적층 제조(AM)라고도 하는 3D 프린팅은 특수 파우더를 사용하여 연속적인 레이어링 방식으로 3차원 구성 요소를 제작합니다. 이 가이드는 3D 프린팅용 파우더의 유형, 특성, 사양, 제조 방법, 주요 공급업체 및 가격, 산업 전반의 응용 분야, 대체품과의 비교, 자주 묻는 질문 등을 살펴보는 심층적인 3D 프린팅용 파우더에 대한 참고 자료입니다.
개요 3D 프린팅 파우더
3D 프린팅 파우더는 플라스틱, 금속 및 세라믹 플랫폼에서 적층 부품을 제작할 수 있는 원료 공급원입니다. 주요 특성:
- 상태: 초미립자 분말
- 크기 범위: 일반적으로 10-150미크론
- 형태: 대부분 구형 입자 형태
- 구성: 폴리머, 금속 합금, 세라믹, 사암 혼합물
- 주요 속성: 엔지니어링된 입자 크기 분포, 유동성, 팩 밀도 및 미세 구조
3D 프린팅 파우더는 파우더의 물리적 특성과 열/운동 프린팅 프로세스와의 상호작용을 엄격하게 제어함으로써 다른 방법으로는 달성할 수 없는 복잡한 부품 형상과 재료 구성 그라데이션을 구현할 수 있습니다.
3D 프린팅 파우더의 종류
| 범주 | 재료 | 인쇄 방법 |
|---|---|---|
| 플라스틱 | 나일론, ABS, TPU, PEKK, PEEK... | 선택적 레이저 소결(SLS) |
| 금속 | 스테인리스, 공구강, 티타늄 및 합금, 초합금... | 직접 금속 레이저 소결(DMLS) |
| 도자기 | 알루미나, 지르코니아, 탄화규소 | 바인더 제팅, 융합 증착 모델링 |
| 합성물 | 금속/플라스틱 혼합물, 사암 혼합물 | 멀티 제트 퓨전(MJF), 결합 금속 증착 |
| 생체 적합성 | PEEK, PLGA, TCP... | 선택적 레이저 용융(SLM) |
표 1: 상업용 3D 프린팅 분말의 주요 범주, 재료 및 관련 프린팅 플랫폼
폴리머, 금속, 세라믹 및 복합 분말은 항공우주, 자동차, 의료, 치과 및 산업 시장 전반에서 최종 사용 부품 생산을 지원합니다.
제조방법
인쇄 분말을 생산하는 주요 기술은 다음과 같습니다:
플라스틱
- 단량체 중합
- 위상 반전
- 벌크 플라스틱의 극저온 연삭
금속
- 가스 분무
- 플라즈마 분무
- 전극 유도 용융
도자기
- 솔겔 노선
- 유화 방법
- 스프레이 건조 공정
제조 단계를 조정하면 3D 프린팅 프로세스 및 응용 분야 요구 사항에 맞게 파우더 입자 크기 분포, 형태, 미세 구조, 화학적 특성 및 결과 성능을 조정할 수 있습니다.
속성 3D 프린팅 파우더
| 속성 | 인쇄 프로세스에서의 역할 |
|---|---|
| 입자 크기 분포 | 포장 밀도, 퍼짐성, 흐름 및 층 간 접착력에 영향을 미칩니다. |
| 파티클 모양 | 들쭉날쭉한 입자보다 부드러운 흐름을 위해 구형을 선호합니다. |
| 입자 경도 | 롤러/블레이드 펼침 단계 중 변형 방지 |
| 벌크 밀도 | 빌드 단계에 필요한 충분한 파우더 레이어 두께 구현 |
| 화학 | 최종 부품의 기계적 성능, 심미성을 결정합니다. |
| 수분 함량 | 파우더 흐름과 밀착력에 영향을 미칩니다. |
표 2: 3D 프린팅 성공에 필수적인 주요 파우더 물리적 특성
이러한 상호 연관된 분말 특성을 적절히 제어하지 못하면 흐름, 퍼짐, 적층 불규칙성, 부품 결함 및 기계적 특성 저하가 발생합니다.
3D 프린팅 파우더 사양
대부분의 폴리머, 금속 및 세라믹 3D 프린팅 파우더에 대한 업계 표준이 존재합니다:
입자 크기 분포
| 등급 | 사양 | 머티리얼 예시 |
|---|---|---|
| 초미세먼지 | D10: 10-25μm D50: 20-45μm D90: 40-75μm | PEEK, PEKK 고온 폴리머 |
| 괜찮아요 | D10: 40-75μm D50: 60-90μm D90: 90-150μm | 나일론, ABS 금속 |
| Medium | D10: 75-100μm D50: 100-150μ D90: 130-200μm | 사암 믹스, 도자기 |
반복성 표준
| 메트릭 | 허용 오차 |
|---|---|
| 배치 간 입자 크기 분포 | ± 5% |
| 파티클 모양 배치 간 | ± 5% 원형성 |
| 배치 간 대량 밀도 | ± 2% |
표 3A: 폴리머, 금속 및 세라믹 3D 프린팅 파우더의 입자 크기 분포 프로파일
| 속성 | 테스트 방법 | 임계값 |
|---|---|---|
| 홀 유량 | ASTM B213 | <50g이 흐르는 데 40초 미만 |
| 겉보기 밀도 | ASTM B212 | 최소 60% 이론 밀도 |
| 탭 밀도 | ASTM B527 | 최소 65% 이론 밀도 |
표 3B: 3D 프린팅 파우더 흐름 및 밀도에 대한 주요 품질 검사
게시된 사양을 충족하거나 초과하면 배치의 성능이 일관되게 유지됩니다.
3D 프린팅 파우더 공급업체
많은 공급업체가 폴리머, 금속 및 세라믹을 위한 3D 프린팅 파우더를 제공합니다:
폴리머 파우더
| 회사 | 재료 | 가격/kg |
|---|---|---|
| 에보닉 | 나일론 12, PEEK, TPU, PEKK | $50-260 폴리머 의존성 |
| BASF | 울트라신트 PA6, PA11, PA12 등급 | $75-215 |
| 스트라타시스 | 열가소성 복합재 | $140-350 |
| 폴리메이커 | PolySmooth, PolyLite, PolyFlex | $35-90 |
금속 분말
| 공급업체 | 합금 유형 | 표시 가격 |
|---|---|---|
| 목수 첨가제 | 스테인리스, 공구강, 코발트 크롬, 초합금 | $55-215 합금 특정 |
| 프렉스에어 | 티타늄 Ti64, 인코넬 718, 316L 스테인리스 스틸 | $35-185 |
| 샌드빅 오스프리 | 마징강, 스테인리스 등급, Ni 초합금 | $75-305 합금에 따라 다름 |
| LPW 기술 | 알루미늄 AlSi10Mg, 티타늄 Ti64, 초합금 | $45-195 |
세라믹 및 복합 분말
| 브랜드 | 재료 | 가격 범위 |
|---|---|---|
| 3DCeram | 알루미나, 지르코니아, 실리카 | $35-125 세라믹 전용 |
| Adaptive3D | 열경화성 및 열가소성 복합재/블렌드 | $90-350 |
| 트리톤 | PEEK, PEKK, PPSU + 세라믹 충진 | $125-475 공식에 따라 다름 |
표 4: 전문 제조업체에서 다양한 3D 프린팅 파우더를 제공합니다.
가격은 독점적인 구성과 성능 기능에 따라 달라지므로 정확한 견적을 받으려면 필요한 양을 공급업체에 직접 문의하세요. 일부 공급업체는 테스트용 샘플을 제공합니다.
응용 3D 프린팅 파우더
프린팅 파우더는 산업 전반에 걸쳐 복잡한 맞춤형 부품 형상을 제작할 수 있는 독보적인 제품입니다:
| 산업 | 컴포넌트 예시 | 혜택 |
|---|---|---|
| 항공우주 | 터빈 블레이드, 로켓 노즐, 무인 항공기 섀시 | 무게 감소, 성능 향상 |
| 의료 | 환자 맞춤형 임플란트, 보철물 | 맞춤형 사이징, 생체 적합성 |
| 자동차 | 열교환기, 경량 섀시 요소 | 부품 통합, 효율성 |
| 산업 | 맞춤형 생산 툴링, 지그 | 개발 일정 단축 |
표 5: 3D 프린팅 파우더 기능을 활용하는 주요 사용 사례 분야
설계를 빠르게 반복하고 단기간에 경제적으로 인쇄할 수 있는 기능을 통해 최종 사용 부품을 혁신할 수 있습니다.
파우더 기반 3D 프린팅의 장단점
빼기 기법에 비해 장점
- 복잡하고 가벼운 지오메트리로 효율성 향상 지원
- 재료 미세 구조를 최적화하여 부품 성능 향상
- 애플리케이션에 맞는 맞춤형 구성 요소 구현
- 개발/제작 시간 및 자본 비용 절감
고려해야 할 단점
- 일부 공정의 생산 규모 및 처리량 제한
- 분말 공급 원료에 필요한 엄격한 사양
- 최종 파트에 종종 필요한 후처리 작업 |
- 현재 대량 생산보다 높은 부품 비용 |
파우더 화학 및 인쇄 매개변수를 미세 조정하여 보다 효율적인 생산을 목표로 합니다. 커스터마이징과 성능을 활용하는 현장에서는 계속해서 공격적으로 도입하고 있습니다.
자주 묻는 질문
Q: 금속 3D 프린팅 파우더에 가장 적합한 입자 크기 범위는 무엇인가요?
A: 10~45미크론은 분말 취급 시 초미세 분말로 인한 문제를 방지하면서 포장과 확산이 용이합니다. 대부분의 합금은 30±15μm 분포에서 우수한 성능을 발휘합니다.
Q: 어떤 폴리머 파우더 3D 프린팅 프로세스가 최고의 기계적 성능을 제공하나요?
A: 선택적 레이저 소결(SLS)을 사용하면 뛰어난 융착과 미세 피처 생산이 가능하므로 사출 성형 공정에 필적하거나 이를 능가하는 고성능 플라스틱 부품을 제작할 수 있습니다.
Q: 사용하지 않은 3D 프린팅 파우더는 얼마나 오래 보관할 수 있나요?
A: 서늘하고 건조한 환경에서 습기로부터 건조제로 밀봉하여 보관하면 파우더는 최소 12개월 동안 흐름 특성을 유지합니다. 개봉한 파우더도 눈에 띄는 성능 저하 없이 6개월 이상 지속됩니다.
Q: 스타팅 파우더의 품질이 프린트된 부품의 특성에 큰 영향을 미치나요?
A: 예, 파우더 화학 순도와 파우더 특성의 적절한 제어는 최종 부품의 기계적 특성, 심미성, 치수 정확도 및 성능 신뢰성을 크게 결정합니다.
