금속 AM의 분류와 장단점

금속 AM (Additive Manufacturing)은 금속 재료를 사용하여 층을 쌓아가며 3D 객체를 생성하는 첨단 제조 기술입니다. 이 기술은 다양한 방식으로 분류될 수 있으며, 각 방식은 고유한 장단점을 가지고 있습니다.

3D프린팅의 경우 점차적으로 산업의 한 축으로써 자리를 잡아가고, 체계화되어가는 과도기를 거치는 중입니다. 산업의 영역이 넓어지고 있기에 산업적인 표준명칭으로 AM, 적층제조라는 용어로 업계에서 사용되어가고 있습니다.

 

1. 금속 AM의 주요 분류:

분말 침착 프린팅 (Powder Bed Fusion):

• SLS (Selective Laser Sintering): 레이저를 사용하여 금속 분말을 부분적으로 용융시켜 층을 형성하는 방식입니다. 사용되는 재료로는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 티타늄 등이 있습니다.
• SLM (Selective Laser Melting): 레이저를 사용하여 분말 재료를 완전히 용융시켜 층을 형성하는 방식으로, 높은 해상도와 정교한 부품을 제작할 수 있습니다.
• EBM (Electron Beam Melting): 전자 빔을 사용하여 분말 재료를 용융시키는 방식으로, 고체 금속 부품을 제작하는 데 특히 효과적입니다.

액체 침출 프린팅 (Directed Energy Deposition):

• DED (Directed Energy Deposition): 고열 에너지 레이저나 전자 빔을 사용하여 금속 선을 용융시켜 부품을 빌드하는 방식입니다. 큰 부품을 생산할 때 유용하며, 특히 수리 및 재생 제조에 활용됩니다. ex) 인공위성의 몸체 및 항공 엔진

 

2. 금속 AM의 장단점:

장점:

• 디자인 자유도: 금속 AM은 복잡한 기하학적 구조를 가진 부품을 제작하는 데 적합하며, 디자인 자유도가 높습니다.
• 재료 낭비 감소: 전통적인 제조 방법에 비해 재료 소모량이 적습니다. 필요한 만큼의 재료만 사용하여 낭비를 최소화할 수 있습니다.
• 빠른 제조 속도: 특히 SLM과 같은 방식은 고속의 제조 속도를 제공하여 생산성을 높일 수 있습니다.
• 뛰어난 기계적 성능: 금속 AM으로 제작된 부품은 일반적으로 우수한 기계적 성능을 가지며, 특히 고온 및 고압 환경에서 안정성이 뛰어납니다.

단점:

• 비용: 초기 투자 비용이 높고, 재료 비용 또한 상대적으로 비싸기 때문에 생산성이 떨어질 수 있습니다.
• 정밀도와 표면 마무리: 표면 품질이 일관성 있게 달성되기 어렵고, 후가공 및 마무리 작업이 필요할 수 있습니다.
• 설계 제한: 얇은 벽과 작은 구멍과 같은 세부 사항은 제조 과정의 제약으로 인해 제작하기 어려울 수 있습니다.
• 재료 선택 제한: 일부 금속 AM 기술은 특정 종류의 금속 재료만 사용할 수 있으며, 재료의 선택이 제한될 수 있습니다.

 

금속 AM 기술은 혁신적인 제조 방법으로서 빠르게 발전하고 있으며, 공간항공, 자동차, 의료 및 에너지 산업과 같은 다양한 분야에서 적용되고 있습니다. 그러나 이 기술의 잠재력을 최대로 발휘하기 위해서는 재료, 프로세스 및 디자인 측면에서의 연구와 개발이 더욱 필요합니다.