3.3 고에너지 직접 조사(Direct Energy Deposition, DED)
▶베드형 분말 공급 방식을 개선하여 헤드에서 직접 분말과 에너지원을 공급하고 산화
차단 가스노즐을 같이 채용한 방식
▶고에너지원(레이저나 전자 빔 등)을 이용하여 재료를 직접 증착 또는 녹여 부착시켜
물체를 형성한다.
이미지 출처 : 3dprint.com
www.youtube.com/watch?v=mkUVURLkxS4&feature=youtu.be
- 고출력 에너지원(레이져, 전자 빔)으로 원소재를 녹인 후 금속 분말을 분사해 용융하는 방식
- 산업용 금속 분말 사용 가능하며 이종 소재, 합금 소재 등 다 물성 고기능성 소재 활용 가능
- 특정 위치에 레이져를 조사하여 금속 분말을 용융시키며 기존 제품의 보수 및 클래딩 작업 가능
이미지출처 : www.mfgkr.com/archives/7832
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▶위의 왼쪽 사진은 DED방식으 출력을 진행하는 구동부를 표현하고 있다.
▶제일 중요한 부분은 광원(고출력 레이저)으로서 기본이 1KW의 강력한 빛을 내뿜으면서
금속을 완전히 용융시킨다.
▶동시에 우측의 가스가 나오는 부분에서 산소와 습기를 10ppm미만으로 유지하도록
아르곤 가스를 내뿜어 실드를 형성시켜 준다.
▶챔버형 구조고 되어 있어 산화를 최소화시키고 출력물의 품질을 향상시켜준다.
** 이 방식은 기존의 금속 구조물에 대한 표면 처리, 수리 등에 있어서 최고의 수단으로 작용한다.
▶ 헤드의 구조가 간단하고 제어가 쉬워 기존의 공작 기계와 결합할 경우 효용성이 배가 된다.
▶ 완전히 금속을 용융하여 붙이므로 급속 응고로 인하여 단단하고 치밀한 금속 구조물을
확보할 수 있다.
▶ DED는 복합화, 대형화가 가능한 금속 프린터로 볼 수 있지만
▶ 후가공이 반드시 필요하다는 단점이 있다.
▶DED 방식은 출력 시에 보호가스 분위기에서 분말을 공급해야 하고, 고출력의 레이저를
사용하기에 외부환경의 영향을 줄여야 한다.
▶모든 제품들이 완전히 보호가 가능한 챔버 형식으로 되어 있다.
3.3.1 직접 금속 증착(Direct Metal Deposition DMD or DMT)
▶직접 물체의 표면에 금속 분말 또는 와이어를 뿌리면서 고출력의 레이저, 전자 빔, 플리즈마
--아크 같은 에너지를 이용하여 금속 분말을 녹여 붙이면서 적층 하는 방식
▶3차원 CAD 데이터로부터 직접 금속 제품과 금형 등을 빠른 시간 안에 제작할 수 있는
--레이저 금속 성형기술이다.
▶형상에 따라 여러 방향을 움직이는 특징이 있다.
▶특히 기능성 금속제품, 2종 합금 제품의 제조나 금속제품의 수리나 보수에 유용하게 사용된다.
이미지 출처:https://www.sculpteo.com/en/glossary/dmd-definition/
▶2001년 미국 매사추세츠 주위 플리머스 폼 그룹 연구진들이 직접 금속 증착
(Direct Metal Deposition, DMD) 기법 개발
▶DMD라는 용어는 미국 샌디아 국립연구소에서 개발한 렌즈(LENS,Laser-Engineered
Net Shaping)라는 조형 공정에 트레이드 마크를 붙여 상업화한 데서 비롯되었다.
▶직접 금속 증착 기술은 DMT(Direct Metal Tooling)로 불리기도 하며,
▶DMT기술은 미국 다음으로 대한민국 대덕연구개발특구에 위치한 (주)인텍스(Instek)가
순수 국내 기술로 개발했다.
▶DMT기술은 고출력 레이저 빔을 이용하여 금속 분말을 녹여 붙이는 방식을 통해
3D CAD 데이터로부터 복잡한 형상의 금속 제품과 금형 등을 빠른 시간 내에 제작할 수
있는 신개념의 금속 3D 프린팅 기술이다.
▶ASTM 규정에 따라 DED(Direct Energy Deposition) 기술로 분류된다.
▶ DMD방식의 원리
금속 표면에 고출력 레이저 빔을 조사하여 일시적으로 용융 풀(pool)을 생성하고,
여기에 금속 분말을 공급하여 클래딩 층을 형성한다.
▶ DMD방식의 특징
▣ 컴퓨터에 저장되어 있는 3차원 형상 모델의 기하학적 자료로부터 바로 제품이 요구하는
기능성 소재
---(금속, 합금, 세라믹 등)를 사용하여 3차원 형태의 제품, 혹은 제품 생산에 필요한 툴(tool)을
매우 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 새로운 개념의 실 형상 조형 기술(rapid near-net shaping)
로 미국 재료 시험 협회에서 가장 기술적으로 앞선 DED기술로 평가받고 있다.
▣ 일반 산업용 금속 분말을 사용하고, 레이저빔을 이용한 금속의 완전 용융과 금속 응고로 인해
---제품 강성이 뛰어나며, 내마모성, 내부식 성을 가지면서 경도를 가지는 제품을 제작할 수 있다.
▣ 이 기법은 각각의 공구에 가장 적합한 특성을 가지는 공구강을 만들어 낼 수 있다.
▣ 제작 의뢰자의 의도에 맞게 제작할 수 있다.
▣ 동일한 공구의 다른 부위에 서로 다른 성분을 가질 수 있어 손상을 입은 캐스팅은 새로운
---디자인으로 다시 사용될 수 있다.
▣ 공정에 소요되는 비용을 현격히 줄일 수 있다는 것을 의미한다.
출처 : http://www.mfgkr.com/archives/5414
**3D 프린터 방식의 종류는 여기까지입니다
다음엔 소재에 대해서 알아보겠습니다.
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