레이저 적층 제조 기술은 레이저를 열원으로 사용하고 레이저의 고에너지 빔 집속 효과를 이용해 금속 분말을 빠르게 녹이는 제조 방식입니다.
레이저의 높은 에너지 밀도로 인해 항공 우주 등에 사용되는 티타늄 합금 및 고온 합금과 같이 기계 가공이 어려운 금속의 제조를 실현할 수 있습니다. 또한 레이저 적층 제조 기술은 부품의 구조에 제한을 받지 않는다는 장점이 있어 복잡한 구조, 까다로운 가공 및 얇은 벽의 부품을 가공하고 제조하는 데 사용할 수 있습니다.
현재 레이저 적층 제조 기술은 티타늄 합금, 고온 합금, 철 기반 합금, 알루미늄 합금, 내화 합금, 비정질 합금, 세라믹 및 그라데이션 재료 등을 포함하는 재료에 적용되고 있습니다. 항공우주 분야의 고성능 복합 부품과 바이오 제조 분야의 다공성 복합 구조물 제조에 상당한 이점이 있습니다.
레이저를 열원으로 사용하는 적층 제조 기술은 크게 분말 공급을 기반으로 하는 레이저 증착 공정과 분말 확산을 기반으로 하는 레이저 선택 영역 용융 기술로 나뉩니다.
단위의 이름이 다르기 때문에 분말 공급 기반 레이저 용융 증착 기술은 직접 에너지 증착, DED, 레이저 고체 성형, LSF, 직접 금속 증착, DMD, 레이저 용융 증착, LMD 등으로도 알려져 있습니다. 이름에 관계없이 원칙은 금속 분말을 원료로 사용하고 고 에너지 레이저를 에너지원으로 사용하여 미리 정해진 처리 경로에 따라 층별 용융, 급속 응고 및 층별 증착에 의해 주어진 금속 분말의 동기화를 통해 금속 부품의 직접 제조를 달성하기 위해 신속한 프로토 타이핑의 기본 원리를 사용하는 것입니다.
일반적으로 레이저 금속 성형 시스템 플랫폼은 아래 그림과 같이 레이저, CNC 테이블, 분말 공급 노즐, 고정밀 조정 가능한 분말 공급기 및 기타 보조 장치로 구성됩니다. 패턴 준비 공정에 사용할 수 있는 레이저는 주로 빔 패턴에 따라 반도체 연속 레이저, 파이버 연속 레이저, CO2 연속 레이저 및 YAG:Nd 펄스 레이저로 나뉩니다. 노즐의 배치에 따라 주로 동축 분말 공급 노즐 그룹과 측면 분말 공급 노즐로 나뉩니다.
레이저 선택적 용융 기술은 고휘도 레이저를 사용하여 바인더 없이 금속 분말 재료를 직접 녹여 3D 모델을 단조와 비슷한 성능으로 복잡한 구조 부품으로 직접 성형하고 부품은 표면 마감만 하면 사용할 수 있습니다. 주요 레이저 적층 기술로는 선택적 레이저 용융(SLM), 분말 베드 증착 공정 등이 있습니다.
레이저 구역 용융의 기본 원리는 레이저 빔이 미리 계획된 경로에 따라 스캔되어 미리 놓인 금속 분말을 녹이고, 일정 수준의 스캔을 완료 한 후 작업 챔버가 높이 층을 떨어 뜨리고 분말 층이 분말 층을 다시 놓는 등의 작업을 반복하여 필요한 금속 부품이 제조 될 때까지 층별로 전체 공정이 진공 환경에있어 공기 중 유해한 불순물의 영향을 효과적으로 피할 수 있다는 것입니다.
레이저 선택적 용융 공정은 중간 전이를 거치지 않고 최종 금속 제품으로 직접 만들 수 있습니다. 준비된 부품은 치수 정확도가 높고 표면 거칠기 (Ra 10 ~ 30μm)가 우수하여 다양한 복잡한 모양의 공작물, 특히 복잡한 내부 형상 구조를 가진 복잡한 공작물에 적합합니다. 전통적인 방법으로는 제조 할 수 없으며 금형없이 단일 및 소량 배치 복잡한 구조 부품에 적합, 신속한 기계는 금형없이 단일 부품 및 소량 복잡한 구조 부품에 적합하며 신속한 응답 제조에 적합합니다.