선택적 레이저 소결(SLS)이라고도 하는 레이저 소결은 고출력 레이저를 사용하여 분말 재료를 단단한 3차원 구조로 융합하는 고급 적층 제조 공정입니다.이 공정은 CAD(컴퓨터 지원 설계) 파일에 따라 레이저가 특정 지점에서 재료를 층별로 선택적으로 결합하여 최종 부품을 만들도록 지시합니다.기존의 소결 방식과 달리 레이저 소결은 금형이나 금형이 필요하지 않으며 재료 낭비를 최소화하면서 매우 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다.이 공정에는 분말을 준비하고 레이저로 선택적으로 융합한 후 원하는 특성을 얻기 위해 최종 부품을 후처리하는 과정이 포함됩니다.
핵심 사항을 설명합니다:
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파우더 재료 준비:
- 이 공정은 금속, 폴리머, 세라믹, 복합재 등 분말 소재를 준비하는 것으로 시작됩니다.파우더는 입자 크기와 유동성 등 특정 특성을 가져야 균일한 확산과 효과적인 소결을 보장할 수 있습니다.
- 파우더는 소결기 내부의 빌드 플랫폼 위에 얇은 층으로 퍼집니다.리코터 블레이드 또는 롤러는 파우더가 고르게 분포되도록 합니다.
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레이저 소결 공정:
- 일반적으로 CO2 또는 파이버 레이저와 같은 고출력 레이저를 사용하여 분말 입자를 선택적으로 융합합니다.레이저는 재료가 접착되어야 하는 정확한 지점을 지정하는 CAD 파일에 따라 안내됩니다.
- 레이저는 분말을 녹는점 바로 아래까지 가열하여 입자가 합쳐져 단단한 층을 형성하도록 합니다.이 과정은 전체 부품이 제작될 때까지 레이어별로 반복됩니다.
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레이어별 빌드:
- 각 레이어가 소결된 후 빌드 플랫폼이 조금씩 낮아지고 새 파우더 레이어가 이전 레이어 위에 펼쳐집니다.그런 다음 레이저가 새 레이어를 소결하여 아래 레이어에 결합합니다.
- 이 반복적인 프로세스는 전체 부품이 완성될 때까지 계속됩니다.소결되지 않은 파우더는 빌드 중에 지지 구조 역할을 하므로 추가 지지 재료가 필요하지 않습니다.
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냉각 및 응고:
- 파트가 완전히 제작되면 빌드 챔버 내에서 냉각됩니다.냉각은 부품이 균일하게 고형화되고 잔류 응력을 최소화하기 때문에 매우 중요한 단계입니다.
- 냉각 속도는 최종 부품의 미세 구조와 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있으므로 신중하게 제어됩니다.
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후처리:
- 냉각 후 파트가 빌드 챔버에서 제거되고 여분의 파우더는 브러시 또는 블로우로 제거됩니다.재료와 용도에 따라 열처리, 표면 마감 또는 기계 가공과 같은 추가 후처리 단계가 필요할 수 있습니다.
- 후처리는 부품의 기계적 특성, 치수 정확도 및 표면 품질을 향상시킵니다.
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레이저 소결의 장점:
- 디자인 자유:레이저 소결은 기존 제조 방법으로는 달성하기 어렵거나 불가능한 복잡한 형상을 생산할 수 있습니다.
- 재료 효율성:이 공정은 적층 방식이므로 기계 가공과 같은 감산 방식에 비해 폐기물이 거의 발생하지 않습니다.
- 신속한 프로토타이핑:레이저 소결은 CAD 파일에서 직접 기능성 부품을 빠르게 제작할 수 있어 신속한 프로토타입 제작에 널리 사용됩니다.
- 커스터마이징:이 공정은 값비싼 툴링 없이 맞춤형 또는 소량 부품을 생산하는 데 이상적입니다.
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레이저 소결의 응용 분야:
- 항공우주:복잡한 형상의 경량, 고강도 부품을 생산하는 데 사용됩니다.
- 의료:맞춤형 임플란트, 보철물 및 수술 도구 제작에 이상적입니다.
- 자동차:무게는 줄이고 성능은 향상시킨 기능성 부품의 시제품 제작 및 생산에 사용됩니다.
- 소비재:맞춤형 제품 및 복잡한 디자인을 제작할 수 있습니다.
요약하면, 레이저 소결은 설계 유연성, 재료 효율성 및 신속한 생산 측면에서 상당한 이점을 제공하는 다목적의 효율적인 적층 제조 공정입니다.제조업체는 관련된 주요 단계와 고려 사항을 이해함으로써 이 기술을 활용하여 다양한 애플리케이션에 적합한 고품질의 복잡한 부품을 생산할 수 있습니다.
요약 표:
| 주요 단계 | 세부 정보 |
|---|---|
| 분말 준비 | 분말 재료(금속, 폴리머, 세라믹)가 균일하게 퍼지도록 준비합니다. |
| 레이저 소결 | 고출력 레이저가 CAD 가이드를 사용하여 파우더 입자를 층별로 융합합니다. |
| 레이어별 빌드 | 각 레이어가 소결되고 이전 레이어에 결합되어 3D 부품을 제작합니다. |
| 냉각 및 응고 | 부품을 균일하게 냉각하여 응력을 최소화하고 적절한 응고를 보장합니다. |
| 후처리 | 과도한 파우더를 제거하고 부품을 열처리 또는 표면 마감 처리합니다. |
| 장점 | 설계의 자유, 재료 효율성, 신속한 프로토타이핑 및 사용자 지정. |
| 애플리케이션 | 항공우주, 의료, 자동차, 소비재 산업. |
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