수저 및 수술 공구에서 자동차 부품 및 터빈 블레이드에 이르기까지, 스테인리스 스틸은 우리 주변에 어디에나 있으며, 이것이 합리적이고 있습니다. 내부식성과 내열성이 강하고 가볍고 저렴한 금속이므로 3D 인쇄에 적합합니다.
오늘날, 3D 인쇄 스테인리스 스틸은 디자인, 건축 및 예술 응용 분야뿐만 아니라 다양한 산업 부품에 사용되어 왔습니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 이는 일반적으로 기존 제조 방법보다 더 빠르고 저렴하며 효율적이기 때문입니다.
스테인리스 스틸 예비 부품, 프로토타입 또는 도구를 찾고 있다면 매직 멍키 네트워크(Magic Monkey Network)에서 3D 인쇄 서비스를 제공할 수 있습니다. 3D 프린팅 스테인리스 스틸에 대한 관련 지식을 살펴보겠습니다.
1, 왜 3D 프린팅 스테인리스 스틸을 선택할까요?
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이 스테인리스 스틸 마찰 없는 기어 메커니즘은 스위스 CSEM에서 유럽 우주 항공국(European Space Agency)용으로 개발했으며, 3D 인쇄 없이 제조할 수 없는 벤딩형 블레이드 및 인터로킹 격자 구조를 가지고 있습니다(출처: ESA).
제조업체는 스테인레스강 스탬핑, 절단, 성형 및 용접에 100년 이상의 역사를 가지고 있습니다. 3D 인쇄 금속은 수십 년에 불과하지만 속도와 비용 면에서 기존의 방법과 견줄만한 것이 이미 있습니다. 또한 3D 인쇄는 다른 제조 방법으로 얻을 수 없는 복잡한 설계를 실현하여 제품 혁신을 촉진할 수 있습니다.
3D 인쇄에 스테인리스 스틸을 사용하는 방법을 배우려면 먼저 오늘 회사를 통해 "왜"를 선택해야 하는지 알아보도록 하겠습니다.
독특한 도구
Allegheny Electric의 대량 생산 공장은 6축 로봇에 시퀀스 감지를 위한 새로운 암 엔드 공구가 필요하기 때문에 생산을 중단할 수 없습니다. 하지만 이 도구는 회사의 요구 사항에 따라 고유하며 다른 두 개의 암 엔드 공구에 연결되어야 하는 구성 요소의 일부입니다. 초기 프로토타입은 탄소 강화 플라스틱을 사용하여 3D 인쇄되었지만 이 소재는 내구성이 충분하지 않습니다. 그 후 Allegheny Electric Company는 스테인리스 스틸(17-4PH)로 전환했으며 프린터 제조업체 ExOne(현재 데스크탑 메탈의 일부)에서 제공하는 빠르고 경제적인 접착제 제트 3D 인쇄 기술을 사용했습니다. 하지만 이 회사는 3D 인쇄 기술을 사용하여 동일한 파트를 인쇄하지 않고 3D 인쇄 기술이 제공하는 자유로운 형상을 사용하여 파트를 다시 설계했습니다. 3D 인쇄를 위해 재설계된 파트를 통해 파트를 병합하고 재료 낭비를 5% 미만으로 줄여 중량을 약 40% 줄일 수 있었습니다. 최종 구성 요소의 인쇄 시간(아래 그림 참조)은 하루 미만이며 비용은 약 $150입니다.
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EOS 맞춤형 3D 인쇄 Allegheny Electric을 위한 스테인리스 스틸 암 엔드 도구(출처: EOS)
독특한 예비 부품
1952년 유명한 경주용 자동차를 구하려면 Cummins 디젤 특수 경주장 28번째 차량이 달리고, 새 워터 펌프가 필요합니다. 원래 워터 펌프는 레이스 카 28번용으로 특별히 설계되었기 때문에 요구 사항을 충족하는 생산 예비 부품이 없습니다. 이보다 더 복잡한 것은 28번째 경주용 차량이 몇 주 내에 레이스를 완료해야 하기 때문에 예상 배송 시간이 10주이므로 기존 샌드 캐스팅 방법을 사용하여 부품을 교체할 가능성이 없다는 것입니다.
Cummins 엔지니어들은 3D 시스템의 레이저 분말 베드 용해 3D 프린터를 사용하여 리버스 엔지니어링 및 금속 3D 인쇄 기술을 개발하였습니다. 새 워터 펌프(아래 그림 참조)는 316-L 스테인리스 스틸로 제작되었고 3일 만에 3D 인쇄를 마쳤습니다. 전체 과정은 10주가 아니라 5주가 걸렸습니다. 셸은 워터 펌프의 다른 구성 요소와 완벽하게 일치하여 6개 레이스 레이싱 카에서 완전히 새로운 성능을 제공합니다.
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오리지널 #28 Cummins 디젤 특수 레이싱 워터 펌프(왼쪽) 및 스테인리스 스틸 3D 인쇄 보완 3D 시스템(출처: 3D 시스템)
미 해군은 최근 전함 바탄 공구에 Meltio 3D 프린터를 설치했으며 스테인리스 스틸 3D 인쇄 기술을 사용하기 시작했습니다. Meltio는 레이저를 사용하여 금속 와이어를 녹여 레이어별로 분리한 다음 내장 CNC 밀링 기계를 사용하여 파트를 최종 공차로 처리합니다. 이 시스템은 316L 스테인리스강(내부식성이 뛰어난 일반적인 선박 소재)에서 작동하며 오래된 구성 요소를 포함한 장비의 인쇄 유지보수 부품을 사용합니다. 이렇게 하면 도크로 돌아가지 않고 시스템을 복구할 수 있습니다.
예술 및 건설
네덜란드 회사인 MX3D는 라인 아크 첨삭 가공(WAAM) 3D 인쇄 기술을 활용하여 암스테르담 중심부의 가장 오래되고 가장 유명한 운하 중 하나에 이르는 완벽한 기능의 스테인리스 스틸 다리를 만들어 냅니다. 이 새로운 방법을 통해 회사는 금속 3D 프린팅을 사용하여 견고하고 복잡하며 아름다운 스테인리스 스틸 구조를 만들 수 있습니다. 이 브리지는 미적으로 독특할 뿐만 아니라, 구조물의 채널에 센서를 설치하여 브리지의 교통 및 부하 상태를 실시간으로 측정할 수 있습니다.
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MX3D가 제작한 스테인리스 스틸 3D 프린트 브리지 암스테르담(테아 반 덴 허블 사진)
복잡한 산업 부품의 프로토타입
임펠러는 펌프의 중요한 구성 요소이며, 펌프의 압력을 제어하고 각 용도에 맞게 설계해야 합니다. 임펠러는 펌프를 통과하는 유체에 맞게 특별히 설계된 기하학적으로 복잡한 날이 필요합니다. 이러한 맞춤형 블레이드는 모두 비싸고 제조하기 어려우며 값비싼 자본 장비와 숙련된 작업자가 필요합니다.
316L 스테인리스 스틸 부품을 내부적으로 인쇄할 수 있는 기능을 갖춘 설계 팀은 이제 최종 부품에 필요한 것과 동일한 금속 재료를 사용하여 테스트용 기능적 프로토타입을 빠르게 제작할 수 있습니다. 다음 이미지에서 데스크톱 금속 스튜디오 시스템을 사용하여 인쇄된 스테인리스 스틸 임펠러는 구성 요소당 약 70달러의 인쇄 비용을 가지고 있습니다. CNC 기계 가공 프로토타입의 비용보다 훨씬 저렴하기 때문에 여러 번 프로토타입을 반복해야 할 때 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
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3D 프린팅 스테인리스 스틸 임펠러 기능성 프로토타입(출처: 데스크톱 금속)
의료 도구 기능의 프로토타입
Shukla Medical은 CNC 기계를 사용하는 대신 최종 제품과 동일한 재질을 사용하여 3D 인쇄 프로토타입에 MarkForged 17-4 PH 스테인리스강을 사용합니다. 이제 그들은 초기 프로토타입을 인쇄하기 위해 MarkForged Carbon Fiber 3D 프린터를 사용하고 MarkForged Metal X 시스템을 사용하여 최종 프로토타입을 인쇄하며, 이 최종 프로토타입은 외과의에게 평가 목적으로 넘겨집니다. 이 회사의 제품 개발 관리자인 Zack Sweitzer는 "Surgeons는 실제 절개에 이를 사용하는 것을 상상할 수 있으며, 이들이 자신의 손에 필요하다고 느끼는지 말할 수 있다"고 말했습니다. 프로토타입을 보다 효율적으로 제작하고 완제품을 더 빨리 시장에 출시할 수 있게 되면 업계 선두의 자리를 유지할 수 있습니다.
