선택적 레이저 소결(SLS)에서 사용되는 두 가지 주요 재료 범주는 폴리머와 금속입니다. 둘 다 중요하지만, 폴리머 분말, 특히 나일론이 압도적으로 가장 일반적이며 산업용 3D 프린팅에서 SLS라는 용어가 가장 자주 지칭하는 대상입니다.
이해해야 할 핵심 원칙은 소결 기술이 금속에 맞게 조정될 수 있지만, SLS라고 불리는 공정은 기본적으로 폴리머에 최적화되어 있으며 폴리머가 지배적이라는 것입니다. 금속 기반 애플리케이션은 일반적으로 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 또는 선택적 레이저 용융(SLM)이라는 유사하지만 구별되는 공정을 사용합니다.
주요 재료 등급: 폴리머
대부분의 SLS 3D 프린팅은 열가소성 폴리머 분말로 수행됩니다. 이는 시제품 제작과 생산 모두에 대해 기계적 특성, 세부 해상도 및 비용 효율성의 탁월한 균형을 제공하기 때문입니다.
나일론(폴리아미드)이 업계 표준인 이유
나일론, 특히 PA12는 SLS의 핵심 재료입니다. 반결정성 특성으로 인해 뒤틀림이 최소화되고 층 접착력이 우수하게 녹고 다시 고체화됩니다.
그 결과 부품은 강하고 내구성이 있으며 충격과 화학 물질에 강합니다. 또 다른 일반적인 변형인 PA11은 더 큰 유연성과 충격 저항성을 제공합니다.
유연한 폴리머(TPU)의 역할
고무와 같은 특성이 필요한 애플리케이션의 경우 열가소성 폴리우레탄(TPU)이 가장 적합한 재료입니다.
TPU는 상당한 마모를 견딜 수 있는 유연하고 내구성 있는 부품을 만드는 데 사용되며 개스킷, 호스 및 충격 흡수 장치에 이상적입니다.
고성능 및 복합 폴리머
특정 특성을 향상시키기 위해 나일론과 같은 기본 폴리머에 첨가제가 혼합되는 경우가 많습니다. 유리 충전(GF) 또는 탄소 섬유 충전(CF) 나일론은 강성과 내열성을 크게 향상시켜 재료의 성능을 사출 성형 플라스틱에 더 가깝게 만듭니다.
두 번째 주요 범주: 금속
극도의 강도, 경도 및 내열성이 필요할 때 기술은 금속 분말로 전환됩니다. 이 공정은 일반적으로 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 또는 선택적 레이저 용융(SLM)이라고 합니다.
DMLS 대 SLS: 주요 차이점
레이저로 분말을 융합하는 핵심 개념은 유사하지만 DMLS는 훨씬 더 높은 온도에서 작동합니다. 금속 입자를 완전히 녹이지 않고 분자 수준에서 소결하는 반면, SLM은 금속을 완전히 녹은 상태로 만듭니다.
일반적으로 사용되는 금속
금속 소결 응용 분야는 고성능 재료를 요구합니다. 가장 일반적인 재료로는 스테인리스 스틸, 티타늄, 알루미늄 및 인코넬과 같은 슈퍼합금이 있습니다.
금속 소결의 주요 응용 분야
이러한 재료는 성능이 필수적인 까다로운 응용 분야를 위해 예약되어 있습니다. 여기에는 경량 항공우주 부품, 맞춤형 의료 임플란트 및 고온 산업용 공구가 포함됩니다.
상충 관계 이해
이러한 재료 등급 중에서 선택하는 것은 전적으로 애플리케이션 요구 사항과 예산에 따라 결정됩니다.
폴리머(SLS): 다용성과 비용 효율성
폴리머를 사용한 SLS는 대부분의 엔지니어링 요구 사항에 대해 탁월한 균형을 제공합니다. 금속 프린팅보다 빠르고 훨씬 저렴하므로 기능성 시제품, 복잡한 디자인 및 소규모에서 중간 규모 생산에 더 나은 선택입니다.
금속(DMLS/SLM): 높은 비용으로 최고의 성능
금속 3D 프린팅은 기존 제조 방식으로 만든 부품과 비슷하거나 능가하는 기계적 특성을 가진 부품을 제공합니다. 그러나 이러한 성능에는 더 높은 재료 비용, 더 긴 빌드 시간 및 더 집약적인 후처리 요구 사항이 따릅니다.
세라믹의 틈새 역할
참고 자료에서 알 수 있듯이 소결은 세라믹에도 중요한 공정입니다. 그러나 레이저 기반 3D 프린팅의 맥락에서 세라믹은 효과적으로 처리하는 데 따르는 기술적 어려움으로 인해 여전히 매우 전문화되고 덜 일반적인 재료 등급으로 남아 있습니다.
애플리케이션에 대한 올바른 선택
최종 재료 결정은 부품의 의도된 기능에 따라 달라집니다.
- 기능성 시제품 및 균형 잡힌 프로필의 최종 사용 부품에 중점을 두는 경우: 나일론(PA12)은 강도, 디테일 및 경제성의 탁월한 조합을 제공하는 확실한 업계 표준입니다.
- 중요한 애플리케이션을 위한 고강도, 내열성 부품에 중점을 두는 경우: 티타늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속 기반 공정(DMLS)을 지정해야 합니다.
- 유연하고 내구성이 있거나 충격 흡수 부품 제작에 중점을 두는 경우: TPU는 고무와 같은 특성을 가진 부품을 생산하는 데 이상적인 재료입니다.
궁극적으로 폴리머 및 금속 소결의 근본적인 차이점을 이해하면 설계 목표 및 성능 요구 사항에 완벽하게 부합하는 공정을 선택할 수 있습니다.
요약표:
| 재료 등급 | 주요 재료 | 주요 특성 | 일반적인 응용 분야 |
|---|---|---|---|
| 폴리머 | 나일론(PA12, PA11), TPU | 강하고, 내구성이 있으며, 비용 효율적이며, 유연한 옵션 | 기능성 시제품, 최종 사용 부품, 개스킷 |
| 금속 | 스테인리스 스틸, 티타늄, 알루미늄 | 높은 강도, 경도, 내열성 | 항공우주 부품, 의료 임플란트, 공구 |
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