금속 3D 프린팅: IMTS에서 본 레이저 및 금속 분말 프린터

지난주 국제제조기술전시회(IMTS)에 갔는데 정말 놀라웠습니다. 기계공을 위한 장난감 매장으로 최고의 산업 자동화 기술을 선보입니다. 하지만 제가 이번 쇼에서 발견한 가장 멋진 트렌드 중 하나는 금속 3D 프린팅에 사용되는 모든 기술입니다. 가장 좋은 점은 전시된 거대한 기계 중 다수가 실제로 작동하고 있다는 것입니다!

실제 방법은 3D 프린터와 크게 다를 수 있으므로 이를 적층 제조라고 부르는 것이 더 나을 것입니다. 아래에서는 이 프로세스에 대한 세 가지 접근 방식의 예를 찾을 수 있습니다. 저는 종종 클래딩이라고 불리는 노즐 기반 납품을 사용하여 금속으로 실제 3D 프린팅을 수행하는 회사와 훌륭한 인터뷰를 했습니다. 레이저를 이용한 파우더 레이어 프린팅 데모 영상이 있습니다. 그리고 최종 금속 부품을 만들기 위한 중간 단계로 바인더를 사용하는 기술입니다. 한 번 보자!

BeAM Machines 부스에서 거대한 제트 엔진 콘을 선보이고 있는 Tim Bell을 만나서 반가웠습니다. 콘 자체는 ​​가장 빠르고 경제적인 생산 방법으로 스테인리스 스틸로 만들어졌습니다. 아이소그리드는 이 원뿔의 외부 표면에 인쇄되었으며, 이 구조는 일반적으로 절삭 과정에서 더 큰 부품을 기계로 가공합니다.

BeAM은 아르곤 가스 흐름에 금속 분말을 운반하는 노즐 기반 접근 방식을 사용합니다. 노즐 끝에서 빠져나오면서 고출력 레이저가 재료를 융합합니다. Tim은 레이저 용접이 가능한 모든 재료가 이 공정에 사용될 수 있다고 언급했습니다. 여기에는 티타늄 합금, 강철, 니켈 합금 및 코발트 합금이 포함됩니다. 그들은 또한 알루미늄에 대해서도 연구하고 있습니다.

기존 부품에 추가하는 것은 정말 멋진 일이지만, 여기에 표시된 것과 같이 전체 개체를 인쇄할 수도 있습니다. Tim은 INCONEL 625(니켈-크롬 합금)로 전체 제트 엔진 콘을 인쇄하는 데 엄청난 비용이 들었을 것이라고 언급했습니다.

BeAM은 현장에 가동 중인 기계가 없었지만 레이저 클래딩을 시연하는 회사가 있었으므로 이를 살펴보겠습니다.

전시장에서 이 기계들이 실제로 작동하는 모습을 보는 것은 정말 멋진 일입니다. 다음은 일부 바 스톡에 나선형을 형성하는 것을 시연한 OR Lasertechnology의 레이저 클래딩 기계입니다. 레이저가 발사되기 전에 노즐에서 분말이 나오는 모습을 보여주는 동영상을 촬영했습니다. 그런 일이 발생하면 지그의 회전과 노즐의 선형 움직임이 나선형을 형성합니다.

기계는 냉장고만한 크기로 그리 크지 않았습니다. 완성된 막대의 모습을 볼 수 있습니다. 나는 이것이 완성된 모습을 얻기 위해 다듬어졌다고 믿습니다.

Toshiba 부스에는 레이저 클래딩 기계가 전시되어 있지 않았지만 일부 샘플 부품을 가져왔습니다. 여기서는 이러한 부품이 어떻게 구축되고 공차에 맞게 가공되었는지 확인할 수 있습니다.

이 Renishaw 프린터에는 4개의 500W 레이저가 있습니다. 그렇습니다. 이 상대적으로 작은 기계에는 2킬로와트의 레이저가 들어있습니다! 제가 촬영한 영상은 레이저 발레가 금속 분말 층을 융합하는 모습을 보여줍니다. 마지막에는 다음 반복을 위해 새 레이어를 제자리로 스윕하는 갠트리가 있습니다.

디스플레이에 인쇄된 매니폴드는 정말 환상적입니다. 레이저 프린팅으로 뽑을 수가 없었을 거에요. 티타늄으로 제작되었으며 이를 구성하는 두 부분을 프린트하는 데 약 40시간이 걸렸습니다. 이 기계에서 나오는 부품은 청소를 위해 비드 블라스트 처리가 필요합니다. 아마도 이것이 3D 프린팅처럼 보이지 않는 이유일 것입니다. 이와 같은 티타늄 부품은 열 경화가 필요합니다.

Renishaw는 또한 부품 사양을 확인하기 위한 측정 시스템으로 구축한 델타 봇도 선보였습니다. 해상도 데모를 보는 것은 눈에 띄고 이러한 규모로 작동하는 것은 나오는 부품의 정밀도를 확인해야 할 필요성을 보여줍니다.

3D Systems는 항공우주 및 의료 기술에 사용되는 대형 직접 금속 프린팅 기계를 보유하고 있었습니다. (여기서 맞춤형 엉덩이를 얻으세요!) 실행되지는 않았지만 프린트 베드와 작동 방식에 대한 설명을 잘 보았습니다.

각 층이 인쇄될 때 베드의 중앙 부분이 기계 안으로 들어가고 파우더가 양쪽에서 쓸려 들어갑니다. 레이저는 위쪽에 장착되어 아래쪽을 향합니다. 부품은 침대에 접착되는 뗏목에 인쇄됩니다. 이는 후처리 단계를 위한 지그 역할을 한 후 EDM을 사용하여 부품을 제거합니다.