3.2 분말 적층 용융 방식(Power Bed Fusion, PBF)
분말 재료 위에 고에너지 빔(레이저나 전자 빔 등)을 조사해 선택적으로 결합시키는 기술.
1) 분말 적층 용융 방식의 원리
- SLS(Selective Laser Sintering, 선택적 레이저 소결) 방식이라 널리 알려진 방식으로
정식 명칭은 분말 적층 용융 방식이다.
- BJ 방식과 같이 분말을 블레이드와 롤러 등을 이용하여 분말 베드에 얇고 편평하게 깐다.
- 얇게 깔린 분말에 레이저를 선택적으로 조사하여 수평면 상에서 원하는 턴을 만든다.
- 다시 이 위에 분말을 얇게 깔고 평탄화를 하여 이 분말에 다시 레이저를 선택적으로 조사하는 방식이다.
- 레이저 이외에 전자 빔 등의 에너지 원을 사용할 수도 있다.
- PBF 방식의 경우 금속 분말을 주로 사용하고 고 에너지원을 사용하므로 금속 산화의 우려가
있어 산화 방지(혹은 부수적으로 분말 비산 방지) 등의 이유로
불활성 가스로 채운 챔버(chamber) 구조를 채용하며, 이 챔버로 인하여 대형화에는 아직 한계가 있다.
2) 분말 적층 방식의 특징
고에너지원을 사용하므로 금속 산화의 우려가 있어 불활성 가스로 채운 체임버(Chamber)
구조를 채용하는 것이다.
체임버로 인해 대형화에는 한계가 존재한다.
금속 분말 외에 필요에 따라 플라스틱 계열, 수지 코팅 세라믹 계열의 사용도 가능하다.
플라스틱 계열의 프린팅 시에는 수축과 변형, 금속 계열의 경우 응력이 기술적 이슈다.
분말 적층 용융 방식(PBF) 구조도
https://www.google.com/search?선택적 레이저 소결
3.2.1 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering, SLS)
1980년 중반 DARPA사의 후원, 미국, 오스팉대학의 칼 데커드와 조 비먼 교수에 의해 개발, 특허 출원 기술이다.
데커드와 비먼은 이 기술을 기반으로 DTM사를 설립, 2001년 3D시스템즈에 인수 합병된다.
* SLS (Selective Laser Sintering)는 적층 제조 방법이다.
* 미세한 폴리머 파우더 입자를 소결 하여 부품을 추가로 생성하여 로컬로 서로 융합시킨다.
* 3D 모델에 따라 플라스틱 부품이 레이어별로 생성된다.
▶ 선택적 래이저 소결 방식의 원리
1. 분말로 된 입자를 레이저를 이용해 전체를 녹이거나 부분적으로 녹여 소결 하는 방식이다.
2.-분말형태의 폴리머나 메탈 원료를 CO2 레이저로 고형화 시켜 레이어를 생성,
-- 레이어가 형성되면 그 위에 파우더를 얇게 뿌리고 다시 레이저로 새로운 레이어를 형성한다.
3. 플라스틱 폴리머 원료로 막을 층층이 쌓아 올려 제품을 완성한다.
4. 소결 되지 않은 분말은 그대로 남으므로 재사용할 수 있다.
SLS 방식에서는 소결되지 않은 분말이 서포트 역할을 하기 때문에 별도의 서포트가 필요 없으며,
따라서 표면 품질이 매우 좋다는 장점이 있답니다.
▶장점 : - 미세 플라스틱 분말, 모래, 금속성분의 가르 등 다양한 원료를 사용할 수 있다
-----------여분의 분말로 조형체가 덮여 있기 때문에 서포터가 필요 없다.
-----------조형 속도 빠르고, 액체 광경 화방식 결과물보다 견고하다.
-----------표면 품질이 매우 좋다.
▶단점 :- 레이저 빔의 조사에 따른 숙련된 제어 기술이 요구된다.
--------- 후처리 과정 필요(덮여있던 분말 털어냄)
-------- 정밀도가 높은 대신 출력 비용이 비싸고 프린터 자체의 가격도 최대 수억 원에 달해요.
- 2014년에 이르러 관련 기술의 특허가 만료되면서 가격 인하의 기미가 보이긴 하지만, 앞서 설명한 기술적인 문제들 때문에 개인 사용자에게는 매우 부적합하다.
https://m.post.naver.com/viewer/postVie
▶SLS 부품은 항공 우주, 자동차, 소비재, 특수 기계와 같은 산업 제품, 의료 및 의료, 건축 및 건설 산업과 같은 많은 산업에서 빠른 프로토 타이핑 및 생산에 일반적으로 사용된다.
▶SLS 기능 부품은 드론, 로봇 공학, 특수 기계, 보석류 및 시계, ioT 장치, 스포츠 장비, 신발, 정형외과 기술, 교육 또는 의료 장치에 사용된다.
SLS 방식으로 출력한 후 출력물을 떼어내는 과정
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