레이저 금속 융용 공정은 구성품의 가상 3D 모델로 시작됩니다. 데이터 준비 중에 설계 데이터는 기계가 읽을 수 있는 조형작업 파일로 변환됩니다. 이 과정에서 기판에서 구성품들이 포지셔닝되고 필요시 지지구조물이 설치됩니다. 프린팅 프로세스의 경우 구성품이 개별 레이어(층)로 분류(슬라이스)되고 관련 레이저 경로가 정의됩니다(해칭). 공작물의 적층 구조는 최종적으로 기판의 보호가스가 있는 프로세스 챔버에서 수행됩니다. 공급 실린더, 제작 실린더 및 오버플로 실린더는 챔버의 한 축에 나란히 위치합니다. 리코터가 공급 실린더의 파우더를 제작 실린더로 밀어냅니다(1). 그런 다음 레이저는 부품의 컨투어에 맞게 첫 번째 파우더 층을 그 아래 놓인 층과 융합합니다(2). 다음으로 제작 실린더가 한 층씩 내려갑니다(3). 말하자면 구성품이 파우더 베드에 내장됩니다. 과잉 파우더는 오버플로 실린더에 남게 됩니다. 이 과정은 구성품이 완전히 생성될 때까지 반복됩니다. 생산성을 높이기 위해 TRUMPF는 시스템에 동시에 작동하는 다수의 레이저를 사용합니다. 이를 소위 멀티레이저 원리라고 말합니다. 언패킹 스테이션에서 최종적으로 완성된 부품에 금속 파우더가 제거됩니다. 그런 다음 구성품이 플레이트에서 분리되고, 지지 구조물이 제거되고 필요한 경우 공작물이 재작업됩니다.
레이저 금속 융용 - 적층 가공 기술의 이점, 기능 원리 및 애플리케이션
한국어로 "파우더 베드를 기반으로 하는 레이저 융용"이라고 불리기도 하는 레이저 금속 융용(LMF) 테크놀로지는 적층 가공 프로세스로, 공작물을 파우더 베드에서 단계적으로 구축하는 프로세스입니다. 이를 위해 레이저는 구성품의 CAD 설계 데이터에 지정된 정확한 지점에서 금속 파우더를 재료 층으로 녹입니다. 따라서 이 프로세스를 금속 3D 프린팅 또는 3D 금속 프린팅이라고 부르며, 업계에서는 레이저 소결 및 레이저 용융 이라는 용어로 부르기도 합니다. 이 공정은 회전이나 밀링과 같은 기존 공정을 사용하여 제조할 수 없거나 효율성이 거의 없는 선조 내부 채널과 공동이 있는 형상학적으로 복잡한 부품의 양산에 최적으로 적합합니다. 산업용 3D 프린팅을 통해 높은 안정성과 가벼운 중량을 동시에 갖춘 구성품이 만들어집니다. 특히 경량 구조 또는 맞춤형 임플란트 및 보철물에 유리합니다. 더 나아가 레이저 금속 융용은 어블레이션되는 공정에 비해 칩이 없고 과잉 재료가 거의 없기 때문에 지속가능한 제조방식입니다. 적층 기술에서 20년 가까이 축적된 경험을 통해 TRUMPF는 단일 소스의 기계, 서비스 및 디지털화로 구성된 파우더 베드 공정을 위해 산업에서 바로 사용할 수 있는 풀 패키지를 제공합니다. 부품 식별부터 완제품까지, 그리고 더 나아가 전체 프로세스 체인까지 담당합니다.
기능 통합성
LMF를 통해 사용자는 3D CAD 모델에서 직접 기능적 구성품(예: 유연하거나 회전 가능한 구조)을 만들 수 있습니다.
형상적응형 냉각
형상적응형 냉각 기능을 갖춘 구성품을 LMF로 제조할 수 있습니다. 이는 열이 생성된 곳에서 직접 열을 방출합니다.
그리드 구조
적층 가공을 통해 복잡한 배열에서의 선조 구조를 설계할 수 있습니다.
적층 가공을 위한 설계
설계에서 자유: 3D 금속 프린팅을 사용하면 기존 생산 공정과 달리 설계에 따라 구성품 제조가 결정됩니다.
생산성
3D 금속 프린팅에서는 장착 시간이 거의 없습니다. 멀티레이저 옵션과 자동화 장치 덕분에 제조의 효율성을 더 높일 수 있습니다.
효율성
TRUMPF의 산업용 부품 및 파우더 핸들링은 생산 경제성을 향상시킵니다.
청결성
폐쇄형 파우더 회로는 깨끗하고 안전한 생산 환경을 보장합니다.
레이저 금속 융용 프로세스 간략하게 설명
금속 3D 프링팅의 기능 원리를 간략히 설명합니다.
애플리케이션 및 사용 분야 - 테크놀로지 자체만큼 다양함
두개골 임플란트
레이저 금속 융용은 의료기기와 임플란트 제조 분야에서 높은 품질 수준과 안전 수준을 충족합니다. 예를 들어, 사진에 표시된 맞춤형 두개골 임플란트는 티타늄으로 8.45시간 만에 거의 5천여 개의 층로 만들어졌습니다.
장착 브래킷
항공우주 분야에서는 동시에 공작물 내에서 양호한 힘의 흐름의 경우 경량 구조가 매우 중요합니다. 소위 토폴로지 최적화 설계라고 불리는 이러한 설계는, 8시간 이내에 2,700개의 레벨로 설치되는 항공기 도어용 장착 브래킷과 같이(사진) 파우더 베드 공정을 사용하여 쉽게 제조할 수 있습니다
유압 블록
표시된 유압 블록은 제어 밸브와 유압 실린더를 커플링하기 위해 사용됩니다. 레이저 금속 융용 방식으로 제조될 경우, 기능 손실 없이, 전체 체적을 80%, 압력 손실을 93% 줄일 수 있습니다. 설치는 지지 구조물 없이 진행되었으며 11시간 만에 완료되었습니다.
스푸루 분배기
일반적으로 이 스푸루 분배기를 제조하려면 5개의 개별 파트가 필요할 것입니다. 파우더 베드 기반 레이저 용융에서 완성된 구성품을 직접 제조할 수 있습니다. LMF를 사용하면 형상적응형, 복잡한 온도제어채널을 쉽게 생성할 수 있습니다. 그 밖에도 고객은 최소 불량률로 사이클 시간 단축 및 열적으로 안정적인 생산 프로세스의 이점을 누릴 수 있습니다. 사진 속 스푸루 분배기는 70시간 이내에 제조되었습니다.
서브프레임
자동차 산업에서는 복잡하고 기능성 있는 프로토타입이 레이저 금속 융용으로 툴 없이 빠르게 제작될 수 있습니다. 표시된 설계 및 토폴로지가 최적화된 서브프레임의 적층 가공에는 5시간이 걸렸습니다.
치과용 플레이트
치기공 분야에서도 마찬가지로 적층 가공의 다양한 이점을 얻을 수 있습니다. 생체적합성을 지닌 재료를 사용하면 층별로 복잡한 적응증을 매우 정밀하고 기록적인 시간 내에 구축할 수 있습니다. 치아 크라운이 있는 이미지 속 치과용 플레이트는 약 1,200개의 층으로 약 3시간 만에 제조되었습니다.
R&D 분야의 구성품
이미지의 조형 작업은 애플리케이션 및 파라미터 개발에 사용됩니다. 긴 막대는 기판에서 분리된 후 인장 시편으로 가공됩니다. 이를 통해 구성품의 강도와 변형성을 확인할 수 있습니다. 분리 및 연삭 후 다른 정사각형 구성품을 마이크로스코프로 검사하여 존재할 수 있는 미세한 결함이 있는지 확인합니다. 두 경우 모두 구성품의 품질보증 문제입니다.
비정질 금속 3D 프린팅
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