적층 제조에는 어떤 유형이 있나요?

저자에 관하여

저는 클라이브이고, RM에서 수석 제조 엔지니어로 일하고 있습니다. 15년 넘게 컴퓨터 화면의 디자인을 물리적 현실로 구현하는 최전선에 서 있었습니다. 기술의 변화를 지켜보았지만, 적층 제조(AM)만큼 우리의 업무에 혁명을 가져온 것은 없었습니다. 문제는 "AM" 또는 “3D 프린팅” 하나의 단일한 개념이 아닙니다. 7가지의 서로 다른 공식 기술로 이루어진 집합체이며, 각각 고유한 언어, 재료, 그리고 초능력을 가지고 있습니다. 잘못된 것을 선택하는 것은 마치 나무 나사못으로 마천루를 짓는 것과 같습니다. 재앙으로 가는 지름길입니다. 이 가이드는 AM의 언어를 유창하게 구사할 수 있도록 도와드리므로, 언제나 올바른 판단을 내릴 수 있습니다.

RM의 전문성

RM은 단순한 벤더가 아닙니다. 풀스택 제조 파트너입니다. 저희 시설에는 전통적인 CNC 밀링 머신 및 선반뿐만 아니라 최첨단 적층 제조도 가능합니다. 다양한 AM 기술을 갖춘 저희 연구소는 단순히 부품을 인쇄하는 데 그치지 않습니다. 고객과 협의하여 쾌속 프로토타입, 복잡한 항공우주 부품, 맞춤형 의료 임플란트 등 고객의 특정 용도에 맞는 최적의 공정을 선택합니다. 이 가이드는 수천 시간의 실무 경험, 성공 사례, 그리고 어렵게 얻은 교훈을 바탕으로 제작되었습니다.

첫째, 적층 제조란 무엇입니까? (공식 정의)

7가지 유형에 대해 이야기하기 전에, 먼저 확실한 정의가 필요합니다.

적층 제조(AM) 디지털 파일에서 재료를 층층이 쌓아 3차원 물체를 만드는 모든 프로세스를 일컫는 공식 산업 표준 용어입니다.

다음과 같이 생각하십시오.

• 삭감 제조(전통적): 단단한 금속 블록으로 시작하거나 플라스틱으로 모든 것을 조각하다 의견을 듣고 싶습니다. 하지 마치 조각가가 대리석으로 조각상을 조각하는 것처럼. CNC 밀링 머신의 작동 원리는 이렇습니다.
• 적층 가공(3D 프린팅): 아무것도 없이 시작해서 쌓아 올리세요 만 마치 레고 블록으로 복잡한 구조물을 만드는 것처럼 필요한 것을 층층이 쌓아 올리는 것이죠.

이러한 근본적인 차이로 인해 AM은 기존 방식으로는 물리적으로 불가능한 엄청나게 복잡한 기하학적 구조, 중공 부품 및 내부 격자 구조를 만들어낼 수 있습니다.

"공식" 7가지 유형: ASTM/ISO 52900 표준

그렇다면 이 일곱 가지 유형은 어디에서 유래하는 것일까요? 이 유형들은 그저 임의적인 범주가 아닙니다. ASTM F42 / ISO 52900 AM 공정 분류의 글로벌 표준인 표준입니다. 모든 진지한 제조업체나 엔지니어는 이 표준에 따라 작업합니다.

이 일곱 가지 범주를 아는 것은 드라이버, 렌치, 망치의 차이를 아는 것과 같습니다. 모두 도구이지만, 서로 바꿔 쓸 수는 없습니다. 가장 일반적인 것부터 시작하여 자세히 살펴보겠습니다.

유형 1: 재료 압출(프로토타입 제작의 주력)

무엇이다 : "3D 프린팅"이라는 말을 들으면 대부분의 사람들이 떠올리는 과정입니다. 열가소성 필라멘트(플라스틱 와이어 스풀)를 가열하여 녹인 후 작은 노즐을 통해 압출하여 한 겹씩 물체의 형태를 만듭니다. 각 겹이 식고 융합되어 견고한 부품을 형성합니다.

클라이브의 비유: 컴퓨터로 제어되는 정밀한 열 접착총으로 맨 처음부터 물체를 만드는 것을 상상해보세요.

일반적인 약어:

• FDM(융합 증착 모델링): 이는 이를 발명한 회사인 Stratasys의 등록상표입니다.
• FFF(융합 필라멘트 제조): 동일한 프로세스에 대한 오픈소스 용어입니다.

일반적인 재료:

• PLA(폴리유산): 인쇄하기 쉽고, 부서지기 쉬우며, 시각적 모델에 좋습니다.
• ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌): 더 강하고, 더 내구성이 뛰어납니다(레고는 ABS로 만들어졌습니다).
• PETG(폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜): 식품에 안전하고 내구성이 좋은 중간적 입장입니다.
• 고성능 폴리머: PEEK, Ultem(항공우주 및 의료용).

주요 강점:

• 저렴한 비용 : 가장 저렴하고 접근하기 쉬운 AM 형태입니다.
• 속도 : 초기 단계의 프로토타입을 빠르게 제작하는 데 매우 좋습니다.
• 재료의 다양성: 다양한 특성을 지닌 다양한 플라스틱이 판매됩니다.

주요 약점:

• 보이는 레이어 선: The 표면 마무리 매끄럽지 않습니다.
• 이방성 강도: 부품은 층 사이(Z축)에서 XY 평면을 따라가는 것보다 약합니다.

주요 사용 사례: 신속한 프로토타입 제작, 지그 및 고정 장치 제작, 취미용 모델.

유형 2: Vat 광중합(세부 사항의 마스터)

무엇이다 : 이 공정은 액상 포토폴리머 레진이 담긴 통(또는 탱크)을 사용합니다. 자외선 광원(레이저 또는 디지털 프로젝터)이 레진을 층층이 선택적으로 경화시킵니다. 한 층이 경화되면, 빌드 플랫폼이 약간 움직여 새로운 액상 레진 층이 유입되고, 이 과정이 반복됩니다.

클라이브의 비유: 마치 액체 웅덩이에서 어떤 물체가 마법처럼 꺼내져 나오며, 나오면서 고체화되는 것 같습니다.

일반적인 약어:

• SLA(스테레오리소그래피): UV 레이저를 사용하여 층의 모양을 추적합니다.
• DLP(디지털 광 처리): 디지털 프로젝터를 사용하여 전체 레이어의 이미지를 한 번에 플래시하므로 SLA보다 빠릅니다.

일반적인 재료:

• 표준 수지: 일반적인 용도의 프로토타입 제작용.
• 견고하고 내구성이 뛰어난 수지: ABS 또는 폴리프로필렌의 특성을 모방합니다.
• 캐스팅 가능한 수지: 보석이나 치과용 제품을 만드는 틀을 만드는 데 사용됩니다(깨끗하게 타서 없어집니다).
• 생체적합성 수지: 럭셔리 의료 및 치과 기기.

주요 강점:

• 놀라운 디테일: 매우 미세한 특징과 매우 매끄러운 부품을 생산할 수 있습니다. 표면 마무리, 프린터에서 바로 인쇄 가능.
• 등방성 특성: 부품은 일반적으로 모든 방향에서 강합니다.

주요 약점:

• 재료 특성 : 수지는 부서지기 쉽고 장시간 자외선에 노출되면 분해됩니다.
• 지저분한 후처리: 부품을 용매로 세척한 다음 UV 챔버에서 후경화해야 합니다.

주요 사용 사례: 고성능 프로토타입, 치과 및 보석 몰드, 미니어처 피규어 등 세부 사항이 매우 중요한 모든 용도에 적합합니다.

유형 3: 파우더 베드 퓨전(산업용 발전소)

무엇이다 : 이것이 바로 적층 제조가 시작되는 곳입니다. 정말 심각합니다. 파우더 베드 퓨전(PBF)은 미세한 파우더(폴리머 또는 금속)를 매우 얇은 층으로 빌드 플랫폼에 펴 바르는 방식으로 작동합니다. 고출력 에너지원(일반적으로 레이저 또는 전자 빔)이 파우더 입자를 선택적으로 녹이거나 소결시켜 부품의 단면 모양을 추적합니다. 그런 다음 플랫폼이 내려오고 새로운 파우더 층이 펼쳐지며, 이 과정은 부품 전체가 소결되지 않은 단단한 파우더 블록에 둘러싸일 때까지 반복됩니다.

클라이브의 비유: 마치 모래 위에 돋보기와 태양을 이용해 모양을 그리면서 모래알들을 하나로 합치는 것과 같습니다. 그런 다음 얇은 모래 층을 한 겹 더 덧대고 이를 반복하며 모래상자 안에 원하는 모양을 만들어 나갑니다.

PBF는 여러분이 꼭 알아야 할 몇 가지 중요한 하위 유형이 포함된 광범위한 범주입니다.

• SLS(선택적 레이저 소결): 이입니다 중합체CO2 레이저는 열가소성 파우더(나일론 등)를 입자들이 서로 융합할 정도로 가열합니다. SLS의 가장 큰 장점은 주변의 미소결 파우더가 자연적인 지지 구조 역할을 하여 별도의 지지 구조 없이도 매우 복잡하고 자유롭게 움직이는 형상을 구현할 수 있다는 것입니다.
• DMLS(직접 금속 레이저 소결) 및 SLM(선택적 레이저 용융): 이것들은 다음을 위한 것입니다 금속고출력 파이버 레이저를 사용하여 완전히 녹다 미세한 금속 분말(예: 스테인리스 강, 알루미늄 또는 티타늄). 종종 혼용되지만, SLM은 분말을 액체로 완전히 녹이는 반면 DMLS는 분자 수준에서 소결합니다. 최종 결과물은 완전히 조밀하고 견고한 금속 부품입니다. SLS와 달리 금속 PBF 공정은 부품을 빌드 플레이트에 고정하기 위해 광범위한 지지 구조가 필요합니다. 열 관리 스트레스.
• EBM(전자빔 용융): 또한 금속하지만 레이저 대신 진공 상태에서 강력한 전자빔을 사용합니다. 고온에서 작동하여 내부 응력을 완화하는 데 도움이 되므로 항공우주 및 의료용 임플란트에 사용되는 티타늄 합금과 같은 고성능 소재에 이상적입니다.

일반적인 재료:

• 폴리머(SLS): 나일론(PA11, PA12), TPU(유연한 고무와 같은 소재).
• 금속(DMLS/SLM/EBM): 알류미늄, 스테인리스 강, 티타늄, 인코넬(초합금), 코발트 크롬.

주요 강점:

• 우수한 기계적 성질: 최종 사용 분야에 적합한 견고하고 기능적인 부품을 생산합니다. 금속 부품은 주조 부품의 강도에 필적하거나 심지어 능가할 수 있습니다.
• 디자인의 자유: 복잡한 내부 채널, 격자 구조, 통합 조립체를 만드는 능력은 타의 추종을 불허합니다.
• 재료 다양성: 다양한 견고한 엔지니어링 폴리머와 금속도 사용 가능합니다.

주요 약점:

• 매우 높은 비용: 기계, 재료, 필요한 후처리 과정 등으로 인해 이 공정은 가장 비용이 많이 드는 AM 공정 중 하나입니다.
• 광범위한 후처리: 부품은 분말 케이크에서 파쇄하고, 분말을 제거해야 하며(종종 비드 블라스팅을 통해), 금속의 경우 열처리(응력 제거)를 거쳐 빌드 플레이트에서 제거해야 합니다. 표면 마감 처리가 필요한 경우가 많습니다.
• 더 느린 빌드 속도: 여러 겹으로 쌓는 과정은 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

주요 사용 사례: 기능적 프로토타입, 복잡한 최종 사용 부품, 의료용 임플란트, 항공우주 부품, 적응형 냉각 채널 사출 금형.

유형 4: 바인더 제팅(속도와 규모의 마스터)

무엇이다 : 바인더 제팅은 분말 층을 사용한다는 점에서 PBF와 유사합니다. 하지만 레이저나 전자빔을 사용하여 분말을 용융하는 대신, 산업용 프린트 헤드(일반 2D 잉크젯 프린터와 유사)를 사용하여 액체 결합제("접착제")를 분말에 선택적으로 도포하여 입자들을 서로 붙입니다. 이 바인더에 의해 결합된 분말을 층층이 쌓아 물체를 형성합니다.

클라이브의 비유: 2D 잉크젯 프린터를 상상해보세요. 하지만 종이에 잉크로 인쇄하는 대신, 미세한 먼지 위에 접착제로 한 층씩 인쇄하는 셈입니다.

일반적인 재료:

• 모래: 금속 주조 산업에서 크고 복잡한 금형과 코어를 만드는 데 사용됩니다.
• 궤조: 스테인리스 스틸, 인코넬. 생산된 부품은 깨지기 쉬운 "녹색 상태"이므로 2차 가공을 거쳐야 합니다.
• 석고: 풀컬러, 사실적인 모델과 건축 모형을 제작하는 데 사용됩니다.

주요 강점:

• 속도 및 확장성: 바인더 제팅은 가장 빠른 AM 기술 중 하나로, 프린트 헤드가 레이저가 경로를 추적하는 것보다 훨씬 빠르게 바인더를 증착할 수 있습니다. 따라서 대량 생산에 이상적입니다.
• 지지 구조 없음: SLS와 마찬가지로 주변 파우더가 부품을 지지합니다.
• 저렴한 비용(녹색 부분): 초기 인쇄 과정은 PBF에 비해 비교적 저렴합니다.

주요 약점:

• 금속에 필요한 후처리: 이것이 중요한 균형점입니다. 금속 부품이 프린터에서 나옵니다. 깨지기 쉬운 "녹색 상태"로 만듭니다. 그런 다음 경화 후 고온 용광로에 넣어 금속 입자를 소결시켜 부품의 수축을 유발합니다. 이후 완전한 밀도를 얻기 위해 청동과 같은 다른 금속을 함침시키는 경우가 많습니다. 이러한 다단계 공정은 시간, 비용, 그리고 복잡성을 증가시킵니다.
• 낮은 기계적 특성: 후처리 과정을 거친 후에도 바인더젯으로 제조된 금속 부품은 일반적으로 PBF 부품과 동일한 밀도나 강도를 갖지 않습니다.

주요 사용 사례: 주조 공장용 모래주조 금형, 대량 생산용 저가 금속 부품, 풀컬러 건축 및 제품 모델.

실제 사례 연구: 올바른 AM 프로세스 선택

이를 구체적으로 설명하기 위해, RM에서 진행한 최근 프로젝트를 소개해드리겠습니다.

클라이언트 : 차세대 드론을 설계하는 항공우주 스타트업.

도전 과제 : 그들은 특수 센서를 위한 맞춤형 장착 브래킷이 필요했습니다. 브래킷은 엄청나게 커야 했습니다. 경량의 뿐만 아니라 강하고 뻣뻣하다 높은 진동 비행 조건을 견딜 수 있을 만큼 충분히 설계되었습니다. 초기 설계는 CNC 가공, 너무 무겁고 부피가 컸습니다.

당사의 분석 및 프로세스 선택: 이는 "AM 우선" 사고방식에 완벽한 적용 사례였습니다. 7가지 유형을 기반으로 옵션을 평가한 방법은 다음과 같습니다.

1. 초기 프로토타입(기하학 및 적합성 검사):
   • 우리의 선택: 유형 1 – 재료 밀어 냄 (FDM).
   • 이유 : 실제 드론 프레임에 브래킷이 잘 맞고 장착 지점이 잘 맞는지 확인해야 했습니다. PETG 소재로 단 몇 시간 만에 50달러도 안 되는 비용으로 출력했습니다. 고객은 직접 들고 테스트하고, 약간의 디자인 수정을 할 수 있었습니다. 부품 자체에는 기능적인 강도가 없었지만, 이 단계에서는 강도가 필요하지 않았습니다.
2. 최종 비행 준비 부분 평가:
   • 옵션 A: 유형 2 – Vat 광중합(SLA): 즉시 거부했습니다. 디테일은 훌륭하지만, 표준 레진은 너무 부서지기 쉬워 진동에 의해 파손될 가능성이 높습니다.
   • 옵션 B: 유형 3 – 분말 침대 융합(DMLS): 우리는 이것을 가장 강력한 경쟁자로 확인했습니다. 우리는 고객에게 브래킷을 재설계하도록 조언했습니다. 토폴로지 최적화 소프트웨어—중요하지 않은 부분의 재료를 제거하여 강도 대비 무게에 최적화된 유기적이고 골격적인 구조를 만드는 AI 도구입니다. 이 디자인은 기계로 가공하는 것은 불가능합니다. 티타늄(Ti64)이는 항공우주 응용 분야의 황금 표준입니다.
   • 옵션 C: 유형 4 – 바인더 제트(금속): 우리는 이 제안을 고려했지만, 이 특정 용도에는 적합하지 않다고 판단하여 거부했습니다. 다단계 후처리 공정과 이로 인한 부품 밀도 저하가 항공우주 산업의 엄격한 신뢰성 및 인증 요건을 충족하지 못했습니다.

해결 방법 :
클라이언트는 토폴로지 최적화 설계를 승인했습니다. 우리는 다음을 사용하여 최종 브래킷을 제작했습니다. 유형 3: DMLS 티타늄 파우더를 첨가했습니다. 마지막 부분은 45 % 더 가벼움 원래 기계로 가공한 디자인보다 20% 더 단단함모든 진동 및 하중 테스트를 통과하여 고객에게 적층 제조의 올바른 적용으로만 가능한 뛰어난 엔지니어링을 통해 경쟁 우위를 제공했습니다.

유형 5: 지향성 에너지 증착(수리 및 강화 전문가)

무엇이다 : 지향성 에너지 증착(DED)은 집중된 열에너지원(일반적으로 레이저 또는 전자빔)을 사용하여 증착되는 재료를 녹이는 공정입니다. 프린터라기보다는 고정밀 로봇 용접팔에 가깝습니다. 와이어 또는 분말 형태의 재료를 노즐을 통해 공급하여 증착 지점에서 녹여 아래 표면이나 이전 층에 융합시킵니다. 이 공정은 일반적으로 밀폐된 챔버 내에서 수행되지만, 차폐 가스를 사용하여 야외에서 수행할 수도 있습니다.

클라이브의 비유: 마치 접착제 대신 녹은 금속을 분사하는 핫 글루건을 사용하는 것과 같습니다. 처음부터 물건을 만드는 데 사용할 수도 있지만, 기존 부품에 재료를 추가하거나 금이 간 부분을 수리하는 데에도 매우 유용합니다.

일반적인 재료:

• 궤조: 티타늄 합금, 인코넬, 스테인리스강 및 다양한 공구강을 포함한 광범위한 제품군을 제공합니다. 와이어 공급 원료를 사용할 수 있어 분말보다 재료 취급이 훨씬 깨끗하고 효율적입니다.

주요 강점:

• 대형 부품 처리 능력: DED는 분말층에만 국한되지 않기 때문에 매우 큰 구조물을 만드는 데 사용할 수 있으며, 종종 로봇 팔의 도달 범위에 의해서만 제한됩니다.
• 높은 증착 속도: PBF보다 훨씬 빠르게 재료를 적층할 수 있어 대용량 부품에 적합합니다.
• 수리 및 기능 추가: 독특한 강점은 재료를 추가하는 능력입니다 기존 부품에 부착할 수 있으므로 터빈 블레이드나 항공우주 구조 요소와 같은 고가의 부품을 수리하는 데 매우 중요합니다.
• 하이브리드 제조: DED 노즐은 다음에 통합될 수 있습니다. CNC 기계 동일한 설정에서 재료를 추가하고 가공할 수 있는 "하이브리드" 시스템을 만드는 것입니다.

주요 약점:

• 낮은 해상도 및 불량한 표면 마감: 이 공정에서는 최종 치수와 매끄러운 마감을 얻기 위해 상당한 후속 가공 기계 가공이 필요한 매우 거칠고 용접 비드와 같은 표면을 가진 부품이 생산됩니다.
• 고비용: DED 시스템은 복잡하고 값비싼 산업용 기계입니다.
• 열 응력: 높은 열 입력으로 인해 부품에 상당한 내부 응력이 발생할 수 있으므로 신중한 공정 제어와 후속 공정 열처리가 필요합니다.

주요 사용 사례: 고가의 금속 부품을 수리하고, 기존 부품에 기능을 추가하고, 규모가 크지만 복잡하지 않은 금속 구조물을 만듭니다.

유형 6: 재료 분사(매우 사실적인 프로토타이퍼)

무엇이다 : 머티리얼 제팅(Material Jetting)은 프린트 헤드에 있는 수백 개의 작은 노즐에서 광중합체(자외선에 의해 경화되는 액상 플라스틱)의 작은 물방울을 분사하는 방식으로 작동합니다. 일반적인 2D 잉크젯 프린터와 매우 유사하게 작동하지만, 종이에 잉크를 분사하는 대신 한 겹씩 물체를 쌓아 올립니다. 물방울이 각 겹으로 분사되면 자외선 광원이 그 위를 지나가면서 재료가 즉시 경화되고 굳어집니다.

클라이브의 비유: 궁극의 3D 잉크젯 프린터입니다. 풀컬러 사진을 인쇄하는 동시에 같은 종이 위에 작은 층을 하나씩 쌓아가며 인쇄를 계속한다고 상상해 보세요. 사진이 견고한 3D 물체가 될 때까지 말이죠.

일반적인 재료:

• 광중합체: 다양한 아크릴 기반 수지를 즉석에서 혼합하여 다양한 색상, 경도(경도), 불투명도를 구현할 수 있습니다. 이를 통해 단단하고, 고무처럼 부드럽고, 투명하며, 다양한 색상의 부품을 한 번에 출력할 수 있습니다.

주요 강점:

• 놀라운 사실감과 디테일: 재료 분사 기술은 매우 매끄러운 표면, 날카로운 모서리, 수백만 가지 색상으로 인쇄할 수 있는 기능을 통해 모든 AM 공정에서 가장 사실적인 부품을 생산합니다.
• 다양한 소재와 다양한 색상: 이 제품의 가장 큰 특징은 단일 인쇄물에서 다양한 소재와 색상을 결합하여 최종 제품과 모양과 느낌이 똑같은 복잡한 프로토타입을 만들 수 있다는 것입니다.
• 높은 명중률: 층 높이가 매우 낮아서 프린터에서 바로 치수가 정확한 부품을 생산할 수 있습니다.

주요 약점:

• 취성 부품: 아크릴 기반 소재는 일반적으로 기능적 또는 하중 지지 용도에는 적합하지 않습니다. 이 소재는 시각적 및 촉각적 프로토타입 제작용으로, 성능 테스트에는 적합하지 않습니다.
• 높은 자재 비용: 독점적인 광중합 수지는 가장 비싼 AM 소재 중 하나입니다.
• UV 감도: 장시간 햇빛에 노출되면 부품이 더 부서지기 쉽고 색상이 변할 수 있습니다.

주요 사용 사례: 마케팅 및 디자인 검토를 위한 매우 사실적인 제품 프로토타입, 수술 계획을 위한 의료 모델, 시각 보조 도구 및 도구 사출 금형 시뮬레이션.

유형 7: 시트 라미네이션(틈새 전문가)

무엇이다 : 이는 덜 일반적이지만 여전히 중요한 공정군입니다. 시트 라미네이션은 얇은 재료 시트를 쌓고 접합하여 물체를 만듭니다. 두 가지 주요 방법이 있습니다.

• 적층 물체 제조(LOM): 접착제가 코팅된 재료(예: 종이, 플라스틱 또는 복합재) 층을 위치에 맞춰 굴려 넣습니다. 레이저나 칼로 부품의 윤곽을 잘라냅니다.. 남은 재료는 나중에 쉽게 제거할 수 있도록 교차 해칭 처리됩니다. 이 과정을 반복하면서 롤러의 열과 압력으로 새 층이 그 아래 층에 접착됩니다.
• 초음파 적층 제조(UAM): 이건 금속용이에요. 얇아요 금속판 또는 호일 열이나 용융 없이 초음파와 압력을 사용하여 접합합니다. CNC 밀링 헤드는 종종 시스템에 통합되어 부품 제작 시 미세한 디테일을 가공합니다.

클라이브의 비유: LOM은 지형도를 만드는 것과 같다고 생각하시면 됩니다. 골판지에서 각 고도선 모양을 잘라낸 다음, 모든 골판지를 겹쳐서 붙여 3D 산을 만듭니다.

일반적인 재료:

• LOM: 종이, 복합재, 플라스틱.
• UAM: 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸, 티타늄.

주요 강점:

• 속도 및 저비용(LOM): 특히 대형 모델의 경우 이 과정은 매우 빠르고 비용이 저렴할 수 있습니다.
• 유일한 재료 조합(UAM): UAM은 서로 다른 금속을 결합할 수 있으므로 센서를 내장하거나 고체 금속 내에 고유한 재료 속성을 생성할 수 있습니다. 부품.
• 용융 금지(UAM): 고체 접합 공정은 용융과 관련된 열 응력과 재료 특성 변화를 방지합니다.

주요 약점:

• 낭비: 제거해야 할 교차 해칭 블록 형태로 상당한 양의 재료가 남아 있습니다.
• 제한된 기하학적 복잡성: 복잡한 내부 구조나 속이 빈 부분을 만드는 것은 어렵습니다.
• 박리 위험: 층선을 따라 부품이 약해질 수 있으며 갈라지기 쉽습니다.

주요 사용 사례: 대규모 개념 모델, 건축 모형(LOM) 및 내장형 전자 장치나 이종 금속 접합(UAM)이 필요한 특수 산업용 애플리케이션입니다.

결론: 경쟁이 아닌 도구 상자

7가지 공식 적층 제조 유형을 모두 분석한 후 가장 중요한 교훈은 다음과 같습니다. 단 하나의 "최고" 유형은 존재하지 않습니다.

이 일곱 가지 공정을 경쟁으로 생각하는 것은 초보자의 실수입니다. 진정한 제조 전문가는 이를 공구 상자처럼 생각합니다. 액자를 걸 때 쇠망치를 사용하지 않고, 콘크리트를 부수는 데 마감 못을 사용하지도 않습니다.

• 빠르고 저렴한 핏 체크를 원하시나요? FDM(소재 압출) 당신의 도구입니다.
• 매우 사실적인 마케팅 프로토타입이 필요하신가요? 재료 분사 당신의 도구입니다.
• 비행에 적합한 가벼운 티타늄 브래킷이 필요하신가요? DMLS(파우더베드퓨전) 당신의 도구입니다.
• 주조소를 위해 복잡한 모래 코어 10,000개를 생산해야 합니까? 바인더 분사 당신의 도구입니다.

엔지니어링의 미래는 단 하나의 승자를 고르는 것이 아닙니다. 각 프로세스의 특정 강점과 약점을 이해합니다. 그리고 적절한 작업에 적절한 도구를 적용하는 것. 이처럼 복잡한 환경을 헤쳐나가려면 경험, 심층적인 재료 지식, 그리고 관련 비용과 후처리에 대한 현실적인 이해가 필요합니다. 바로 여기서 제조 파트너는 단순히 부품을 만드는 것뿐만 아니라 매우 귀중해집니다.하지만 처음부터 올바른 방법을 선택하는 데 도움이 될 것입니다.

클라이브, RM Manufacturing 수석 엔지니어
35년간의 실무 경험을 바탕으로, 저는 기술의 변화를 직접 목격했습니다. 적층 제조는 앞으로도 계속 발전할 것이지만, 그 힘은 과장된 홍보를 넘어 실제 적용을 통해 비로소 실현될 수 있습니다. RM Manufacturing은 수십 년간 축적된 전통적인 가공 기술과 최첨단 적층 제조 기술을 결합하여 단순히 실현 가능한 수준을 넘어 실용적이고 반복 가능하며 비용 효율적인 부품을 제공합니다.

자주 묻는 질문

1. 7D 프린팅의 3가지 주요 유형은 무엇입니까?
ISO/ASTM에서 표준화한 공식적인 1가지 적층 제조 유형은 다음과 같습니다. 2. 재료 압출(FDM), 3. 증기 광중합(SLA, DLP), 4. 분말 베드 융합(SLS, DMLS, SLM), 5. 바인더 제팅, 6. 지향성 에너지 증착(DED), 7. 재료 제팅, XNUMX. 시트 적층.

2. 가장 흔한 적층 제조 유형은 무엇입니까?
소비자와 취미인들에게는 재료 압출(FDM) 방식이 저렴한 비용과 간편성으로 인해 가장 널리 사용됩니다. 산업 현장에서는 분말 베드 퓨전(PBF, 특히 폴리머의 경우 SLS, 금속의 경우 DMLS) 방식이 고강도 기능성 부품 생산에 가장 널리 사용되는 기술 중 하나입니다.

3. 적층 제조는 3D 프린팅과 같은가요?
네, 두 용어는 종종 혼용됩니다. "3D 프린팅"이 더 널리 알려지고 이해되는 용어인 반면, "적층 제조"(AM)는 단순한 프로토타입 제작이 아닌 실행 가능한 제조 공정으로서의 사용을 강조하는 더 공식적인 산업 용어입니다.

4. 적층 제조의 주요 단점은 무엇입니까?
주요 단점으로는 일반적으로 높은 장비와 재료가 포함됩니다. 비용이 많이 들고, 기존 방식에 비해 단일 부품의 생산 속도가 느린 경우가 많고, 부품 크기에 제한이 있으며, 원하는 특성과 허용 오차를 달성하기 위해 광범위한 후처리(지지대 제거, 열처리 또는 표면 마감)가 자주 필요합니다.

5. 금속 부품에 가장 적합한 AM 공정은 무엇입니까?
용도에 따라 다릅니다. 정밀하고 강도가 높은 부품의 경우 분말 베드 퓨전(DMLS, SLM, EBM)이 가장 적합합니다. 대형 부품이나 수리의 경우 지향성 에너지 증착(DED)이 더 좋습니다. 부피가 크고 중요도가 낮은 금속 부품의 경우 바인더 제팅이 가장 비용 효율적일 수 있습니다.

6. 어떤 AM 공정이 가장 강력한 부품을 만들어내나요?
일반적으로 금속 AM 공정은 가장 견고한 부품을 생산합니다. 분말 베드 용융(DMLS, SLM, EBM) 및 지향성 에너지 증착(DED)은 주조 또는 단조 소재, 특히 티타늄 및 니켈 초합금과 같은 고급 합금의 기계적 물성을 충족하거나 능가하는 완전 치밀 금속 부품을 생산할 수 있습니다.

7. 올바른 적층 제조 공정을 선택하려면 어떻게 해야 합니까?
먼저 프로젝트의 핵심 요구 사항을 정의해야 합니다. 기계적 요구 사항(강도, 유연성)은 무엇입니까? 필요한 재료는 무엇입니까? 필요한 디테일과 표면 마감 수준은 무엇입니까? 예산은 얼마입니까? 필요한 부품 수는 몇 개입니까? 다음 질문에 답해 보세요. 사례 연구, 7가지 유형 중에서 귀하의 직업에 가장 적합한 한두 가지 유형을 빠르게 좁혀드립니다.

8. 적층 제조의 8단계는 무엇입니까?
대부분의 AM 프로세스에 대한 일반적인 작업 흐름은 8단계로 나눌 수 있습니다. 1. CAD 디자인: 3D 모델을 만듭니다. 2. STL 내보내기: 모델을 표준 3D 프린팅 파일 형식으로 변환합니다. 3. 슬라이싱: 소프트웨어를 사용하여 모델을 얇은 층으로 나누고 머신 코드를 생성합니다. 4. 기계 설정: 재료를 넣고 프린터를 준비합니다. 5. 빌드: 기계는 부품을 한 겹씩 쌓아 올립니다. 6. 부품 제거: 완성된 부품을 기계에서 꺼냅니다. 7. 후 처리 : 제거, 세척, 경화 또는 마무리를 지원합니다. 8. 검사 : 해당 부품의 정확성과 품질이 검증되었습니다.

참고자료

1. ISO/ASTM 52900:2021, 적층 제조 - 일반 원칙 - 기본 사항 및 어휘: AM 산업의 7가지 프로세스 범주를 공식적으로 정의하고 용어를 확립한 국제 표준입니다.
   • 출처 링크: ISO(국제 표준화 기구)
2. NASA, "적층 제조: 개요": 미국 항공우주국(NASA)에서 임무 수행에 중요한 우주 응용 프로그램을 위한 AM 기술의 사용과 개발에 대해 자세히 설명하는 자료입니다.
   • 출처 링크: NASA.gov
3. Wohlers 보고서, "3D 프린팅 및 적층 제조 산업 현황": 유료 보고서이기는 하지만 AM 산업에 대한 가장 권위 있는 연간 분석으로 널리 알려져 있으며, 성장, 추세, 기술 도입에 대한 데이터를 제공합니다.
   • 소스 링크: Wohlers Associates

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