[3D프린팅] 금속 프린팅도 3D프린터로! 테스트용 금속 시편 제작기

3D프린터로 금속 용품도 출력할 수 있다는 사실 혹시 알고 계셨나요? 실제로 스테인리스 반지나 자동차 부품을 제작할 때 3D프린팅을 활용한 다양한 사례가 나타나고 있는데요. 

신도리코 3D 스퀘어도 협력사와 함께 금속 프린팅(Metal printing) 출력 대행 서비스를 제공하고 있습니다. 이번에는 지난 6월 말 건설 환경 연구를 담당하는 K사에서 테스트용 금속 시편을 의뢰 받았는데요. 출력에는 열에 강하고 강도가 높아 부품 제작에 자주 사용되는 니켈합금(IN718, Inconel 718 type: Nickel-base alloy powder) 필라멘트를 사용했습니다. 

테스트용 시편 디자인 6가지 

시험명	층방향 별 시편 디자인
인장강도
경도
충격강도
압축강도
굽힘강도
피로강도

출력부터 후가공까지! 금속 테스트 시편 제작기 

3D프린터로 금속을 출력하기 위해선 가루 상태의 금속 파우더를 고출력 레이저로 녹인 후 평탄한 금속 플레이트 위에 출력해야 합니다. 금속 출력 과정에서 발생하는 고열을 냉각시켜야 하는데 이때 출력물이 수축하며 변형되는 것을 막기 위해 서포터(출력물 지지대)를 만들죠. 

출력이 완료되면 후가공 처리 과정이 필요합니다. 금속 플레이트 위에 붙어있는 서포터를 제거하고 거친 출력물 표면을 매끄럽게 가공해야 하죠. 

일반적으로 금속 플레이트와 출력물, 서포터를 분리하기 전에는 열처리 과정을 거치기도 하는데요. 소재에 따라 상이하지만 필요 시 열처리를 해주면 분할할 때 뒤틀리는 현상을 줄일 수 있습니다. 또한 공차(실용성 측면에서 허용되는 범위의 오차)를 주기 위한 작업도 할 수 있는데요. 열처리 및 공차 설계는 별도의 비용이 추가되며 공차를 디자인 할 때는 정확한 오차가 기입된 2D 도면이 필요합니다. 

그럼 깔끔하게 출력된 금속 테스트용 시편 출력물을 함께 살펴볼까요? 

▲ 6가지 종류의 금속 시편 (총 24개) 

▲인장강도 테스트 시편(왼쪽), 열처리 한 인장강도 시편(오른쪽) 

▲열처리 한 굽힘 강도 시편(왼쪽), 충격 강도 시편(가운데), 피로 강도 시편(오른쪽) 

금속출력은 서포터의 배치도 꼼꼼히 따져야 할 만큼 까다롭기 때문에 작업 경험이 많은 업체에 맡기는 것이 좋습니다. 3D스퀘어는 수년간 다수의 금속 제작 경험이 있는 협력사와 함께 금속 출력물을 제작 및 납품하고 있습니다. 

작업을 의뢰했던 K사 또한 지난 2019년도에도 시편 제작 건으로 의뢰했었는데요. 당시 결과물에 상당히 만족해 올해에도 다른 재질의 시편 제작을 의뢰했다고 합니다. 그리고 이번에도 역시 흡족해 했다는 후문입니다. 

3D스퀘어는 이번 사례처럼 니켈 합금(IN718)뿐 아니라 SUS 계열, 코발트(Cobalt) 재질 등 다양한 금속 필라멘트로 제작이 가능한데요. 협력사와 함께 전문적인 금속 출력 서비스를 제공하고 있으니 많은 관심 부탁 드립니다! 

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