Advanced Material Technology

하나AMT 테크놀로지

3D 프린팅 기술

3D 프린팅은 입체적인 데이터를 기초로 하여, 액체, 와이어, 분말, 펠렛 등 다양한 형태의 물질을 정밀하게 한 층씩 적층 함으로써,
3차원의 입체물로 제조하는 기술입니다.


ASTM(American society for testing and materials)에서는 3D 프린팅이라는 용어 대신에
절삭가공(Subtractive machining)에 반대되는 개념으로 적층제조(Additive manufacturing)을 공식적으로 사용하기도 합니다

3D 프린팅 기술은 금형이나 틀 없이도 시제품(prototype)을 신속하게 만들 수 있고, 그 과정에서 수정 후 다시 제작하여 확인할 수 있다는 장점을 가지기 때문에,
커팅(cutting)이나 드릴링(drilling) 등을 이용하여, 제조ㆍ조립하는 기존공정에 비하여 시간과 비용을 크게 절감할 것으로 기대되기 때문에,
향후 제조업 분야에서 생산방식의 혁신적인 변화를 만들어낼 것으로 예상되고 있습니다.

3D 프린터의 가격이 점차 저렴해지는 추세에 의하여, 기업에서 고가의 프로토타입 시제품 제작용으로 제작되던 3D 프린팅 기술이 심지어 가정에서
소비자가 직접 개인화된 도구, 맞춤형 장난감 제작이 가능할 뿐만 아니라 개인형 의족, 의수 그리고 인공 장기 등
생활용품, 엔터테인먼트, 의료기기, 식품, 가전기기, 건축, 방위산업 등 다양한 분야에 응용이 확산될 것으로 전망되고 있습니다

금속 3D 프린팅의 대표적인 제조기술은 PBF(Powder bed fusion) 및 DED(Directed energy deposition) 방식이 있습니다.
[PBF방식] 분말 공급 장치에서 일정한 면적을 가지는 분말 베드에 수십 ㎛의 분말 층을 깔고 레이저 또는 전자 빔을 미리 준비된 설계 도면에 따라 선택적으로 조사한 후, 한층 씩 쌓아 올리는 원리를 이용합니다. 이 방식은 SLS(Selected laser sintering), SLM(selected laser melting), laser cursing, DMLS(Direct metal laser sintering) 등 다양한 용어로 혼용되고 있으나 기본적인 원리는 동일합니다.

제조 과정에서 분말의 도포가 원활ㆍ균질하게 이루어지는 일이 적층 완료 후, 결함(defect), 기공(void) 발생을 억제하고, 고밀도, 고강도 및 정밀성을 달성할 수 있는 핵심요소 입니다. 주요 사용 소재로는 Steel, Al, Ti, Co-Cr, Ni 합금 등이며, Mold, die 등 다양한 형태 및 형상자유도 구현에 유리한 것으로 알려져 있습니다. PBF에 사용되는 금속 분말의 요구조건은 크기 10~50㎛, 구형 등의 조건을 필수적으로 갖추어야 합니다.
[DED방식] 보호가스 분위기에서 분말을 실시간으로 공급하고, 고출력의 레이저에 의하여, 즉시 용융되어 비교적 빠르게 적층해나가는 금속 3D 프린팅 기술입니다. 공정 속도, 대면적 형태 제조에 적합한 방법이며, repair of worn components, modification of tooling for re-use shaft, ducts, airfoils and coating 등 다양하게 응용할 수 있습니다. Ti, Ni, Cu, SUS, Al 합금 등을 소재로 선택할 수 있고, 50~150㎛의 입도분포, 비교적 자유로운 형상의 금속 분말을 이에 사용합니다.

따라서, 저희 하나에이엠티㈜에서는 국내최초로 가스아토마이징 방법에 의해 초경량 마그네슘 금속 분말을 양산 기술 개발, 경험 및 노하우를 바탕으로 PBF 또는 DED 제조방식에 적용가능한 고품질의 3D 프린팅용 금속 분말을 저가로 제조하는 기술을 지속적으로 혁신함으로써, 금속소재를 이용한 3D 프린팅 기술의 발전에 기여하고, 다양한 고객의 니즈를 충족할 수 있는 분말 소재 전문기업이 되기 위하여, 지금 이순간도 노력을 계속하고 있습니다.
CRITERIA POWDER BED FUSION DIRECTED ENERGY DEPOSITION
Schematic Diagram
Build speed 5-20㎠/h (~40~160 g/h) Up to 0.5 kg/h (~70㎠/h)
Accuracy ±0.02 - 0.05mm/25mm ±0.125 - 0.25mm/25mm
Detail capabilty 0.04 - 0.2mm 0.5 - 1.0mm
Surface quality Ra 4-10 μm Ra 7-20 μm
Max. part size 630mm x 400mm x 500mm 2000mm x 1500mm x 750mm
Materials Steel, Al, Ti, CoCr, Ni, base alloy, Mg, Cu Steel,Ti, ni base alloy,ceramic
Typical Molds and die(tool inserts All types of component Repair of worn components Modification of tooling for re-use Shaft, ducs,airfoils and coating
출처. 강민철 박사, 3D 금속 프린팅 기술의 국내외 현황과 과제, 분말야금 기술회보, 2015, 제 5권 제1호

가스분무법(Gas Atomization)

Gas Atomization(가스분무법)이란 금속분말을 제조하는 가장 일반적인 방법 중 하나로,
용융된 금속 용탕에 가스를 분사하여 미세한 분말을 제조하는 방법을 말합니다.

Gas Atomization(가스분무법)은 고온으로 가열된 용탕이 오리피스를 통과하여 낙하하는 중에 노즐에서 분사되는 고압의 가스가
용탕에 강한 충격 에너지를 가하여 분말의 형태로 만듭니다.

가스의 종류와 압력, 오리피스 내경, 노즐의 종류 등의 요인변화에 따라 분말의 특성 또한 변화되며,
분말의 형상 및 입자 분포 등 주요 특성에 영향을 미칩니다.

가스아토마이징을 통해 제조된

하나에이엠티 금속분말의 특성

균일한 입도 분포를 갖는구형의 분말
다른 원소의 분말과
합성 및 혼합 수월
분말의 우수한
유동성
분말의
높은 밀도
분말의 산소농도
효율적 제어
불규칙 형상의
분말 제조 가능

품질관리 및 분석

하나에이엠티 기술연구소는 세계수준의 기술력과 혁신을 위해 끊임없는 연구개발 및 분석에 주력하고 있습니다.

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업체명 : 하나에이엠티㈜ / 대표번호 : 043)211-0046 / 팩스번호 : 043)211-0048 / 이메일 : hanaamt@hanaamt.com

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