재 많은 중소기업이 적층 제조를 사용하고 있습니다. 작업장에서 부품을 디자인하고 인쇄한 다음 즉시 테스트할 수 있기 때문입니다.

실제로는 두 가지 방법 모두 제자리를 차지하고 있습니다. 모양이 균일한 대량 생산 제품의 경우 기존 방식이 비용 효율적일 수 있습니다. 맞춤형 또는 복잡한 부품의 경우 적층 제조가 유리합니다.

적층 제조 재료

적층 제조에는 다양한 재료가 사용됩니다.

플라스틱이 가장 일반적입니다. 플라스틱은 가볍고 작업하기 쉽습니다. 플라스틱은 프로토타입 제작에 적합합니다. 금속도 인기가 있습니다.

항공우주 및 자동차 분야에서는 티타늄과 강철과 같은 금속이 자주 사용됩니다. 대표적인 예로 가볍고 튼튼한 금속 부품을 프린트하는 항공 산업을 들 수 있습니다.

세라믹은 현재 특수한 환경에서 사용되는 또 다른 재료 그룹입니다. 세라믹은 높은 내열성이 필요할 때 사용됩니다. 바이오 소재도 적층 제조에 활용되고 있습니다. 일부 의료 연구자들은 조직 스캐폴드를 프린트하기 위해 바이오 소재를 사용합니다.

각 재료에는 고유한 특성이 있습니다. 예를 들어 금속은 융합을 위해 높은 온도가 필요한 경우가 많습니다. 플라스틱은 일반적으로 낮은 온도에서 녹습니다. 이러한 차이 때문에 특수 기계와 공정 중 세심한 제어가 필요합니다.

더 읽어보기: 적층 제조와 기존 제조의 차이점

적층 제조 공정의 유형

적층 제조 공정에는 여러 가지 유형이 있으며, 각 공정마다 고유한 강점과 응용 분야가 있습니다. 이러한 프로세스에는 다음이 포함됩니다:

• 용융 증착 모델링(FDM): 가장 널리 사용되는 방법 중 하나로, 가열된 노즐을 통해 열가소성 필라멘트를 압출하는 방식입니다. 일반적으로 프로토타입 제작 및 저비용 부품 생산에 사용됩니다.
• 선택적 레이저 소결(SLS): 이 공정에서는 레이저를 사용하여 분말 재료(일반적으로 플라스틱 또는 금속)를 소결하여 견고한 구조를 만듭니다. SLS는 복잡하고 내구성이 뛰어난 부품을 제작하는 데 이상적입니다.
• 광조형(SLA): SLA는 레이저를 사용하여 액체 수지를 경화시켜 층별로 고형화합니다. 이 공정은 정밀도가 높은 것으로 알려져 있으며 치과 및 보석 산업에서 자주 사용됩니다.
• 직접 금속 레이저 소결(DMLS): 이 방법은 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말을 고체 부품으로 융합하는 방법입니다. 일반적으로 고강도 금속 부품이 필요한 산업에서 사용됩니다.
• 바인더 분사: 이 공정에서는 액체 바인더를 분말 소재에 선택적으로 증착한 다음 가열하여 고체 부품을 형성합니다. 금속, 모래 및 세라믹에 사용됩니다.

결론

적층 제조는 부품 제작 방식을 변화시켰습니다. 적층 제조라는 이름은 이 공정에 사용되는 레이어별 제작 방식에서 유래했습니다. 현재 많은 산업 분야에서 이 기술을 사용하여 시간과 비용을 절감하고 있습니다. 사용되는 재료는 단순한 플라스틱부터 고급 금속과 세라믹까지 다양합니다. 용융 증착 모델링, 선택적 레이저 소결 등 각 공정은 특정 요구 사항을 충족합니다. 이 분야는 계속 성장하고 있습니다.

자주 묻는 질문

F: 적층 제조란 무엇인가요?
Q: 적층 제조는 컴퓨터 설계를 기반으로 한 층씩 물체를 제작하는 프로세스입니다.

F: 적층 제조에 금속을 사용할 수 있나요?
Q: 예, 티타늄과 강철과 같은 금속은 종종 이러한 프로세스로 인쇄됩니다.

F: 적층 제조 부품은 기존 부품과 어떻게 다른가요?
Q: 정확한 재료 배치를 통해 낭비를 줄이고 복잡한 모양을 구현할 수 있습니다.