3D 프린팅은 21세기 가장 혁신적인 기술 중 하나입니다.st 세기이며, 사물이 창조되고, 설계되고, 구축되는 방식을 꾸준히 변화시키고 있습니다. 따라서 3D 프린팅 산업이 제조 소매업체가 주시해야 할 가장 중요한 산업 중 하나라는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
그러나 많은 구매자는 3D 프린팅 기술의 다양한 혁신에 대해 최신 정보를 얻는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 이 기사에서는 알아야 할 핵심 기술 XNUMX가지에 대해 논의하고 올바른 프린팅 프로세스를 선택하기 위한 중요한 팁을 제공합니다.
차례
3D 프린팅이란?
3D 프린팅 산업 개요
7D 프린팅 기술의 3가지 유형
올바른 3D 프린팅 공정을 선택하는 방법
결론
3D 프린팅이란?
3D 프린팅은 적층 제조로 알려진 프로세스의 일부로, 물체는 재료를 층층이 추가하여 만들어집니다. 이 프로세스는 자동차 부품이나 제트 엔진 구성 요소를 만드는 대규모 제조에 사용되지만, 소규모를 사용하여 가정이나 비즈니스 용도로도 사용할 수 있습니다. 3D 프린터.
3D 프린팅의 첫 번째 단계는 인쇄할 물체의 청사진을 만드는 것입니다. 사용자가 3D 디자인을 얻으면 데이터를 수신하고, 튜브를 통해 재료를 끌어당겨 녹인 다음, 즉시 냉각되는 판에 증착하는 프린터로 보냅니다. 3D 물체는 레이어링을 통해 생성되며, 프린터는 완전히 형성된 구조가 나타날 때까지 한 번에 한 겹의 재료를 추가합니다.
3D 프린팅 산업 개요
3D 프린팅 시장은 꾸준한 성장을 경험하고 있습니다. 2023년 글로벌 시장은 US $ 20.67 십억 – 91.8년까지 2032억 달러로 증가할 것으로 예상되는 수치입니다. 시장 분석가들은 이러한 성장이 연평균 성장률(CAGR) 18.92%로 발생할 것으로 예상합니다.
디지털 기술의 폭발은 현대 제조에 이상적인 3D 프린팅 산업의 부상에 영향을 미치고 있습니다. 많은 국가가 이미 3D 프린팅을 채택했으며, 미국은 3년 2023D 프린터 구매에 있어 가장 많은 지출을 하는 국가로 부상하여 시장 점유율의 34% 이상을 차지했습니다. 3D 프린팅 기술에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 적절한 3D 프린팅 도구를 공급하는 기업은 광대한 시장에서 이익을 얻을 준비가 되었습니다.
7D 프린팅 기술의 3가지 유형
전 세계적으로 실제로 사용되는 3D 프린팅 기술에는 여러 가지 유형이 있습니다. 이러한 유형을 이해하면 리테일러가 제품을 비축할 때 정보에 입각한 결정을 내리고 수요에 따라 생산 선택을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
1. SLA (Stereolithography)
스테레오 리소그래피, 또는 SLA는 레이저를 사용하여 액체 수지를 경화된 플라스틱으로 경화시키는 3D 인쇄 공정입니다. 거꾸로 된 또는 역전된 스테레오가 가장 일반적인 SLA 시스템입니다.
기계에 따라 사용자가 수지를 탱크에 붓거나 카트리지에서 자동으로 분사합니다.
인쇄를 시작할 때, 만들어진 플랫폼을 수지 위로 낮추어 건물 부분과 탱크 바닥 사이에 얇은 액체 층만 남깁니다.
수지 탱크 바닥의 투명 유리는 갈바노미터가 UV 레이저를 조종하여 3D 모델의 횡단면을 스케치하고 재료를 선택적으로 경화할 수 있도록 합니다. 인쇄물은 연속된 층으로 구성되며, 각 층은 두께가 100마이크론 미만입니다.
한 층이 완성되면 플랫폼을 다시 낮추고, 구성 요소를 탱크 바닥에서 벗겨내어 새로운 수지가 아래로 흐를 수 있도록 합니다.
원래 80년대에 개발된 SLA는 최근까지 대형 산업용 기계에만 국한되었습니다. 오늘날 데스크톱 리소그래피는 사용자 작업 공간에 편리하게 들어맞는 저렴하고 고해상도의 3D 프린팅을 제공합니다.
SLA는 다양한 물리적 특성을 가진 광범위한 재료를 사용할 수 있게 해줍니다. 엔지니어, 제품 디자이너, 조각가, 보석상, 치과의사 등, 각자의 용도에 맞는 재료가 있습니다.
2. 디지털 광 처리(DLP)
In 디지털 조명 처리 또는 DLP, 3D 물체를 경화하고 제조하는 실제 프로세스는 SLA 3D 인쇄와 동일하지만 한 가지 차이점이 있습니다. 입체석판 인쇄는 레이저를 사용하여 물체의 3D 복제품을 탱크 표면에 투사하여 다른 레이어 위에 레이어를 만듭니다.
디지털 광 처리의 경우 레이저는 아크 램프 또는 광원으로 대체됩니다. 빛은 액체 폴리머 표면에 원하는 모양의 형태로 투사되고 특정 액체 폴리머는 쉽게 경화되어 레이저보다 모양을 형성하는 데 시간이 덜 걸립니다. 결과적으로 SLA보다 빠른 3D 인쇄 프로세스가 가능합니다.
디지털 광 처리에는 나일론, ABS, 열가소성 플라스틱과 같은 다양한 소재가 사용됩니다. 따라서 다재다능합니다. 또한 고해상도의 바텀업 프린팅을 사용하여 다양한 모양을 제조합니다.
3. 용융 증착 모델링(FDM)
이 레이어 적층 3D 프린팅 공정은 생산 등급 열가소성 소재를 사용하여 프로토타입과 최종 사용 부품을 모두 생산합니다.
이 기술은 기능 세부 정보를 정확하게 생성하는 것으로 알려져 있으며 강도 대 중량 비율이 우수합니다. 컨셉트 모델, 기능적 프로토타입, 제조 보조 도구 및 소량 최종 사용 부품에 이상적입니다.
이 어플리케이션에는 XNUMXµm 및 XNUMXµm 파장에서 최대 XNUMXW의 평균 출력을 제공하는 FDM 공정 3D CAD 데이터를 레이어로 "슬라이싱"하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 데이터가 빌드 플랫폼에서 레이어별로 부품을 구성하는 기계로 전송됩니다.
열가소성 플라스틱과 지지 재료의 얇은 실과 같은 스풀을 사용하여 각 부품의 횡단면을 만듭니다. 핫멜트 접착제 총처럼, 풀린 재료는 이중 가열 노즐을 통해 천천히 압출됩니다. 노즐은 정밀하게 지지 재료와 3D 인쇄 재료를 이전 층 위에 놓습니다.
압출 노즐은 수평 XY 평면에서 계속 움직이는 반면 빌드 플랫폼은 아래로 이동하여 레이어별로 파트를 빌드합니다. 사용자는 완성된 파트를 빌드 플랫폼에서 제거하고 지지 재료를 청소합니다.
RAW FDM 부품에는 눈에 보이는 층선이 있습니다. 손 연마, 조립 또는 미용 페인트와 같은 여러 가지 마무리 옵션을 적용하여 매끄럽고 고른 표면의 조각을 만들 수 있습니다.
FDM 부품은 ABS, 폴리카보네이트, 울템과 같은 열가소성 플라스틱으로 제작되지만 기능적이고 내구성이 뛰어납니다.
4. 선택적 레이저 소결(SLS)
SLS 인쇄 필라멘트나 수지 대신 분말을 원료로 사용하는 레이저 분말 기반 인쇄입니다. 인쇄 공정은 분말 저장소를 낮추고 열가소성 분말(일반적으로 나일론)로 채우는 것으로 시작됩니다.
파우더를 구성하는 입자는 둥글고, 직경이 100마이크론 미만이며, 질감이 매끄럽습니다. 이를 통해 파우더를 얇고 조밀한 층으로 펴서 SLS 인쇄의 성공에 중요한 역할을 할 수 있습니다.
인쇄를 시작하기 전에 분말은 가열 코일을 통해 용융 온도 바로 아래에서 가열되고 어떤 경우에는 적외선 램프. 분말은 인쇄 내내 이 온도로 유지되어 레이저가 분말을 녹이는 것을 더 쉽게 만들어줍니다. 왜냐하면 소량의 에너지가 필요하기 때문입니다. 또한 온도 구배로 인해 인쇄된 부분이 뒤틀리는 것을 방지합니다.
블레이드나 롤러와 같은 파우더 스프레더는 빌드 플랫폼에 얇고 균일한 층을 만듭니다. 그런 다음 레이저가 빌드 영역의 영역을 선택적으로 가열하여 정의된 형상으로 파우더를 녹입니다. 이 부분은 반복되며 각 조각은 각 층마다 더 높아집니다.
파우더에 결함이나 인공물이 있는 경우 이러한 결함이 부품으로 직접 변환되어 기계적 특성이 저하되거나 인쇄가 실패할 가능성이 있다는 점은 분명해야 합니다. 그렇기 때문에 매끄럽고 균일한 층이 중요합니다.
모든 것이 잘 진행되면, 들어가지 않은 파우더가 인쇄된 부분을 완전히 감싸게 됩니다. 즉, SLS 인쇄에는 지지 재료가 필요 없으며, 모든 형상을 인쇄할 수 있습니다. 유일한 제한 사항은 인쇄 후 느슨한 파우더를 제거할 수 있는 충분한 공간이 필요하다는 것입니다.
5. 선택적 레이저 용융(SLM)
이 어플리케이션에는 XNUMXµm 및 XNUMXµm 파장에서 최대 XNUMXW의 평균 출력을 제공하는 선택적 레이저 용융 프로세스는 금속 분말 재료를 사용하여 물체를 층층이 쌓아 올립니다. 일반적으로 밀도가 높은 다양한 금속을 사용하여 물체를 만드는 데 사용됩니다. 이 3D 인쇄 기술은 레이저를 사용하여 금속 분말을 녹인 다음 냉각하여 응고시킵니다.
각 레이저 사이클은 생성되는 물체의 새로운 슬라이스를 생성한 다음, 스크레이퍼가 분말을 재분배하면서 작업 플랫폼이 한 면의 두께만큼 정확히 낮아집니다. 녹은 금속이 응고되고 프로세스가 반복됩니다.
레이저는 프로토타입이 완성될 때까지 오래된 레이어와 새로운 레이어를 융합합니다. 각 구성 요소는 구성 요소가 제거된 후 분리된 지지대를 사용하여 작업 플랫폼에 용접됩니다.
완성된 물체에서 사용되지 않은 재활용 분말을 제거하고 과도한 분말을 제거하여 매우 견고하고 정밀하게 제조된 제품이 탄생합니다.
선택적 레이저 용융은 복잡한 구성 요소를 빠르게 생산해야 할 때 그 가치를 증명합니다. 또한, 적응형 냉각과 같은 통합 기능적 요소가 있는 복잡한 제품을 생산할 수 있습니다.
6. 전자빔 용융(EBM)
전자빔 용융 전자빔을 사용하여 분말 금속을 층층이 융합시켜 고체 금속 부품을 만드는 금속 적층 제조 공정입니다.
SLS, SLM과 같은 일반적인 레이저 파우더 베드 융합 기술과 비교해 보면 전자 빔을 사용하는 고에너지 공정입니다.
전자 빔 용융은 일반적으로 고온의 진공 상태에서 기계 내부에서 발생합니다. 사용자는 빌드 영역에 금속 분말 층을 펴고 모든 분말을 예열하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 전자 빔은 물체를 빌드하는 데 필요한 곳을 녹여 융합합니다.
이 과정은 반복되어 결국 예열된 과립 물질을 포함하는 반고체 블록 또는 분말 케이크로 끝납니다. 다음 단계에서는 블록의 전원을 끈 다음 워크플로를 계속해야 합니다.
EBM의 이점 중 하나는 더 높은 에너지원으로 인해 더 큰 직경의 재료를 사용할 수 있다는 것입니다. 금속 분말, 작업하기도 더 쉽습니다. 또한 미세한 분말로 작업할 때 호흡기 위험이 없습니다. 따라서 EBM을 사용하면 특수 안전 장비 없이 분말로 작업하고 분말 주변에 있는 것이 가능합니다.
전자 빔 용융의 또 다른 장점은 레이저 파우더 베드 융합보다 더 높은 온도에서 발생한다는 것입니다. 이는 열 응력에 대한 더 나은 관리, 덜 휘어짐 및 왜곡, 더 나은 치수 정확도로 이어집니다.
전자 빔 용융은 의료용 임플란트를 만드는 데 일반적으로 사용되지만 항공우주 및 자동차 엔지니어링에도 사용되었습니다.
7. 적층물체 제조(LOM)
다른 3D 프린팅 기술은 적층물체 제조. 적층 물체 제조 또는 LOM은 코팅된 종이, 플라스틱 또는 금속 적층 층을 성공적으로 접착하고 절단 도구 또는 레이저 커터를 사용하여 모양을 자르는 신속한 프로토타입 제작 프로세스입니다.
건축 공정의 각 층에는 여러 부분 중 하나의 횡단면이 포함됩니다. 처리가 시작되기 전에 CAD에서 파생된 STL 파일의 이미지가 프린터에 공급됩니다. LOM 시스템 소프트웨어는 슬라이싱 기능을 계산하고 제어하는 반면, 라미네이션과 객체 방향은 수동으로 발생합니다.
건물 과정에서 시스템은 3D 모델의 횡단면을 생성하여 모델의 정확한 높이를 측정하고 그에 따라 수평면을 슬라이스합니다. 그런 다음 소프트웨어는 교차 해칭과 모델의 둘레를 이미지화합니다.
더 큰 빔은 한 번에 한 겹의 재료의 두께를 자르고, 주변이 타버린 후 모델의 경계는 남아 있는 시트로부터 자유로워집니다.
이전에 형성된 층이 쌓여 있는 플랫폼이 내려가고 새로운 재료 섹션이 전진합니다.
플랫폼이 올라가고, 가열된 롤러가 단일 왕복 운동으로 재료를 스택에 적층하여 이전 층에 결합합니다. 그런 다음 수직 인코더가 파일의 높이를 측정하고 슬라이스에 새로운 높이를 전달합니다. 이 시퀀스는 모든 층이 구축될 때까지 계속됩니다.
재료 처리에는 재료가 완전히 제형화된 후, 즉 적층된 부분을 LOM 블록에서 분리하는 작업이 포함됩니다. 분리한 후, 원하는 대로 물체를 샌딩, 연마 또는 페인팅할 수 있습니다.
올바른 3D 프린팅 공정을 선택하는 방법
기업은 올바른 것을 선택할 수 있습니다 3D 인쇄 몇 가지 핵심 요소를 고려하는 경우에만 방법입니다. 특정 기술에 투자하기 전에 우선시해야 할 세 가지 핵심 요소는 다음과 같습니다.
1. 제조 또는 공정 능력
첫째, 3D 프린팅 기술을 선택할 때는 제품을 만드는 절차의 실용성에 달려 있습니다. 제조된 물체의 물리적 특성은 사용자가 인쇄 방법을 좁히는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에는 완제품의 원하는 두께, 정확도, 크기 또는 지지 구조가 포함됩니다.
예를 들어, SLA 인쇄의 최소 벽 두께는 0.6mm인 반면 디지털 광 처리에서는 최대 0.2mm까지 수용할 수 있습니다. 인쇄된 객체의 결과는 융착 증착에서 가장 정확하지 않은 반면 SLA는 가장 정확하고 가장 높은 해상도를 갖습니다.
SLS나 SLA는 대부분의 3D 프린팅 요구 사항에 적합하지만, 전문가의 취급이 필요한 보다 복잡한 디자인은 FDM, EBM 또는 LOM 프린팅을 통해 구현할 수 있습니다.
2. 끝부분의 특성 또는 기능
이상적인 3D 프린팅 공정을 선택하는 또 다른 방법은 최종 제품의 기능을 고려하는 것입니다. 여기에는 환경 조건에 대한 비민감성, 유연성, 강성 및 내화학성, 내열성, 생태학적 안전 및 식용 여부와 같은 기타 물리적 측면을 살펴보는 것이 포함됩니다.
습기나 햇빛에 노출되면 제품의 품질에 영향을 줄 수 있으므로 내열성 및 내습성은 보장할 수 없습니다. 수지 기반 SLA 또는 DLP와 같은 프로세스. 따라서 사용자는 EBM, SLM 또는 LOM 인쇄 기술과 같은 분말 주입 기반 방법을 고려할 수 있습니다. 또한 이러한 기술을 사용하여 인쇄된 품목은 가장 강력한 화학적 특성을 갖습니다.
즉, SLA와 DLP는 외부의 혹독한 환경에 노출되지 않는 소재를 인쇄하는 데 적합한 반면, 전자 빔 용융 선택적 레이저 소결 방식은 산업용 소재를 인쇄하는 데 가장 적합합니다.
3. 소재 및 마감
마지막으로, 기업은 물체를 생산하는 데 사용할 재료 유형과 인쇄에서 기대하는 마감을 강조해야 합니다. 3D 인쇄에 가장 일반적으로 사용되는 재료는 다음과 같습니다. 필라멘트, 가루, 수지, 이들 재료는 폴리머 또는 플라스틱, 금속, 세라믹으로 추가로 분류됩니다. 복합 재료.
플라스틱은 또한 열가소성 수지와 열경화성 수지 두 가지로 분류됩니다. SLS와 FDM은 열가소성 수지에 가장 적합한 반면, 열경화성 수지에 가장 적합한 인쇄 기술은 스테레오리소그래피와 디지털 광 처리(DLP)입니다.
금속 재료는 가장 강력한 품질을 가지고 있으며 항공우주, 자동차 및 의료 분야에 적합합니다. 도어 힌지 또는 가벼운 응용 분야의 다른 금속 부품과 같은 강력한 부품을 만들 때도 재료 유형이 중요합니다. SLM, LOM 및 EBM 공정은 이러한 요구 사항에 대한 인쇄 솔루션을 제공합니다.
한편, 이러한 다양한 인쇄 기술은 또한 다양한 마감을 가지고 있습니다. 예를 들어, 도금 또는 광택 마감을 원하는 사람은 SLA 및 FDM 기술을 선택할 수 있습니다. SLA 및 DLP는 투명한 마감을 실행합니다. 선택적 레이저 소결을 사용할 때 염색 또는 무광 마감이 가능합니다.
결론
궁극적으로 다양한 3D 프린팅 기술이 있으며, 올바른 기술을 선택하는 것은 사용자의 요구 사항에서 비롯됩니다. 재료 및 실용성과 같은 다른 요소도 사용할 기술 유형을 결정합니다. 성공적인 3D 프린팅 여정을 시작할 준비가 된 사용자는 다양한 신뢰할 수 있는 3D 프린터를 탐색할 수 있습니다. Chovm.com.
