3D 프린팅은 현재 소량 생산의 미래로 인정받고 있는 빠르게 발전하는 기술입니다.
그러나 항상 그렇게 낙관적이지는 않았습니다. 3D 프린팅이 수십 년 전에 등장했을 때, 그것은 실제 응용 분야를 찾지 못할 인상적이지만 느린 호기심거리로 취급되었습니다. 때로는 디자인과 프로토타이핑에 사용되기도 했지만, 기본적인 생산 방법 중 하나가 될 것이라고는 생각되지 않았습니다.
그러나 3D 프린터에 대해 잘 예측하지 못했던 사람들은 더 이상 틀릴 수 없었습니다. 지난 10년 동안, 3D 프린팅 기술 - 특히 금속 분야에서 - 은 많은 주요 제조업체들의 관심을 끌고 산업의 점점 더 새로운 영역에서 응용 분야를 찾을 정도로 발전했습니다.
3D 금속 프린터
최근 몇 년 동안 3D 금속 프린터의 공급과 수요가 급격히 증가했습니다. 제조업체들은 더 빠르고, 사용하기 쉽고, 더 효율적이며, 더 많은 종류의 다양한 금속을 사용할 수 있게 하는 금속용 적층 제조를 위한 새로운 솔루션을 지속적으로 도입하고 있습니다.
이러한 이유로, 점점 더 많은 기업들이 금속 부품과 프로토타입을 생산하기 위해 3D 금속 프린팅 기술을 사용하고 있으며, 적층 프린팅의 개념 자체에서 비롯된 디자인 자유도 증가의 혜택도 누리고 있습니다. 금속 3D 프린터는 현재 항공우주, 항공, 자동차, 의료 기기, 공구 제작 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다.
3D 프린팅
3D 프린팅, 또는 적층 기술이라고도 알려진 이 기술은 처음부터 층층이 쌓아 3차원 물체를 만드는 과정입니다. 일반적으로 부품의 디지털 3차원 모델로 시작하여, 소프트웨어가 이를 디지털로 "슬라이스"하여 매우 얇은 여러 층으로 나누는데, 층의 두께는 제품의 형태와 사용되는 재료의 유형에 따라 달라집니다.
다음으로, 일반적으로 분말이나 과립 형태의 원료가 프린터에 로드됩니다. 가장 인기 있는 재료는 물론 플라스틱이지만, 알루미늄, 티타늄, 공구 및 스테인리스 스틸, 니켈, 구리, 청동, 코발트 및 귀금속(금, 은, 백금)과 같은 금속도 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 원료는 용융 온도로 가열되어 기계에 의해 작업 표면에 층층이 적용되어 전체 제품이 인쇄될 때까지 진행됩니다.
3D 금속 프린팅
적층 기술의 산업 및 상업적 응용이 증가하는 것을 볼 때, 금속 3D 프린팅은 항상 최전선에 있습니다. 이는 가장 빠르게 성장하는 생산 기술 중 하나입니다. 이제는 프로토타이핑과 소량 생산을 위해 다른 기술과 함께 사용될 수 있습니다. 일부 경우에는 3D 프린팅된 금속 물체의 품질과 프린팅 효율성이 이미 전통적인 기술과 비교하거나 심지어 더 높은 수준입니다.
3D 금속 프린팅은 우주 산업, 항공, 자동차 산업, 엔지니어링, 그리고 의료 및 실험실 시스템 생산에서 프로토타이핑과 소량 생산에 사용됩니다.
3D 금속 프린팅은 어떻게 작동하나요?
3D 금속 프린팅은 여러 기술 가족을 포괄하는 넓은 용어입니다. 간단히 말해, 용융, 용접 또는 소결을 통해 층층이 금속 물체를 만들 수 있는 모든 제조 기술은 3D 금속 프린팅 프로세스라고 불릴 수 있습니다. 금속으로 프린팅할 수 있는 솔루션은 정말 많지만, 항상 그렇듯이 가장 일반적으로 사용되는 것들을 알아보는 것이 좋습니다.
기본 3D 프린팅 기술
3D 금속 프린팅에는 세 가지 주요 기술이 사용됩니다:
- DMLS (직접 금속 레이저 소결)
- SLM (선택적 레이저 용융)
- EBM (전자빔 용융)
DMLS 3D 프린팅
직접 금속 레이저 소결 또는 DMLS는 가장 인기 있는 3D 금속 프린팅 방법입니다. 레이저를 사용하여 금속 분말을 층층이 소결하여 인쇄된 부품을 만듭니다.
이 프린팅 기술에 사용되는 재료에는 마레이징 강철, 알루미늄, 인코넬 625 니켈-크롬 합금, 코발트-크롬 합금, 티타늄 등 다양한 금속 합금이 포함됩니다.
DMLS 기술은 프로토타입과 기계 부품을 만드는 데 사용됩니다. 언더컷, 리세스 및 다양한 경사각을 가진 요소를 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 여기에는 의료 기기, 기구, 프로토타입 및 도구가 포함됩니다.
SLM 3D 프린팅
선택적 레이저 용융 또는 SLM은 이름에서 알 수 있듯이 재료를 용융하는 과정을 포함합니다. 3D 프린팅은 불활성 가스 환경에서 이루어집니다. 이러한 이유로, SLM 3D 프린팅의 품질은 주조나 단조 방법으로 제조된 부품의 품질에 매우 가깝습니다.
SLM 3D 프린팅 기술을 사용하여 만든 물체는 매우 내구성이 좋습니다. 이러한 이유로, 이 기술은 프로펠러와 기어와 같은 기계 부품뿐만 아니라 자동차, 의료 및 항공 산업에서 사용되는 제품을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.
EBM 3D 프린팅
전자빔 용융 또는 EBM 기술은 SLM 프린팅과 유사하지만 레이저 대신 전자빔을 사용합니다. 이 기술은 레이저 지원 프린팅보다 더 빠르고 정확하며, 이를 통해 인쇄된 제품은 일반적으로 다른 금속 프린팅 프로세스에서 얻은 부품보다 더 내구성이 좋습니다.
EBM 방법은 주로 티타늄과 코발트로 만든 물체의 생산에 사용되며, 항공기, 우주 왕복선, 로켓 및 엔진용 부품과 구성 요소를 포함합니다.
3D 금속 프린팅의 장점
3D 금속 프린팅의 큰 장점은 디자인 자유입니다. 3D 프린팅은 제조업체에게 전통적인 기계 가공 기술을 사용하여 만들 수 없거나 만들기 매우 어려운 극도의 기하학적 복잡성을 가진 요소를 생산할 수 있는 능력을 제공합니다.
최소한의 폐기물: 대부분의 경우, 제품을 인쇄하는 데 필요한 유일한 재료는 완성된 제품에 사용되는 것뿐입니다. 게다가, 거의 과잉 재료가 없으며, 모든 잔여물은 재사용하거나 재활용할 수 있습니다. 이는 물론 생산 과정의 비용이 낮아짐을 의미합니다.
원스텝 생산: 3D 프린팅 과정 동안, 기계는 작업자의 감독 없이 자동으로 작동합니다. 이는 한 명의 작업자가 동시에 여러 대의 프린터를 작동할 수 있어 노동 비용을 줄일 수 있음을 의미합니다. 또한 절단, 밀링, 용접과 같은 다른 전통적인 생산 과정에 대한 의존도도 줄어듭니다. 왜냐하면 전체 생산 과정이 한 대의 기계에서 이루어지기 때문입니다.
또한, 금속 3D 프린터는 대부분의 고급 CNC 기계보다 훨씬 작기 때문에 생산 홀에서 더 적은 공간을 차지합니다. 또한 생산 과정 시간을 단축할 수 있습니다.
또한, 3D 금속 프린팅은:
- 전통적인 생산 방법에 비해 복잡한 부품을 더 빠르게 생산할 수 있습니다.
- 3D 금속 프린팅은 전통적인 기술보다 저렴합니다
- 선택한 기술에 따라, 3D 금속 프린팅은 매우 복잡한 기하학적 구조를 가진 물체를 정밀하게 생산할 수 있습니다.
- 매우 복잡한 디자인의 경우에도 극도로 높은 강도의 부품을 얻을 수 있습니다. 이것이 3D 프린팅된 구성 요소가 항공, 우주 및 군사 산업에서 높은 수요를 갖는 이유 중 하나입니다.
- 3D 금속 프린팅은 전통적인 생산 방법과 달리 재료 폐기물을 생성하지 않습니다.
간단히 말해, 3D 금속 프린팅은 전통적인 기술을 사용하여 생산하기 어렵거나 그러한 생산이 비효율적일 때 복잡한 부품을 만드는 이상적인 기술입니다.
3D 프린팅의 미래
미래에는 기술이 더 널리 보급됨에 따라 3D 프린팅의 많은 "단점"이 최소화되거나 완전히 제거될 것입니다. 그리고 디자이너들이 게으르지 않고 혁신이 비 온 뒤 버섯처럼 나타나면서, 3D 프린터 자체의 비용도 감소할 것입니다.
새로운 프린터는 더 많은 유형의 재료를 사용할 수 있게 되고 더 빨라질 것입니다. 따라서 현재 완료하는 데 며칠이 걸리는 프로젝트는 몇 시간 또는 몇 분 내에 완료될 것입니다.
앞으로 몇 년 동안, 3D 프린팅은 계속 발전하고 제조 환경을 변화시킬 것입니다. 이는 맞춤형 및 소량 생산의 기초를 형성할 것입니다. 또한 자동차, 항공, 의료 등 많은 산업 분야의 대량 생산에도 사용될 것입니다.