지향성 에너지 증착(DED)

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목차

개요

직접 에너지 증착 (DED)는 재료를 한 층씩 정밀하게 증착하여 고품질의 금속 부품을 제작하는 최첨단 적층 제조 기술입니다. 레이저, 전자 빔 또는 플라즈마 아크와 같은 집중된 에너지원을 사용하여 재료를 녹인 다음 기판 또는 기존 부품에 증착합니다. DED는 복잡한 형상을 제작하고 손상된 부품을 수리하며 우수한 기계적 특성을 가진 고성능 금속 부품을 제작할 수 있는 것으로 잘 알려져 있습니다.

DED는 다목적성과 효율성으로 인해 항공우주, 자동차, 의료, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 기술은 재료 낭비 감소, 생산 시간 단축, 다른 방법으로는 달성하기 어려운 복잡한 디자인 제작 능력 등 기존 제조 방식에 비해 상당한 이점을 제공합니다.

직접 에너지 증착
지향성 에너지 증착(DED) 9

DED에 사용되는 금속 분말의 종류

DED용 일반 금속 분말

금속 분말 모델구성속성애플리케이션
인코넬 625니켈, 크롬, 몰리브덴고강도, 내식성항공우주, 해양, 화학 공정
TI-6AL-4V티타늄, 알루미늄, 바나듐높은 중량 대비 강도, 생체 적합성항공우주, 의료용 임플란트, 자동차
스테인리스 스틸 316L철, 크롬, 니켈, 몰리브덴높은 내식성, 우수한 기계적 특성식품 가공, 의료 기기, 해양 애플리케이션
하스텔로이 X니켈, 몰리브덴, 크롬산화 방지, 고온 내구성항공우주, 산업용 가스터빈
CoCrMo코발트, 크롬, 몰리브덴내마모성, 고강도의료용 임플란트, 치과 보철물
AlSi10Mg알루미늄, 실리콘, 마그네슘가볍고 우수한 열 전도성자동차, 항공우주, 전자
마레이징 스틸(18Ni-300)철, 니켈, 코발트, 몰리브덴높은 강도, 뛰어난 인성툴링, 항공우주, 고성능 부품
구리순수 구리뛰어난 열 및 전기 전도성전기 부품, 열교환기
공구강(H13)철, 크롬, 몰리브덴, 바나듐높은 경도, 우수한 내열 피로 저항성툴링, 다이캐스팅, 사출 성형
니켈 합금 718니켈, 크롬, 철고강도, 내식성항공우주, 발전, 석유 및 가스

DED의 애플리케이션

DED 기술의 일반적인 애플리케이션

애플리케이션산업혜택
구성 요소 수리항공우주, 자동차비용 효율적이고 부품 수명 연장
프로토타이핑모든 산업신속한 설계 반복, 리드 타임 단축
복잡한 지오메트리의료, 항공우주복잡한 디자인, 경량 구조 지원
기능 부품제조, 산업고성능, 맞춤형 구성 요소
툴링 및 금형자동차, 제조내구성이 뛰어난 고정밀 도구
재료 연구학술, 산업맞춤형 재료 특성, 실험 연구

DED 사양 및 표준

DED의 일반적인 금속 분말 사양

금속 분말 모델입자 크기(μm)밀도(g/cm³)녹는점(°C)ASTM 표준
인코넬 62515-458.441290-1350ASTM B443
TI-6AL-4V15-454.431604-1660ASTM B348
스테인리스 스틸 316L15-457.991375-1400ASTM A276
하스텔로이 X15-458.221260-1355ASTM B435
CoCrMo15-458.291330-1390ASTM F75
AlSi10Mg15-452.67570-580ISO 3522
마레이징 스틸(18Ni-300)15-458.001413ASTM A538
구리15-458.961083ASTM B216
공구강(H13)15-457.801426ASTM A681
니켈 합금 71815-458.191260-1336ASTM B637

공급업체 및 가격 세부 정보

DED의 금속 분말 공급업체 및 가격

공급업체금속 분말 모델kg당 가격(USD)위치연락처
카펜터 기술인코넬 625$100미국www.carpentertechnology.com
Arcam ABTI-6AL-4V$200스웨덴www.arcam.com
GKN 회가나에스스테인리스 스틸 316L$50미국www.gknpm.com
HC 스탁하스텔로이 X$150독일www.hcstarck.com
샌드빅CoCrMo$120스웨덴www.materials.sandvik
LPW 기술AlSi10Mg$80UKwww.lpwtechnology.com
오베르 & 듀발마레이징 스틸(18Ni-300)$180프랑스www.aubertduval.com
Tekna구리$60캐나다www.tekna.com
호가나스 AB공구강(H13)$90스웨덴www.hoganas.com
VSMPO-AVISMA니켈 합금 718$170러시아www.vsmpo.ru

DED 기술의 장단점 비교

DED 기술의 장점과 한계

측면장점제한 사항
재료 효율성낭비 최소화, 높은 재료 활용도높은 초기 재료 비용
복잡한 지오메트리복잡한 디자인 제작 가능기계 해상도 및 정확도에 따른 제한
수리 기능고가 부품의 효율적인 수리숙련된 운영자와 정밀한 제어가 필요합니다.
생산 속도기존 방식에 비해 더 빠른 생산다른 적층 제조 방법보다 느림
기계적 특성고성능, 사용자 지정 가능한 속성잔류 스트레스 및 결함 가능성
다용도성다양한 소재 사용 가능재료 공급원료 가용성에 따라 제한됨

DED용 금속 분말의 상세 분석

인코넬 625

인코넬 625는 고온에서도 우수한 기계적 특성과 내식성으로 잘 알려진 니켈 기반 초합금입니다. 니켈, 크롬, 몰리브덴이 다량 함유되어 있어 강도와 안정성이 뛰어납니다. 이 소재는 부품이 열악한 환경과 높은 스트레스를 견뎌야 하는 항공우주, 해양 및 화학 처리 분야에 이상적입니다.

TI-6AL-4V

5등급 티타늄으로도 알려진 Ti-6Al-4V는 높은 중량 대비 강도 비율과 생체 적합성으로 인해 DED에 널리 사용되는 소재입니다. 티타늄, 알루미늄, 바나듐으로 구성된 이 합금은 기계적 특성과 내식성이 우수하여 항공우주, 의료용 임플란트, 자동차 부품에 적합합니다.

스테인리스 스틸 316L

스테인리스 스틸 316L은 높은 내식성과 우수한 기계적 특성으로 잘 알려진 오스테나이트계 스테인리스 스틸입니다. 몰리브덴을 첨가하면 특히 염화물 및 기타 산업용 용매에 대한 내식성이 향상됩니다. 일반적으로 식품 가공, 의료 기기 및 해양 분야에 사용됩니다.

하스텔로이 X

하스텔로이 X는 내산화성과 고온 강도가 뛰어난 니켈 기반 초합금입니다. 니켈, 몰리브덴, 크롬이 함유되어 있어 고온에서 우수한 기계적 특성을 제공합니다.

이 소재는 항공우주 및 산업용 가스 터빈에 널리 사용됩니다.

CoCrMo

코발트-크롬-몰리브덴 합금인 CoCrMo는 내마모성이 뛰어나고 강도가 높은 것으로 알려져 있습니다. 이 소재는 생체 적합성과 내구성으로 인해 의료용 임플란트 및 치과 보철에 일반적으로 사용됩니다.

AlSi10Mg

AlSi10Mg는 열전도율이 우수하고 가벼운 특성을 가진 알루미늄 합금입니다. 실리콘과 마그네슘을 첨가하면 기계적 특성이 향상되어 자동차, 항공우주 및 전자 애플리케이션에 적합합니다.

마레이징 스틸(18Ni-300)

마레이징강(18Ni-300)은 인성과 경도가 뛰어난 고강도 강철 합금입니다. 철, 니켈, 코발트, 몰리브덴으로 구성되어 있으며 공구, 항공우주 및 고성능 부품에 사용됩니다.

구리

구리는 열 및 전기 전도성이 뛰어난 것으로 잘 알려져 있습니다. DED에서 순수 구리는 전기 부품, 열교환기 및 기타 높은 전도도가 필요한 애플리케이션에 사용됩니다.

공구강(H13)

공구강 H13은 경도가 높고 열 피로 저항성이 우수한 크롬-몰리브덴-바나듐 강입니다. 툴링, 다이캐스팅 및 사출 성형 분야에 널리 사용됩니다.

니켈 합금 718

니켈 합금 718은 높은 강도와 내식성으로 잘 알려진 니켈-크롬 합금입니다. 항공우주, 발전, 석유 및 가스 산업에서 일반적으로 사용됩니다.

DED의 장점

선택해야 하는 이유 직접 에너지 증착?

  1. 자료 효율성: DED는 재료를 효율적으로 사용하여 낭비를 최소화하고 활용도를 최적화합니다. 재료 손실이 큰 기존의 감산 방식과 달리 DED는 필요한 곳에만 재료를 추가하기 때문에 더욱 지속 가능한 옵션입니다.
  2. 복잡한 지오메트리: 이 기술을 사용하면 기존 제조 방식으로는 달성하기 어렵거나 불가능한 복잡한 디자인과 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 이를 통해 혁신적인 디자인과 경량 구조의 새로운 가능성이 열립니다.
  3. 복구 기능: DED는 터빈 블레이드 및 항공우주 부품과 같은 고가의 부품을 수리하는 데 매우 효과적입니다. 이를 통해 이러한 부품의 수명을 크게 연장하여 비용과 가동 중단 시간을 줄일 수 있습니다.
  4. 생산 속도: 기존 제조 방식에 비해 DED는 특히 중소형 부품의 경우 부품을 더 빠르게 생산할 수 있습니다. 따라서 리드 타임이 단축되고 신속한 프로토타이핑과 반복이 가능합니다.
  5. 기계적 속성: DED 부품은 재료 증착 공정을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 강도와 내구성이 높아지는 등 우수한 기계적 특성을 보이는 경우가 많습니다. 그 결과 엄격한 산업 표준을 충족하는 고성능 부품을 제작할 수 있습니다.
  6. 다용도성: DED는 금속, 세라믹, 복합재 등 다양한 재료에 사용할 수 있습니다. 이러한 다용도성 덕분에 여러 산업 분야의 다양한 애플리케이션에 적합합니다.

DED의 한계

직접 에너지 증착의 도전 과제는 무엇인가요?

  1. 높은 초기 비용: DED 장비와 재료에 대한 초기 투자 비용이 높기 때문에 일부 기업에게는 장벽이 될 수 있습니다. 그러나 장기적인 이점은 특히 고부가가치 애플리케이션의 경우 이러한 비용보다 더 큰 경우가 많습니다.
  2. 머신 해상도 및 정확도: DED는 복잡한 형상을 만들 수 있지만, 기계의 해상도와 정확도에 따라 제한이 있습니다. 미세한 디테일과 엄격한 허용 오차를 달성하는 것은 어려울 수 있습니다.
  3. 숙련된 운영자가 필요합니다: DED 시스템을 운영하려면 증착 공정을 정밀하게 제어할 수 있는 숙련된 작업자가 필요합니다. 이는 운영 비용과 복잡성을 증가시킬 수 있습니다.
  4. 잠재적 잔류 스트레스: DED의 빠른 가열 및 냉각 주기는 부품에 잔류 응력 및 잠재적 결함을 초래할 수 있습니다. 이러한 문제를 완화하려면 적절한 공정 제어 및 후처리 기술이 필요합니다.
  5. 재료 공급원 가용성: DED는 다양한 재료와 함께 사용할 수 있지만 특정 공급 원료의 가용성이 제한될 수 있습니다. 이로 인해 특정 애플리케이션에 대한 재료 선택이 제한될 수 있습니다.
  6. 일부 애디티브 방식보다 느립니다: 파우더 베드 용융과 같은 다른 적층 제조 방식에 비해 DED는 특정 응용 분야에서는 속도가 느릴 수 있습니다. 이는 대량 생산에 적합성에 영향을 미칠 수 있습니다.
직접 에너지 증착
지향성 에너지 증착(DED) 16

자주 묻는 질문

질문답변
지향성 에너지 증착(DED)이란 무엇인가요?방향성 에너지 증착(DED)은 집중된 에너지를 사용하여 재료를 한 층씩 녹이고 증착하여 부품을 만드는 적층 제조 공정입니다.
DED에 어떤 자료를 사용할 수 있나요?DED는 금속, 세라믹, 복합재 등 다양한 소재에 사용할 수 있습니다. 일반적인 금속으로는 인코넬 625, Ti-6Al-4V, 스테인리스 스틸 316L 등이 있습니다.
DED의 장점은 무엇인가요?DED의 장점으로는 재료 효율성, 복잡한 형상 제작 능력, 효과적인 수리 기능, 빠른 생산 속도, 고성능 부품 등이 있습니다.
DED의 한계는 무엇인가요?높은 초기 비용, 기계 해상도 및 정확도 제약, 숙련된 작업자의 필요성, 잠재적 잔류 응력, 재료 공급 원료 가용성 등의 제약이 있습니다.
어떤 산업에서 DED를 사용하나요?DED를 사용하는 산업으로는 항공우주, 자동차, 의료, 에너지, 제조 등이 있습니다.
DED는 다른 적층 제조 방법과 어떻게 다른가요?DED는 재료 효율성과 수리 기능에서 이점을 제공하지만 파우더 베드 퓨전과 같은 다른 첨가제 방법에 비해 속도가 느리고 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
DED가 기존 구성 요소를 복구할 수 있나요?예, DED는 기존의 고가 부품을 수리하여 수명을 연장하고 비용을 절감하는 데 매우 효과적입니다.
DED는 대규모 생산에 적합한가요?DED는 프로토타입 제작, 중소형 부품 및 수리에는 탁월하지만 다른 방식에 비해 대량 생산에는 적합하지 않을 수 있습니다.
DED 기술의 미래는 어떻게 될까요?재료, 공정 제어 및 기계 기능의 지속적인 발전으로 다양한 산업 분야에서 DED 기술의 도입이 추진되고 있어 미래가 유망해 보입니다.
DED에 적합한 금속 분말을 선택하려면 어떻게 해야 하나요?올바른 금속 분말을 선택하는 것은 기계적 특성, 내식성, DED 공정과의 호환성 등 구체적인 적용 요건에 따라 달라집니다. 공급업체 및 전문가와 상담하면 최선의 선택을 하는 데 도움이 될 수 있습니다.

결론

직접 에너지 증착 (DED)는 재료 효율성, 복잡한 형상 생성 능력, 효과적인 수리 기능 등 다양한 이점을 제공하는 다재다능하고 혁신적인 적층 제조 기술입니다. 특정 한계가 있지만, DED 기술의 지속적인 발전으로 응용 분야가 확대되고 기능이 향상되고 있습니다. 제조업체는 DED에 사용되는 특정 금속 분말과 그 특성, 적합한 응용 분야를 이해함으로써 이 기술을 활용하여 다양한 산업의 수요를 충족하는 고성능 맞춤형 부품을 생산할 수 있습니다. 프로토타이핑, 기능성 부품, 부품 수리 등 DED는 제조 환경을 지속적으로 혁신하고 있으며, 개발과 성장의 흥미로운 분야로 자리매김하고 있습니다.

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