분말의 미래

스웨덴 회사 VBN Components는 주로 드릴 및 밀링 커터와 같은 도구인 첨가제가 있는 분말을 사용하는 첨가제 기술을 사용하여 철강 제품을 만듭니다. 3D 프린팅 기술은 단조 및 기계 가공의 필요성을 제거하고 원자재 소비를 줄이며 최종 사용자에게 고품질 재료에 대한 폭넓은 선택권을 제공합니다.

VBN 구성 요소의 제공에는 예를 들어 포함됩니다. 비베나이트 290스웨덴 회사에 따르면 세계에서 가장 단단한 강철(72HRC)입니다. Vibenite 290을 만드는 과정은 재료의 경도를 점차적으로 증가시키는 것입니다. 이 원재료에서 원하는 부품이 인쇄되면 연삭 또는 EDM 이외의 추가 처리가 필요하지 않습니다. 절단, 밀링 또는 드릴링이 필요하지 않습니다. 따라서 회사는 최대 200 x 200 x 380mm 크기의 부품을 생성하며 그 형상은 다른 제조 기술을 사용하여 생산할 수 없습니다.

강철이 항상 필요한 것은 아닙니다. HRL Laboratories의 연구팀이 3D 프린팅 솔루션을 개발했습니다. 알루미늄 합금 고강도로. 그것은이라고 나노기능적 방법. 간단히 말해서, 새로운 기술은 특수 나노 기능 분말을 3D 프린터에 적용한 다음 레이저로 얇은 층을 "소결"하여 XNUMX차원 개체의 성장을 유도하는 것으로 구성됩니다. 용융 및 응고 중에 결과 구조는 합금의 의도된 미세 구조에 대한 핵 형성 중심으로 작용하는 나노 입자로 인해 파괴되지 않고 완전한 강도를 유지합니다.

알루미늄과 같은 고강도 합금은 중공업, 항공(예: 동체) 기술 및 자동차 부품에 널리 사용됩니다. 나노 기능화의 새로운 기술은 높은 강도뿐만 아니라 다양한 모양과 크기를 제공합니다.

빼기 대신 더하기

전통적인 금속 가공 방법에서는 가공을 통해 폐기물을 제거합니다. 적층 프로세스는 역순으로 작동합니다. 소량의 재료를 연속적으로 적용하고 추가하여 디지털 모델을 기반으로 거의 모든 모양의 XNUMXD 부품을 생성합니다.

이 기술은 이미 프로토타이핑과 모형 주조에 널리 사용되고 있지만, 낮은 효율과 불만족스러운 재료 특성으로 인해 시장에 내놓을 제품이나 장치의 생산에 직접 사용하는 것은 어려웠습니다. 그러나 이러한 상황은 전 세계 여러 센터의 연구원들의 작업 덕분에 점차 변화하고 있습니다.

힘든 실험을 통해 XNUMXD 인쇄의 두 가지 주요 기술이 개선되었습니다. 금속의 레이저 증착 (LMD) 및 선택적 레이저 용융 (ULM). 레이저 기술은 50D 전자 빔 인쇄(EBM)로는 불가능한 미세한 세부 사항을 정확하게 생성하고 우수한 표면 품질을 얻을 수 있도록 합니다. SLM에서 레이저 빔의 포인트는 재료의 분말로 향하고 250~3미크론의 정확도로 주어진 패턴에 따라 국부적으로 용접됩니다. 차례로 LMD는 레이저를 사용하여 분말을 처리하여 자립형 XNUMXD 구조를 만듭니다.

이러한 방법은 항공기 부품을 만드는 데 매우 유망한 것으로 입증되었습니다. 특히 금속의 레이저 증착은 항공우주 부품의 설계 가능성을 확장합니다. 과거에는 불가능했던 복잡한 내부 구조와 구배를 가진 재료로 만들 수 있습니다. 또한 두 레이저 기술을 통해 복잡한 형상의 제품을 만들고 광범위한 합금에서 제품의 확장된 기능을 얻을 수 있습니다.

지난 350월, Airbus는 생산 AXNUMX XWB에 적층 인쇄를 장착했다고 발표했습니다. 티타늄 브라켓, Arconic에서 제작했습니다. Arconic과 Airbus의 계약은 티타늄-니켈 분말로 3D 프린팅을 제공하기 때문에 이것이 끝이 아닙니다. 신체 부위 i 추진 시스템. 그러나 Arconic은 레이저 기술을 사용하지 않고 자체적으로 개선된 EBM 전자 아크 버전을 사용한다는 점에 유의해야 합니다.

2017년 가을 네덜란드 Damen Shipyards Group 본사에서 선보인 최초의 프로토타입이 금속 가공 분야의 적층 기술 개발의 이정표 중 하나가 될 것입니다. 선박 프로펠러 이름을 딴 금속 합금 VAAM펠러. 대부분의 테스트가 이미 수행된 적절한 테스트를 거친 후 모델은 선박에서 사용할 수 있도록 승인될 수 있습니다.

금속 가공 기술의 미래는 스테인리스 스틸 분말 또는 합금 부품에 있기 때문에 이 시장의 주요 업체를 알아가는 것은 가치가 있습니다. 2017년 3월에 발표된 "적층 제조 금속 분말 시장 보고서"에 따르면 가장 중요한 XNUMXD 프린팅 금속 분말 제조업체는 GKN, Hitachi Chemical, Rio Tinto, ATI Powder Metals, Praxair, Arconic, Sandvik AB, Renishaw, Höganäs AB, Metaldyne Performance Group, BÖHLER Edelstahl, Carpenter Technology Corporation, Aubert & Duval.

프로펠러 프린트 WAAMpeller

액상

현재 가장 잘 알려진 금속 첨가제 기술은 분말(앞서 언급한 바비나이트가 생성되는 방식)을 사용하여 "소결"되고 출발 물질에 필요한 고온에서 레이저 융합됩니다. 그러나 새로운 개념이 등장하고 있습니다. 베이징에 있는 중국 과학 아카데미의 냉동 생물 의학 공학 연구실의 연구원들이 방법을 개발했습니다. "잉크"로 3D 프린팅, 녹는점이 실온보다 약간 높은 금속 합금으로 구성됩니다. Science China Technological Sciences 저널에 발표된 연구에서 연구원 Liu Jing과 Wang Lei는 나노입자를 추가하여 갈륨, 비스무트 또는 인듐 기반 합금의 액상 인쇄 기술을 시연했습니다.

기존의 금속 프로토타이핑 방법과 비교할 때 액상 3D 프린팅에는 몇 가지 중요한 이점이 있습니다. 첫째, 상대적으로 높은 XNUMX차원 구조물의 제조율이 달성될 수 있다. 또한 여기에서 냉각수의 온도와 흐름을 보다 유연하게 조정할 수 있습니다. 또한 액체 전도성 금속은 비금속 재료(예: 플라스틱)와 함께 사용할 수 있어 복잡한 구성 요소의 설계 가능성을 높입니다.

American Northwestern University의 과학자들은 또한 이전에 알려진 것보다 저렴하고 덜 복잡한 새로운 금속 3D 프린팅 기술을 개발했습니다. 금속 분말, 레이저 또는 전자빔 대신에 사용합니다. 재래식 오븐 i 액체 물질. 또한 이 방법은 다양한 금속, 합금, 화합물 및 산화물에 적합합니다. 이것은 우리가 알고 있는 플라스틱의 노즐 밀봉과 유사합니다. "잉크"는 엘라스토머가 첨가된 특수 물질에 용해된 금속 분말로 구성됩니다. 적용시 상온입니다. 그 후, 노즐에서 적용된 재료 층은 용광로에서 생성된 고온에서 이전 층과 소결됩니다. 이 기술은 Advanced Functional Materials 전문 저널에 설명되어 있습니다.

중국 액체 금속 상 인쇄 방법

2016년 하버드 연구원들은 XNUMXD 금속 구조를 만들 수 있는 또 다른 방법을 소개했습니다. "공중"으로 인쇄. Harvard University는 다른 것과 달리 물체를 층별로 생성하지 않고 금속을 즉시 동결하여 "공중"에서 복잡한 구조를 생성하는 3D 프린터를 만들었습니다. John A. Paulson 공학 및 응용 과학 학교에서 개발한 이 장치는 은 나노 입자를 사용하여 물체를 인쇄합니다. 집중된 레이저는 재료를 가열하고 융합하여 나선과 같은 다양한 구조를 만듭니다.

의료용 임플란트 및 항공기 엔진 부품과 같은 고정밀 3D 인쇄 소비자 제품에 대한 시장 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. 그리고 제품 데이터를 다른 사람들과 공유할 수 있기 때문에 전 세계 기업은 금속 분말과 올바른 3D 프린터에 액세스할 수 있다면 물류 및 재고 비용을 줄이는 작업을 할 수 있습니다. 아시다시피 설명된 기술은 전통적인 생산 기술보다 앞서 복잡한 형상의 금속 부품 제조를 크게 촉진합니다. 특수 응용 프로그램의 개발은 기존 응용 프로그램에서도 3D 인쇄 사용에 대한 낮은 가격과 개방성으로 이어질 가능성이 높습니다.

가장 단단한 스웨덴 강철 - 3D 프린팅용:

세계에서 가장 단단한 강철 - 스웨덴 웁살라에서 제작

인쇄용 알루미늄 필름: 

야금학의 혁신: 고강도 알루미늄의 3D 프린팅