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3D 프린팅 재료

금속 3D 프린팅 기술이 성숙해짐에 따라 점점 더 많은 재료를 프린팅할 수 있게 되었습니다. 이러한 금속 중 다수는 기존 제조 수단을 사용하여 제작하기 어렵거나 비용이 많이 들 수 있지만 고부가가치 작업에 특화된 고유한 재료 특성을 가진 3D 프린팅에 매우 적합합니다.


이 블로그를 읽고 금속 3D 적층 제조에서 가장 일반적인 5가지 재료 그룹인 강철, 초합금, 티타늄, 구리 및 알루미늄에 대해 알아보세요. 이 게시물에서는 속성, 용도, 장단점, 각 그룹 내의 특정 금속에 대해 다룰 것입니다.

강철

철은 3D 프린팅에 사용되는 가장 일반적인 금속입니다. 우수한 재료 특성, 다용성 및 정밀 제조에서의 광범위한 사용으로 인해 3D 프린팅 강철은 고품질 부품을 만드는 데 탁월한 옵션입니다. 대부분의 유형의 강철을 인쇄할 수 있지만 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 유형은 스테인리스강과 공구강입니다. 이 금속은 더 비싸고 기존 방식으로 제작하기 어렵습니다.


긍정적인 특성:

  • 우수한 강도 및 경도
  • 다양한 재료 특성
  • 열 처리 가능.< /li>


스테인리스강은 강하고 딱딱한 강철로 내부식성이 우수합니다. 상당한 크롬 함량(최소 12%, 종종 최대 18%). 오스테나이트계와 마르텐사이트계의 두 가지 유형의 스테인리스강이 일반적으로 인쇄됩니다.

  • 가장 일반적인 유형의 스테인리스강인 오스테나이트계 스테인리스강은 내식성이 있으며 두 가지 모두 가공할 수 있습니다. 열처리는 할 수 없지만 용접됩니다. 316L은 내식성이 뛰어난 것으로 알려진 일반적인 3D 프린팅 스테인리스강입니다.
  • 마르텐사이트계 스테인리스강 은 오스테나이트계보다 훨씬 더 단단합니다. 강철이지만 부서지기 쉽고 내 부식성이 적습니다. 17-4 PH는 마르텐사이트계 스테인리스강으로 다양한 재료 특성에 맞게 열처리되며 제조 전반에 걸쳐 광범위하게 사용됩니다.


공구강은 중앙 응용 프로그램 – 모든 종류의 툴링. 여기에는 절단, 연삭, 스탬핑, 성형 또는 성형 능력에 중요한 매우 단단한 화합물인 카바이드가 포함되어 있습니다. 일반적으로 매우 단단하고 내마모성이 있으며 많은 제품이 고온에서 사용할 수 있습니다. 가장 일반적으로 3D 프린팅된 세 가지 유형의 금속은 A 시리즈, D 시리즈 및 H 시리즈 공구강입니다.

  • A 시리즈 공구강은 범용성이 뛰어나고 기계 가공이 가능한 공구입니다. 내마모성과 인성의 균형을 이루는 강. A 시리즈에는 8가지 종류가 있으며 그 중 가장 일반적인 것은 A2입니다. 강한> 공구강. 이 다용도의 냉간 가공 공구강은 펀치와 다이를 만드는 데 자주 사용되며 기타 다양한 응용 분야에도 사용됩니다.
  • D 시리즈 공구강은 내마모성에 최적화되어 있습니다. 그리고 경도. 특별히 견고하지 않으며 냉간 작업용으로만 사용됩니다. D 시리즈에서 가장 일반적인 종류는 D2 강철입니다. 블레이드에서 산업용 절삭 공구 및 나이프에 이르기까지 모든 종류의 절삭 공구에 사용되는 냉간 가공 공구강.
  • H 시리즈 공구강은 재료를 고속(또는 순환)으로 절단 및 성형합니다. 온도. H13은 가장 일반적인 3D 프린팅 열간 공구강입니다. 우수한 3D 프린팅 금속 강도, 인성, 내마모성 및 내열성이 결합되어 고온에서 사용하기에 최적화된 우수한 범용 공구강입니다.

3D 프린팅된 스테인리스 스틸 그리퍼는 자동화된 벤딩 셀을 작동하는 데 사용됩니다.

초합금

3D 금속 프린팅 기술은 상대적으로 저렴한 비용으로 고부가가치 합금을 제조할 수 있다는 점에서 차별화됩니다. 종종 기계 가공이 어렵고 비용이 많이 드는 3D 프린팅을 통해 기업은 절삭 방식보다 고성능 부품을 더 저렴하게 생산할 수 있습니다. 초합금은 고열, 부식성 화학 물질 또는 둘 다 있는 열악한 환경에서 번성합니다. 인쇄 가능한 초합금이 많이 있지만 가장 일반적인 두 그룹은 인코넬과 코발트 크롬입니다.

긍정적인 특성:

  • 우수한 기계적 특성
  • 내열성
  • 우수한 표면 안정성< /li>
  • 부식 방지
  • 생체 적합성(코발트 크롬만 해당)


인코넬
가장 일반적인 독점 니켈 합금 그룹은 인코넬입니다. 이 매우 강하고 견고하며 부식에 강한 소재는 터빈, 엔진 실 및 로켓에 사용됩니다. 3D 프린팅 인코넬에 가장 많이 사용되는 두 가지 공식은 더 강하고 질긴 인코넬 718과 더 강한 내열성 인코넬 625입니다. 둘 다 기존 방식으로 가공하는 데
비용이 많이 들기 때문에 3D 프린팅이 비용 효율적인 대안이 됩니다.

코발트 크롬
이 초합금은 생체 적합성, 고강도로 유명합니다. - 중량비 및 내식성; 본질적으로 더 높은 등급의 더 조밀하고 더 비싼 티타늄 버전입니다. 인코넬과 마찬가지로 터빈 및 기타 적대적인 환경에서 사용되지만 정형외과 및 치과용 임플란트를 포함하여 인코넬이 적합하지 않은 의료 분야에도 사용할 수 있습니다.

3D 프린팅된 인코넬 부품은 높은 내열성으로 유명합니다.

티타늄

기존 제조에 사용되는 일반적인 소재는 아니지만 티타늄은 중량 대비 강도 비율이 높고 비용(재료 비용 및 가공 비용 모두)이 높기 때문에 3D 프린팅에 적합합니다. 티타늄은 일반적으로 두 가지 종류로 인쇄됩니다. 티타늄 합금 및 순수 티타늄(CP Ti로 알려짐).


긍정적인 속성:


  • 중량 대 강도 비율
  • 내열성
  • 내화학성
  • 생체 적합성(공정 및 합금에 따라 다름) ul>


티타늄 합금
티타늄은 다른 금속과 합금할 때 최고의 기계적 품질을 얻습니다. 가장 일반적인 티타늄 합금은 Ti64(Ti-6Al-4V)로, 17-4 PH 스테인리스강보다 더 강하고 밀도는 40% 낮습니다. 부식성 및 고온 환경에서 탁월합니다. 이러한 특성으로 인해 항공기 및 고성능 차량과 같이 중량 대비 강도가 높은 산업에서 최고의 선택입니다.


상용 순수 티타늄(CP Ti)


순티타늄은 대부분의 티타늄 합금만큼 강하지는 않지만 생체 적합성이 높습니다. 정형외과용 인서트 및 이와 유사한 의료 응용 분야에 사용됩니다.

3D 프린팅된 티타늄 부품은 가벼운 무게와 높은 강도가 중요한 항공우주 및 자동차 응용 분야에서 자주 사용됩니다.

구리

구리는 3D 인쇄 가능한 금속 재료 중에서 완전히 고유한 가치를 제공합니다. 구리는 기계적 특성 대신 열 및 전기 전도성에 사용됩니다. 금속 3D 프린팅을 통해 엔지니어는 방열판, 용접 암, 버스 바와 같은 기하학적으로 최적화된 구리 부품을 훨씬 저렴한 비용으로 만들 수 있습니다. 오늘날 모든 버전의 구리를 인쇄할 수 있는 시스템은 소수에 불과합니다. 구리는 순수한 형태 또는 일반적으로 합금 형태로 인쇄될 수 있습니다.

긍정적인 속성:


  • 전기 전도성
  • 열 전도성
  • 부식 방지
  • 연성


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순동
순동은 동합금 중에서 열 및 전기 전도성이 가장 우수하여
선호되는 옵션입니다. 그러나 높은 전도성과 높은 레이저 반사율로 인해 구리는 표준 레이저 기반 시스템과 호환되지 않습니다. 순수한
구리는 바운드 분말 압출 기계에서만 사용할 수 있습니다.

합금 구리
합금 구리는 일반적으로 일부 파우더 베드 퓨전 기계에서 인쇄할 수 있게 만드는 1-2%의 합금 원소. 이 합금은 여전히 상대적으로
전도성이 있지만 순수 구리보다 열등한 옵션입니다. 인쇄 가능한 합금
구리의 예로는 크롬과 아연의 합금인 C18150이 있습니다.

3D 프린팅된 순수 구리는 열 및 전기 전도성으로 높이 평가되며 방열판과 같은 컴퓨터 부품에 사용됩니다.

알루미늄

알루미늄은 일부 금속 3D 프린터에 사용되지만 기존 제조 공정보다 3D 프린팅에서 훨씬 적게 사용됩니다. 3D 프린팅 금속 부품의 희소성은 두 가지 요인에 기인합니다. 낮은 인쇄 가능성과 기존 제조 비용이 상대적으로 낮습니다. 결과적으로 알루미늄을 사용하여 3D 프린팅된 금속 부품의 잠재적인 ROI 또는 금속 3D 프린터 가격이 항상 프린팅에 유리한 것은 아닙니다. 6061 및 7075와 같은 가장 일반적인 알루미늄 합금은 인쇄되지 않습니다. 대신 알루미늄을 인쇄하는 Powder Bed Fusion 기계는 일반적으로 더 부드러운 주조 등급 알루미늄을 인쇄합니다. 이 주조 등급 합금은 중량 기준으로 최대 12%의 실리콘을 함유하고 기계적 특성이 낮습니다.

긍정적인 속성:

  • 저중량
  • 내구성
  • 연성

3D 프린팅에서 알루미늄의 대안

프린팅의 가치는 상대적으로 낮기 때문에 3D 프린팅에서 언제 보편화될지는 미지수입니다. 그때까지 티타늄과 강철은 개방 셀 충전으로 인쇄할 때 유사한 강도 대 중량 비율을 제공하는 반면 연속 복합 3D 프린터는 훨씬 적은 비용으로 알루미늄 강도 부품을 생산할 수 있습니다.

3D 프린팅 알루미늄 부품에 관심이 있는 조직은 Markforged 탄소 섬유 3D 프린팅을 사용한 적층 제조를 고려해야 합니다. -with-3d-printed-carbon-fiber">6061-T6 알루미늄과 동등한 강도를 가진 부품과 강성, 내충격성, 내열성 및 내구성과 같은 향상된 재료 특성을 제공합니다. 또한 6061 알루미늄과 비교하여 강화 탄소 섬유 제조는 항공 우주 및 자동차와 같은 산업의 특정 고성능 응용 분야에 중요할 수 있는 중량 대비 강도 비율을 극적으로 향상시킵니다.

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