AM (additive manufacturing) 적층 제조 개요

 

 

 

 

AM (additive manufacturing) 적층 제조 개요

 

최근 몇년 사이에 떠오르는 새로운 제조 방법이다. 프린터로 소재를 한층씩 쌓아 올려 3차원 물체를 만드는 방법이다.

3D 프린팅, RP (rapid prototyping) 이라고도 한다. ASTM 의 공식 명칭은 AM 이다.

 

다품종 소량 생산에 적합하고 복잡한 형상에 대해서도 제작이 가능하여 조립 비용을 낮출 수 있다. 또한 기존의 깍거나 잘라내는 제조 방식에 비해 소재를 아낄수 있는 장점이 있다 (필자의 생각으로는 이는 소량 생산에서는 큰 장점이 아닐 수도 있다. 원가에서 소재비가 차지하는 비율이 얼마 안될 수 있기 때문이다).

 

적용 분야로는 자동차, 의료, 항공우주 등이 있다 ( 사용 빈도가 높은 순 ). 

 

소재는 다양하게 가능하나 여기서는 금속 소재에 대해서만 다룬다. 금속 소재는 다른 소재에 비해 기술이 다소 초기 단계이다.

 

 

 

AM 제작 방법

 

6가지 방법이 있으나 그 중에 실제 주류를 형성하고 있는 방법은 아래 두 가지 SLS와 FDM이나 금속은 DMLS를 사용한다.

 

 

    선택적 레이저 소결 조형 (SLS, Selective laer sintering)

 

      레이저로 재료를 가열하여 응고시키는 방식으로 정밀성이 우수하다.

      소재 분말을 잔뜩 깔아 놓고 만들부분만 녹여서 굳히는 방식이다. 이걸 한층씩 하면서 만든다. 아래 DMLS 방법이 있기 때문에 SLS로는 금속 제품을 잘 만들지는 않는다.

 

 

 

 

    직접 금속 레이저 소결 조형 (Direct Metal Laser Sintering)

       

      금속 파우더를 레이저로 소결시켜 생산하며 강도 높은 제품 등에 사용된다. 

      Selective laser melting (SLM), laser powder bed fusion (LPBF) 라고도 한다. 

      SLS의 하위 분류에 속하기도 하며 SLS와 달리 금속으로 3차원 부품을 만들 수 있다.

 

 

 

 

    압출 적층 조형 (FDM, Fused deposition model)

     

      고체 수지 재료를 녹여서 쌓는 방식으로 제작 비용과 시간 면에서 효율적이다.

      우리가 보통 생각하는 프린팅 방식으로 한 층씩 재질을 쌓아가면서 만드는 방식이다.

 

 

 

 

 

출처 : 참고문헌 3

 

 

 

주요 업체

 

미국의 Stratasys와 3D Systems가 있다. 

 

 

 

금속 소재

 

금속의 3D 소재로 사용되는 금속 분말은 제조가 어려운 면이 있어 종류가 많지 않지만 알루미늄, 티타늄, 스테인레스, 인코넬 등이 있다. (사실 이정도면 대다수의 합금을 포함한다. 물론 알루미늄만 해도 종류가 무척 많으니 알루미늄 일부만 될 것으로 추측된다.)

 

분말 소결 방법은 레이저와 전자빔 방식이 있으며 레이저는 프린팅 완료후 소결 과정을 거쳐야 하나 전자빔은 필요 없으며 일부 제품은 단조 제품보다 우수한 강도를 지닌다고 한다 (응? 정말 대단하다).

 

 

출처 : 참고문헌 2

 

 

금속 소재 주요 제조 업체

 

출처 : 참고문헌 2

 

 

참고문헌

 

1

https://www.inirnc.com:40126/prop/bbs/board.php?bo_table=ini_column&wr_id=29&page=4

 

2

http://kmaps.kisti.re.kr/rpt/newPdfOpen.do?fileId=6a83773c-28ee-459b-b994-6178dfe8857d&stPage=1&endPage=5

 

3

기계저널, 3D Printing 기술 현황 및 응용 개요, 박형욱 울산과학기술대학교 기계 및 신소재공학부 부교수