요즘 산업 공정 중에 많이 쓰이는 3D 프린팅 들어보셨나요? 3D 프린팅이란 디지털로 설계된 도면을 바탕으로 3D 물체를 제작하는 공정입니다. 3D 프린팅을 적층 가공이라고도 하는데, 이는 일반적으로 얇은 금속을 하나씩 쌓아가는 공정이 진행되기 때문입니다. 적층 제조 장치로 금속 부품을 만드는 방법은 간접 방식과 직접 방식으로 나뉩니다. 직접 방식은 금속 분말 또는 와이어를 사용하여 에너지로 용융하여 적층하는 방식이고, 간접 방식은 패턴을 대체하거나 몰드를 제조하여 액체 금속을 주입하는 기술입니다. 이런 3D 프린팅 기술로 금속 제품을 만들 수 있다는 거 알고 계셨나요? 저도 간단하게 디자인된 제품을 플라스틱과 같은 제형으로 인쇄하는 것은 보았습니다만, 금속으로 인쇄하는 것은 얼마 전에 알았습니다. 이번 주제는 이렇게 베일에 싸여 있는 금속 프린팅 기술에 대해 알아보겠습니다! 요즘 산업 공정 중에 많이 쓰이는 3D 프린팅 들어보셨나요? 3D 프린팅이란 디지털로 설계된 도면을 바탕으로 3D 물체를 제작하는 공정입니다. 3D 프린팅을 적층 가공이라고도 하는데, 이는 일반적으로 얇은 금속을 하나씩 쌓아가는 공정이 진행되기 때문입니다. 적층 제조 장치로 금속 부품을 만드는 방법은 간접 방식과 직접 방식으로 나뉩니다. 직접 방식은 금속 분말 또는 와이어를 사용하여 에너지로 용융하여 적층하는 방식이고, 간접 방식은 패턴을 대체하거나 몰드를 제조하여 액체 금속을 주입하는 기술입니다. 이런 3D 프린팅 기술로 금속 제품을 만들 수 있다는 거 알고 계셨나요? 저도 간단하게 디자인된 제품을 플라스틱과 같은 제형으로 인쇄하는 것은 보았습니다만, 금속으로 인쇄하는 것은 얼마 전에 알았습니다. 이번 주제는 이렇게 베일에 싸여 있는 금속 프린팅 기술에 대해 알아보겠습니다!
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3D프린팅 제조기술, 먼저 위의 3D프린팅의 직접방식과 간접방식 기술에 대해 알아보겠습니다. 직접 방식에는 PBF와 DED가 존재하지만 세계적으로 PBF 방식을 많이 사용합니다. PBF 방식은 분말공급장치로 분말층을 깔고 설계도면에 따라 에너지를 선택적으로 조사한 후 한 층씩 쌓아가는 방식입니다. 간접 방식에는 SLA, DLP, Binder Jetting이 존재합니다. 패턴 적층 제조 기술에는 Binder Jetting, 치과용이나 쥬얼리 산업에서는 DLP, 중형 사이즈 정도의 부품에서는 SLA가 사용됩니다. 3D프린팅 제조기술, 먼저 위의 3D프린팅의 직접방식과 간접방식 기술에 대해 알아보겠습니다. 직접 방식에는 PBF와 DED가 존재하지만 세계적으로 PBF 방식을 많이 사용합니다. PBF 방식은 분말공급장치로 분말층을 깔고 설계도면에 따라 에너지를 선택적으로 조사한 후 한 층씩 쌓아가는 방식입니다. 간접 방식에는 SLA, DLP, Binder Jetting이 존재합니다. 패턴 적층 제조 기술에는 Binder Jetting, 치과용이나 쥬얼리 산업에서는 DLP, 중형 사이즈 정도의 부품에서는 SLA가 사용됩니다.
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적층 제조용 금속 분말은 Atomisation(미립자화)으로 제조됩니다. 3D 프린팅 기술은 강한 출력의 레이저를 사용하여 초박막층에 분말 입자를 용융시키기 때문에 입자의 원활한 흐름과 조밀한 응집, 그리고 궁극적으로 성공적인 분말 소결을 위해 분말의 품질은 중요합니다. 대부분의 금속 분말은 일반 가스 Atomisation으로 제조되며, 그 외의 금속은 EIGA 방식을 사용합니다. EIFA 방식은 티타늄처럼 용해가 어렵고 용탕의 반응성이 높아 도가니에 넣기 어려운 금속 분말을 생산하기에 적합합니다. 최근 분말 개발 연구의 관건은 원하는 분말 크기로 제품을 생산하여 생산력을 확보하고 품질은 일정하게 유지하며 저가의 분말을 제조하는 데 있습니다. 3D프린팅 금속제작과 분말소재 적층 제조용 금속 분말은 Atomisation(미립자화)으로 제조됩니다. 3D 프린팅 기술은 강한 출력의 레이저를 사용하여 초박막층에 분말 입자를 용융시키기 때문에 입자의 원활한 흐름과 조밀한 응집, 그리고 궁극적으로 성공적인 분말 소결을 위해 분말의 품질은 중요합니다. 대부분의 금속 분말은 일반 가스 Atomisation으로 제조되며, 그 외의 금속은 EIGA 방식을 사용합니다. EIFA 방식은 티타늄처럼 용해가 어렵고 용탕의 반응성이 높아 도가니에 넣기 어려운 금속 분말을 생산하기에 적합합니다. 최근 분말 개발 연구의 관건은 원하는 분말 크기로 제품을 생산하여 생산력을 확보하고 품질은 일정하게 유지하며 저가의 분말을 제조하는 데 있습니다. 3D프린팅 금속제작과 분말소재
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3D프린팅 기술의 발전 금속 3D프린팅 기술이 발달하기 위해서는 적층 속도를 증가시키고 대형화된 장비 개발이 중요합니다. 다양한 소재를 이용하여 제품 생산이 가능한 장비 개발이 요구되며, 이를 통한 적층이 가능한 복합 소재 장비 개발도 요구됩니다. 제조 단가 인하와 호환성 향상을 위해 장비와 분말에 대한 국제 표준 역량을 강화해야 합니다. 분말 제조 단가를 낮추고 적층 제조에 적합한 맞춤형 합금 개발부터 기능성을 부여하는 특수목적용 맞춤형 분말을 개발하는 연구가 이루어져야 합니다. 적층 제조 기술은 부품 수를 줄이고 기능성과 고강성을 겸비한 부품에 적용해야 의미가 있기 때문에 경량 및 통합 설계 기술 개발이 이루어져야 그 기능을 수행할 수 있을 것입니다. 지금까지 금속 3D 프린팅 기술에 대한 전반적인 것을 알아봤습니다. 지금은 금속 3D프린팅에 대한 대중의 관심이 적지만 점차 3D프린팅이 산업의 중추로 떠오르면서 업계에서는 3D프린팅 기술 개발에 집중하고 있기 때문에 미리 들여다보는 것도 나쁘지 않을 것 같아서 이번 달 기사에서 금속 3D프린팅을 가져왔습니다! 도움이 되셨으면 좋겠습니다. 다음 달에는 세라믹 3D 프리팅 기술과 복합재로 3D 프린팅 기술에 대해 알아보겠습니다. 감사합니다。 3D프린팅 기술의 발전 금속 3D프린팅 기술이 발달하기 위해서는 적층 속도를 증가시키고 대형화된 장비 개발이 중요합니다. 다양한 소재를 이용하여 제품 생산이 가능한 장비 개발이 요구되며, 이를 통한 적층이 가능한 복합 소재 장비 개발도 요구됩니다. 제조 단가 인하와 호환성 향상을 위해 장비와 분말에 대한 국제 표준 역량을 강화해야 합니다. 분말 제조 단가를 낮추고 적층 제조에 적합한 맞춤형 합금 개발부터 기능성을 부여하는 특수목적용 맞춤형 분말을 개발하는 연구가 이루어져야 합니다. 적층 제조 기술은 부품 수를 줄이고 기능성과 고강성을 겸비한 부품에 적용해야 의미가 있기 때문에 경량 및 통합 설계 기술 개발이 이루어져야 그 기능을 수행할 수 있을 것입니다. 지금까지 금속 3D 프린팅 기술에 대한 전반적인 것을 알아봤습니다. 지금은 금속 3D프린팅에 대한 대중의 관심이 적지만 점차 3D프린팅이 산업의 중추로 떠오르면서 업계에서는 3D프린팅 기술 개발에 집중하고 있기 때문에 미리 들여다보는 것도 나쁘지 않을 것 같아서 이번 달 기사에서 금속 3D프린팅을 가져왔습니다! 도움이 되셨으면 좋겠습니다. 다음 달에는 세라믹 3D 프리팅 기술과 복합재로 3D 프린팅 기술에 대해 알아보겠습니다. 감사합니다。
※ 참고자료 및 출처 1. 최윤섭 헬스케어 이노베이션 “3D프린터가 맞춤의료에 가져온 파괴적 혁신” 2.지디넷코리아 “미국재료시험협회, 영국과 금속적층 제조표준 개발” 3.티타늄 Ti 회사 홈페이지 기술정보 4.YTN “5배 빠르게 2배 정밀금속 3D프린터 개발한다” ※ 참고자료 및 출처 1. 최윤섭 헬스케어 이노베이션 “3D프린터가 맞춤의료에 가져온 파괴적 혁신” 2.지디넷코리아 “미국재료시험협회, 영국과 금속적층 제조표준 개발” 3.티타늄 Ti 회사 홈페이지 기술정보 4.YTN “5배 빠르게 2배 정밀금속 3D프린터 개발한다”