선택적 레이저 용융(sLM)의 생산 공정

비교할 수 없는 디자인 자유도와 낭비를 최소화하면서 복잡한 고성능 금속 부품을 한 층 한 층 제작한다고 상상해 보세요. 이것이 바로 선택적 레이저 용융의 마법입니다(SLM), 제조 환경을 변화시키는 혁신적인 3D 프린팅 기술입니다. 복잡한 단계와 다양한 금속 분말 옵션을 살펴보고 그 잠재력을 실현하는 매혹적인 SLM의 세계에 대해 알아보세요.

SLM의 인쇄 기술을 위한 준비 작업

레이저 마법이 발동하기 전에 세심한 준비가 성공적인 SLM 인쇄를 위한 토대가 됩니다.

• 3D CAD 모델: 이 여정은 꼼꼼하게 설계된 3D CAD(컴퓨터 지원 설계) 모델에서 시작됩니다. 이 디지털 청사진은 원하는 금속 부품의 정확한 형상과 치수를 정의합니다.
• 모델 조각화하기: 그런 다음 특수 소프트웨어가 3D 모델을 일반적으로 20~100마이크로미터 범위의 수많은 초박형 레이어로 슬라이스합니다. 각 레이어는 최종 부품의 빌딩 블록 역할을 합니다.
• 금속 분말 선택: 적절한 금속 파우더를 선택하는 것이 중요합니다. 파우더 입자는 일정한 크기, 구형 형태, 최적의 유동성을 가져야 프린팅 시 원활한 층 형성을 보장할 수 있습니다.

인쇄 프로세스 SLM의 인쇄 기술

이제 레이저가 금속 주문을 짜는 단계가 시작되었습니다:

1. 파우더 베드 증착: 금속 파우더의 얇은 층이 리코터 블레이드를 사용하여 빌드 플랫폼 전체에 꼼꼼하게 퍼집니다. 이 프로세스를 통해 각 층에 균일하게 분포되고 평평한 파우더 베드가 만들어집니다.
2. 선택적 레이저 용융: 일반적으로 파이버 레이저와 같은 고출력 레이저 빔이 슬라이스된 3D 모델 데이터에 정의된 대로 첫 번째 레이어의 단면을 정밀하게 스캔합니다. 레이저는 대상 금속 분말 입자를 녹여 서로 융합하여 견고한 구조를 형성합니다.
3. 레이어별 빌딩: 리코터 블레이드가 또 다른 얇은 파우더 층을 증착하고 레이저가 지정된 영역을 선택적으로 녹여 이전 층에 접착합니다. 이 과정은 전체 부품이 완성될 때까지 한 층씩 세심하게 이어지며 물체를 제작합니다.
4. 지원 구조 생성: 복잡한 형상의 경우 인쇄 과정에서 뒤틀림이나 처짐을 방지하기 위해 임시 지지 구조를 만들어야 하는 경우도 있습니다. 이러한 서포트는 일반적으로 실제 파트와 함께 인쇄되고 후처리 단계에서 나중에 제거됩니다.

SLM 인쇄 기술 후처리

레이저 매직이 식으면 인쇄된 부품은 아직 사용할 준비가 되지 않은 것입니다:

• 빌드 플랫폼에서 제거합니다: 완성된 파트는 빌드 플랫폼에서 조심스럽게 분리됩니다. 여기에는 섬세한 부품에 대한 기계 가공 또는 와이어 방전 가공(WEDM) 기술이 포함될 수 있습니다.
• 지원 구조 제거: 임시 지지 구조물을 사용하는 경우 기계 가공, 기계적 절단 또는 화학적 용해와 같은 기술을 사용하여 꼼꼼하게 제거합니다.
• 열처리: 금속 및 애플리케이션 요구 사항에 따라 부품의 기계적 특성을 개선하기 위해 응력 완화 또는 어닐링과 같은 열처리 공정을 거칠 수 있습니다.
• 표면 마감: 인쇄된 부품의 표면은 원하는 표면 품질과 기능을 얻기 위해 샌드블라스팅, 연마 또는 기계 가공과 같은 추가 마감 절차가 필요할 수 있습니다.

금속 분말이 할 수 있는 일 SLM의 인쇄 기술 사용?

SLM의 다재다능함은 각각 고유한 특성과 용도를 제공하는 다양한 금속 분말과의 호환성에서 분명하게 드러납니다:

SLM용 일반 금속 분말

지평을 넓히다 SLM

앞서 언급한 금속 분말은 SLM에서 가장 일반적으로 사용되는 재료이지만, 이 기술의 잠재력은 훨씬 더 넓습니다. 각기 다른 가능성을 열어주는 더 다양한 금속 분말을 소개합니다:

특수 애플리케이션을 위한 금속 분말:

올바른 금속 분말 선택 SLM용

SLM 프로젝트에 가장 적합한 금속 파우더를 선택하는 것은 몇 가지 중요한 요소에 달려 있습니다:

• 원하는 속성: 강도, 무게, 내식성, 열 전도성 등 최종 부품에 필요한 필수 특성을 신중하게 고려하세요.
• 신청 요건: 부품의 용도가 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 의료용 임플란트에는 티타늄이나 코발트 크롬과 같은 생체 적합성 소재가 필요하고, 고온 응용 분야에는 니켈 합금이나 텅스텐과 같은 내화성 금속이 적합할 수 있습니다.
• 처리 가능성: 특정 금속 분말은 SLM 공정 중에 다양한 유동성, 레이저 반사율, 균열 또는 뒤틀림에 대한 취약성을 나타낼 수 있습니다. 최적의 가공성을 갖춘 파우더를 선택하면 성공적인 인쇄를 보장하고 결함의 위험을 최소화할 수 있습니다.
• 비용: 금속 분말은 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같이 일반적으로 사용되는 옵션에 비해 탄탈륨이나 이리듐과 같은 특정 이색 재료가 더 높은 가격을 요구할 수 있는 등 비용이 크게 다를 수 있습니다.

추가 고려 사항 SLM

SLM의 핵심 원칙은 변하지 않지만 몇 가지 요인이 프로세스의 성공과 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다:

• 머신 매개변수: 레이저 출력, 스캔 속도 및 해치 간격을 최적화하는 것은 원하는 재료 특성을 달성하고 잔류 응력을 최소화하는 데 매우 중요합니다.
• 빌드 환경: 아르곤과 같은 불활성 가스를 사용하여 빌드 챔버 내에서 통제된 분위기를 유지하는 것은 산화를 방지하고 일관된 재료 품질을 보장하는 데 필수적입니다.
• 포스트 프로세싱 기법: 열처리 및 표면 마감과 같은 후처리 기술의 효과는 최종 부품의 성능과 미학에 큰 영향을 미칩니다.

결론

선택적 레이저 용융은 복잡한 고성능 금속 부품을 제작할 때 비교할 수 없는 자유도를 제공합니다. 복잡한 단계를 이해하고, 다양한 금속 분말 옵션을 탐색하고, 다양한 요소를 신중하게 고려하면 다음과 같은 이점을 활용할 수 있습니다. SLM 다양한 산업 분야에서 혁신적인 디자인 가능성을 열고 제조 혁신을 이루기 위해 노력하고 있습니다.

자주 묻는 질문

Q: 기존 제조 기술과 비교했을 때 SLM의 장점은 무엇인가요?

A: SLM은 기계 가공, 주조, 단조와 같은 기존 방식에 비해 다음과 같은 몇 가지 장점이 있습니다:

• 자유로운 디자인: 다른 기술로는 불가능한 복잡한 지오메트리와 복잡한 내부 피처를 만들 수 있습니다.
• 경량화: 중량 대비 강도가 뛰어난 경량 부품을 제작할 수 있어 항공우주 및 운송과 같은 분야에 이상적입니다.
• 낭비 감소: 감산 제조 기술에 비해 재료 낭비를 최소화하여 자원 효율성을 높입니다.
• 신속한 프로토타이핑: 반복적인 설계 및 테스트를 위한 프로토타입을 빠르게 생성하여 개발 프로세스를 가속화할 수 있습니다.

Q: SLM의 한계는 무엇인가요?

A: SLM은 놀라운 기능을 제공하지만 다음과 같은 몇 가지 제한 사항도 있습니다:

• 비용: 기존 제조 방식에 비해 SLM은 금속 분말과 특수 장비의 높은 비용으로 인해 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
• 표면 거칠기: SLM으로 인쇄된 부품은 기계 가공 부품에 비해 표면 마감이 약간 거칠 수 있으므로 추가 후처리 단계가 필요할 수 있습니다.
• 제한된 빌드 크기: 현재 SLM 기계는 생산할 수 있는 부품의 크기에 제한이 있지만, 이는 지속적으로 발전하고 있습니다.

더 많은 3D 프린팅 프로세스 알아보기