금속3D프린팅 개요

금속3D프린팅 개요

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[금속AM] 금속 3D프린팅 방식 4가지 소개

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본문

AM (Additive Manufacturing)
- 소재를 층층이 쌓아 올려 프린팅 하는 방식을  적층 가공 방식(AM) 이라 합니다. 
소재에 따라 조형 기술에 따라 다양한 AM방식이 존재 합니다. 3D프린팅에서
금속을 다루는 조형방식에는 금속분말을 고출력 레이저로 소결,용융시키는 PBF 방식와 DED 방식, 
바인더로 한층씩 접착시키고 추후 열처리 과정을 통해 만드는 방식, 마크포지드 처럼 세라믹 소재와
함께 FDM처럼 적층하고 나중에 신터하는 과정을 통해 만드는 등 여러가지 방법이 있지만
결국은 한층씩 적층하여 형상을 만드는것은 동일합니다. 

소재, 정밀도, 사업분야, 부피나 크기등을 고려하여 필요한 방식으로 제작을 하면 됩니다. 

금속 3D프린팅 3가지로 정리하면
 1. 재료를자르거나 깎아 생산하는 절삭 가공과 대비되는 개념.
 2. 설계(Design) 의자유도가 매우 높다.
 3. 시제품 생산속도 효율 증가


금속 3D프린팅 조형 방법에 따른 4가지 방식 소개

 
PBF방식 
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PBF(Power bed fusion)방식은 금속분말 소재를 고출력 레이저로 선택적으로 조사해 분말을 용융 시켜 물질을 압축하고 한층씩 분말을 도포하는 반복과정을 통해 적층하는 방식으로 일반적인 금속 제조법과 비슷한 정도의 기계적 특성을 가지도록 하는 방식

쉽게 말하면 분말을 한층씩 덮으면서 적층..
장점 : 정밀한 부품 작은 부품 등을 제작할때 좋습니다.
단점 : 분말의 입도가 작아 주로 고가에 형성되있음.

미래인의 다비드는 PBF방식의 금속3D프린터 입니다. 



DED방식
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DED(Direct Energy Deposotion)방식으로 분말을 고압축으로 분사 동사에 고출력 레이저로 분사되는 분말을 증착 후 녹이는 과정을 반복하면서 물체의 형상을 만들어가는 방식

쉽게 말하면 필요한 부분에만 분말을 쏘면서 동시에 레이저로 용융시키는 방식
장점 : 분말 값이 싸다 입도가 100~150um이다. 기존 형상에 덧붙히는게 가능하다. 
단점 : 정밀도가 PBF방식에 비해 떨어지고 작고 정밀한 형상을 제작하기 어렵다. 




BJ방식
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BJ(Binder jetting)방식으로 얇은 층의 분말 재료 상에 바인더를 뿌려 침착시키는 방식입니다. 분말재료로는 주로 스테인레스 스틸(ST) 금속분말을 사용합니다. 한면씩 2D로 그리기 때문에 속도가 SLM방식에 비해 매우 빠릅니다. 

쉽게 말하면 잉크젯 A4를 인쇄 하듯이 한층씩 그리고 적층하면서 형상을 만드는 방식입니다. 
장점 : 레이저로 용융시키는 방식이 아니기 때문에 열응력에 의한 형상의 변형이 거의 없다. 
단점 : 기계적 특성이떨어지며 열처리 공정이 어렵고 중요하다. 


BJ방식 열처리
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DOD방식
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DOD(Drop On Demand)의 방식은 2개의 재료를 사용합니다. 금속분말과 금속분말의 지지대역할을 하는 재료(세라믹)을 이용합니다. 이 방식은 데스크탑메탈이라는 명칭으로 인식되며 MIT출신들이 설립한 미국의 마크포지드라는 곳에서 사용하는 방식입니다. DOD방식이라고 하는게 맞는지 정확하지 않습니다만 2가지 재료를 사용하여 형상과 지지대에 사용한다는 것을 볼때는 DOD라 불리는게 맞는것 같습니다. 속도가 빠른편이며 재료의 낭비가 거의 없습니다. 

쉽게 말하면 가장 대중적인 FDM의 방식과 유사하지만 다른재료 2개를 동시에 사용한다는것 입니다. 
장점 : 속도가 빠르고 지지대 제거가 매우 쉽고 금속분말을 이용하는 장비중에서는 가장 저렴하다.
단점 : 형상을 제작한후 밀도향상을 위한 열처리가 매우 중요하며 열처리 시 수축으로인해 변형이 일어나므로 설계시에 주의를 요구한다. 즉 치수 정밀도가 떨어진다. 

오늘은 금속분말을 활용하여 형상을 제작하는 3D프린터의 종류에 대해서 간략하게 알아봤는데요 
이 외에도 다양한 프린트가 꾸준히 개발이 되고 있습니다. 

틀린정보나 다른정보가 있으시면 댓글에 남겨주시면 정정하겠습니다. 

감사합니다. 


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