적층 제조용 철 분말: 3D 프린팅

철분 가루 은 특히 첨단 제조 분야에서 중요한 원료입니다. 적층 제조(AM)3D 프린팅이라고도 합니다. 이 미세한 분말은 강하고 복잡한 금속 부품을 한 층씩 쌓아 올리는 데 필요한 구성 요소입니다. 철의 모든 핵심 특성, 예를 들어 강도, 내구성 및 자기 특성최첨단 생산 방식에 필요한 유연성을 제공합니다.

산업계에서 맞춤형 부품을 제작하기 위해 적층 가공에 점점 더 많이 의존하면서 고품질 철 분말에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. 철 분말의 종류와 3D 프린팅에서 철 분말이 어떻게 사용되는지 아는 것은 이 분야의 모든 사람에게 필수적입니다. 이는 설계의 자유와 비용 효율적인 생산을 모두 달성하는 데 있어 핵심적인 요소입니다.

3D 프린팅의 주요 응용 분야

철 분말은 다양한 산업 분야의 부품을 제작하기 위해 여러 가지 주요 3D 프린팅 방법에 사용됩니다. 각 공정은 분말의 고유한 특성을 활용하여 완제품을 만듭니다.

바인더 제팅 이것은 철 분말에 널리 사용되는 3D 프린팅 방법입니다. 먼저 철 분말을 빌드 플랫폼 위에 얇게 뿌립니다. 그런 다음 프린트 헤드가 액체 바인더를 파우더 위에 층층이 분사하여 "녹색 부분"을 만듭니다. 이 부분은 아직 깨지기 쉬우므로 더 많은 작업이 필요합니다. 그런 다음 용광로에 배치하여 소결 고온에서 소결합니다. 소결은 분말 입자를 서로 융합하여 강하고 견고한 금속 부품을 만듭니다. 이 방법은 대량 생산에 매우 효율적이며 폐기물을 최소화하면서 복잡한 부품을 만들 수 있습니다. 철 분말은 우수한 유동성, 높은 포장 밀도 및 비용 효율성으로 인해 바인더 제팅에 적합합니다[1, 2].

금속 용융 필라멘트 제작(M-FFF) 이 과정에서 미세한 철 분말을 플라스틱 바인더와 혼합하여 필라멘트를 만드는데, 이는 일반 FDM 3D 프린터에서 사용하는 것과 유사합니다. 프린터는 이 필라멘트를 녹여 압출하여 부품을 층층이 쌓아 올립니다. 파트가 프린트되면 이를 '브라운 파트'라고 하며 후처리가 필요합니다. 여기에는 디바인딩 단계로 플라스틱 바인더를 제거한 다음 소결 공정을 통해 금속 분말을 고체 물체로 융합합니다. 이를 통해 금속 3D 프린팅의 접근성을 높이고 프로토타입, 도구 및 기능성 부품을 제작하는 데 사용됩니다[3, 4].

직접 에너지 증착(DED) DED는 레이저나 전자 빔과 같은 집중된 에너지원을 사용하여 철 분말을 표면에 증착하면서 녹이고 융합합니다. 이 방법은 기존 금속 부품을 수리하거나 기능을 추가하는 데 자주 사용됩니다. 특히 대형 부품을 제작할 때 유용하며, 재료의 특성을 탁월하게 제어할 수 있어 미세 구조와 입자 크기를 맞춤화할 수 있습니다. DED는 항공우주 및 중공업에서 대규모 부품을 제조하고 수리하는 데 다용도로 사용되는 방법입니다[5].

철분 분말의 종류와 주요 특성

철분 분말이라고 해서 모두 같은 것은 아닙니다. 철 분말의 특정 특성은 제조 방법에 따라 다릅니다. 이러한 선택은 최종 3D 프린팅 부품의 품질과 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

원자화된 철분 분말: 이것은 강력한 흐름으로 용융 철을 분해하여 만들어집니다. 가스 또는 물. 가스 분무 는 흐름이 우수한 매우 둥근 입자를 생성하여 바인더 제팅과 같은 파우더 베드 융합 방법에 이상적입니다. 물 분무 는 흐름이 주요 관심사가 아닌 바인더 기반 공정에서 자주 사용되는 더 불규칙한 입자를 만듭니다[1, 6].

카보닐 철 분말: 이것은 펜타카보닐 철의 분해로 만들어집니다. 매우 미세하고 순수한 구형 입자를 생성합니다. 이 유형의 분말은 특히 복잡한 자기 부품을 제작하는 등 높은 정밀도와 순도가 필요한 응용 분야에 적합합니다[6].

AM의 주요 속성:

• 입자 크기 및 모양: 이러한 요소는 빌드 플랫폼에서 파우더가 퍼지는 방식과 압축되는 방식에 매우 중요합니다. 구형 입자는 더 잘 흐르고 불규칙한 모양은 더 조밀하게 뭉칠 수 있습니다.
• 순도: 오염 물질은 재료를 약화시킬 수 있으므로 일관된 소결 및 최종 부품 무결성을 위해서는 고순도가 매우 중요합니다.
• 흐름성: 이는 레이어별 인쇄에 필수적인 파우더가 얼마나 쉽게 흐르는지를 나타냅니다.
• 밀도: 패킹 밀도가 높을수록 소결이 더 잘되고 최종 부품이 더 튼튼해집니다.

3D 프린팅에서 철 분말 사용의 이점

철 분말은 고유한 장점으로 인해 AM에 선호되는 재료입니다:

• 비용 효율성: 스테인리스 스틸, 티타늄 또는 니켈 합금과 같은 다른 금속 분말보다 훨씬 저렴합니다. 따라서 더 다양한 산업과 응용 분야에서 금속 3D 프린팅을 더 쉽게 이용할 수 있습니다.
• 우수한 기계적 특성: 철 분말을 소결하면 다양한 기능성 용도 및 최종 사용 제품에 적합한 고강도 및 내구성을 갖춘 부품이 만들어집니다.
• 자기 속성: 완성된 부품은 강한 자기 특성을 가지고 있어 모터, 인덕터 및 전자 부품에 유용합니다[7].
• 자유로운 디자인: 철 분말을 사용한 AM을 사용하면 기존 제조 방식으로는 불가능했던 복잡하고 가벼운 구조물을 만들 수 있습니다.

품질 관리 및 사용자 지정

3D 프린팅에 사용되는 철 분말은 품질 관리가 매우 중요합니다. 파우더가 일관성과 성능에 대한 엄격한 기준을 충족하는지 확인합니다. 입자 크기, 순도, 형태(모양)를 검사하여 파우더가 매번 올바르게 흐르고 소결되는지 확인합니다.

철 분말은 유연한 포장과 맞춤형 옵션이 제공됩니다. 3D 프린팅 프로젝트의 특정 요구 사항에 맞게 입자 크기를 조정하거나 맞춤형 혼합물을 만들 수 있습니다. 이를 통해 최적의 성능과 부품 품질을 보장합니다. 각 배치에는 주요 특성을 자세히 설명하고 품질을 보증하는 분석 인증서(COA)가 제공됩니다.

AM용 철 분말에 대해 자주 묻는 질문

1. 철 분말을 사용하여 강한 부품을 인쇄할 수 있습니까? 네. 철 분말을 인쇄한 후 소결하면 부품이 강하고 밀도가 높아져 다양한 기능적 용도에 적합합니다.
2. 철 분말 3D 프린팅이 다른 금속 프린팅보다 저렴합니까? 일반적으로 그렇습니다. 철 분말은 스테인리스 스틸, 알루미늄 또는 티타늄으로 만든 분말보다 비용이 저렴한 재료이므로 전체 생산 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다.
3. 3D 프린팅에서 철 분말과 강철 분말의 차이점은 무엇인가요? 철 분말은 거의 순수한 철인 반면, 강철 분말은 철에 탄소, 크롬, 니켈과 같은 다른 원소가 혼합된 합금입니다. 이러한 첨가물은 강철 분말에 향상된 내식성과 같은 다양한 특성을 부여합니다.
4. 철분과 함께 바인더 제팅을 사용하면 어떤 주요 이점이 있나요? 바인더 제팅은 레이저 기반 3D 프린팅 방식에 비해 빠른 생산 속도와 매우 복잡한 형상을 만들 수 있으며 부품당 비용이 저렴합니다. 기능성 철 부품을 대량으로 제조하는 데 이상적인 선택입니다.

신뢰할 수 있는 공급업체 선택 철분 가루 는 적층 제조의 성공을 위해 매우 중요합니다. 좋은 공급업체는 맞춤형 솔루션, 전문가 지원, 엄격한 품질 검사를 제공하여 프로젝트의 일관된 결과를 보장할 수 있습니다. 빠르게 변화하는 3D 프린팅 세계에서 디자인을 고품질의 기능성 부품으로 제작하려면 올바른 소재를 선택하는 것이 중요합니다.

출처

[1] 호라이즌 테크놀로지. (2020). 금속 분말이 만들어지는 방법: 분말 야금 공정의 1단계: 분말 야금 공정. [2] AM Material. (2023). 철분 가루: 특성, 유형, 사양. [3] 분말 https://www.google.com/search?q=Metallurgy.com. (nd). 철분 가루란 무엇인가요? 종류, 용도, 가격, 제조사.