3D 프린팅이라고도 하는 적층 제조(AM)는 부품을 설계하고 생산하는 방식에 혁신을 가져왔습니다. 이 기술을 통해 복잡한 형상을 놀라운 정밀도로 제작할 수 있게 되면서 다양한 산업 분야에서 혁신의 문이 열렸습니다. 하지만 무엇이 이 혁명의 원동력일까요? 바로 금속 부품을 위한 적층 가공의 기본 구성 요소인 금속 분말입니다.
사용 가능한 많은 금속 분말 중에서 304L 스테인리스 스틸은 다용도성과 우수한 특성으로 인기가 높습니다. 이 글에서는 분말 베드 융용(PBF) AM용 304L 스테인리스강 분말의 응용 분야, 장점, 한계, 사용 가능한 특정 금속 분말 모델에 대해 자세히 살펴봅니다.
304L 스테인리스 스틸 파우더의 이해
304L 스테인리스 스틸 파우더는 널리 사용되는 304 스테인리스 스틸의 저탄소 변형 제품입니다. "L" 명칭은 표준 304(최대 0.08%)에 비해 탄소 함량(0.03% 미만)이 낮다는 것을 나타냅니다. 이러한 탄소 감소는 적층 가공 공정 중 카바이드 침전을 최소화하여 용접성과 내식성을 향상시킵니다.
다음은 304L 스테인리스 스틸 파우더의 주요 측면에 대한 분석입니다:
구성:
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 철(Fe) | 잔액 |
| 크롬(Cr) | 18-20 |
| 니켈(Ni) | 8-10.5 |
| 망간(Mn) | 2 |
| 실리콘(Si) | 1 |
| 탄소(C) | ≤ 0.03 |
속성:
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 밀도 | 7.9g/cm³ |
| 융점 | 1450°C(2642°F) |
| 인장 강도 | 570-750MPa(82,000-109,000psi) |
| 수율 강도 | 205-310MPa(30,000-45,000psi) |
| 신장 | 30-50% |
| 내식성 | 우수 |
혜택:
- 다용도성: 304L 스테인리스 스틸 파우더는 강도, 내식성, 성형성의 균형이 잘 잡혀 있어 다양한 용도에 적합합니다.
- 뛰어난 내식성: 크롬 함량이 높기 때문에 다양한 환경에서 녹, 구멍 및 기타 형태의 부식에 대한 저항력이 뛰어납니다.
- 우수한 용접성: 탄소 함량이 낮기 때문에 304L 파우더로 프린트된 부품은 기존 기술을 사용하여 쉽게 용접할 수 있습니다.
- 생체 적합성: 니켈 함량이 낮기 때문에 304L은 일부 생물의학 분야에 적합한 선택입니다.
제한사항:
- 힘: 고급 스테인리스 스틸 파우더에 비해 304L은 적당한 강도를 제공합니다.
- 고온 애플리케이션: 부식에 강하지만 304L은 매우 높은 온도에 장시간 노출될 경우 적합하지 않을 수 있습니다.
AM에서 304L 스테인리스 분말의 응용
304L 스테인리스 스틸 파우더의 다용도성은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 활용될 수 있습니다. 다음은 몇 가지 대표적인 예입니다:
- 항공우주: 항공기 내부, 덕트 및 중요하지 않은 구조 부품에 사용되는 부품은 304L의 가벼운 특성과 내식성의 이점을 누릴 수 있습니다.
- 자동차: 우수한 강도와 미적 감각이 요구되는 브래킷, 하우징, 트림 부품 등이 이에 해당합니다.
- 의료 기기: 생체 적합성과 내식성을 갖춘 304L 파우더로 수술 기구, 보철물, 치과 임플란트를 프린트할 수 있습니다.
- 화학 처리: 내식성이 뛰어난 304L 파우더를 사용하여 약한 화학 물질에 노출되는 부품을 제조할 수 있습니다.
- 소비재: 보석, 시계 및 기타 장식용 아이템은 304L 파우더로 인쇄하여 미적 감각과 내구성을 높일 수 있습니다.
AM용 304L 스테인리스 스틸 파우더의 장점:
- 자유로운 디자인: AM을 사용하면 기존 제조 방식으로는 불가능했던 복잡한 형상을 만들 수 있으므로 이러한 애플리케이션에서 혁신적인 디자인을 구현할 수 있습니다.
- 경량화: 기존 소재에 비해 304L은 일부 애플리케이션에서 무게를 줄이는 데 기여할 수 있으며, 이는 항공우주와 같은 산업에서 매우 중요합니다.
- 사용자 지정: 적층 가공을 통해 개별 요구 사항에 맞는 특정 특징과 기능을 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다.
- 낭비 감소: 적층 제조는 감산 제조 기술에 비해 재료 낭비를 최소화합니다.
AM용 304L 스테인리스 스틸 파우더의 단점:
- 비용: 금속 분말은 기존 소재보다 비싸기 때문에 생산 비용에 영향을 미칠 수 있습니다.
304L 스테인리스 스틸용 금속 분말 모델
304L 스테인리스 스틸 파우더와 그 응용 분야에 대한 명확한 이해를 바탕으로 PBF AM에 사용할 수 있는 특정 금속 파우더 모델의 세계를 살펴봅시다. 여기에서는 10가지 인기 있는 옵션을 살펴보고 주요 특징과 잠재적인 장단점을 강조합니다:
1. EOS Inox 316L(304L에 해당):
- 제조업체: EOS GmbH
- 설명: 우수한 유동성과 포장 밀도로 인쇄성과 표면 품질이 우수한 것으로 알려진 가스 분무 304L 등가 분말입니다. 다양한 항공우주 표준(AMS 5644, BMS 4930K)에 따라 인증되었습니다.
- 장점: 높은 일관성, 안정적인 인쇄성, 항공우주 분야에 적합합니다.
- 단점: 일부 비인증 옵션에 비해 약간 더 비쌀 수 있습니다.
2. 회가나스 AM 304L:
- 제조업체: 회가나스 AB
- 설명: 구형 형태와 촘촘한 입자 크기 분포로 인쇄 시 우수한 유동성과 레이저 흡수를 촉진하는 가스 원자화 304L 분말입니다.
- 장점: 일관된 품질, 우수한 인쇄성, 다양한 애플리케이션에 적합합니다.
- 단점: 최적의 결과를 얻으려면 특정 인쇄 매개변수가 필요할 수 있습니다.
3. LPW 316L(304L에 해당):
- 제조업체: LPW 기술 회사
- 설명: 고밀도 및 저산소 함량에 중점을 둔 가스 분무 304L 등가 분말입니다. 따라서 인쇄 부품의 기계적 특성이 향상됩니다. 항공우주 표준(AMS 5644) 인증을 받았습니다.
- 장점: 고밀도, 우수한 기계적 특성으로 까다로운 애플리케이션에 이상적입니다.
- 단점: 산소 함량이 낮기 때문에 더 엄격한 인쇄 환경 제어가 필요할 수 있습니다.
4. 카펜터 인바 304L:
- 제조업체: 목수 적층 제조
- 설명: 화학적으로 제어된 가스 분무 304L 파우더로 치수 안정성이 향상되고 인쇄 중 뒤틀림이 감소합니다. 따라서 정밀한 공차가 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
- 장점: 치수 안정성이 뛰어나 공차가 좁은 부품에 적합합니다.
- 단점: 표준 304L 옵션에 비해 가격대가 약간 높을 수 있습니다.
5. SLM 솔루션 리얼라이저 304L:
- 제조업체: SLM 솔루션 GmbH
- 설명: 높은 구형도와 좁은 입자 크기 분포에 중점을 둔 가스 분무 304L 파우더입니다. 이 조합은 우수한 유동성을 보장하고 프린팅 중 분리를 최소화하여 일관된 파트 품질을 제공합니다.
- 장점: 높은 구형도, 일관된 부품 품질, 다양한 애플리케이션에 적합합니다.
- 단점: 기계 모델에 따라 최적의 결과를 얻으려면 특정 프린터 설정이 필요할 수 있습니다.
6. 올리콘 AM SC316L(304L에 해당):
- 제조업체: 올리콘 AM GmbH
- 설명: 고순도 및 낮은 포함 함량에 중점을 둔 가스 분무 304L 등가 분말입니다. 이는 인쇄 부품의 기계적 특성과 내식성을 개선하는 데 기여합니다.
- 장점: 고순도, 우수한 기계적 특성 및 내식성.
- 단점: 순도에 중점을 두기 때문에 표준 304L 옵션에 비해 약간 더 비쌀 수 있습니다.
7. ExOne LaserForm 316L(304L에 해당):
- 제조업체: ExOne GmbH
- 설명: 바인더 분사를 위해 특별히 개발된 가스 분무 304L 등가 파우더입니다. 이 파우더는 이 프린팅 공정에 사용되는 바인더 재료와 우수한 유동성 및 호환성을 제공합니다.
- 장점: 바인더 제팅 AM에 최적화되어 있으며 유동성이 우수하고 바인더와의 호환성이 뛰어납니다.
- 단점: 바인더 분사를 위한 제형이기 때문에 PBF AM 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
8. AP&C AM 304L:
- 제조업체: AP&C 적층 제조
- 설명: 비용 효율성에 중점을 둔 가스 분무 304L 파우더입니다. 경쟁력 있는 가격대를 유지하면서 우수한 인쇄성을 제공합니다.
- 장점: 범용 304L 인쇄를 위한 비용 효율적인 옵션입니다.
- 단점: 일부 고가 옵션과 동일한 수준의 일관성이나 특정 속성을 갖지 않을 수 있습니다.
9.㎥입방 AM 304L:
- 제조업체: ㎥큐빅 프린팅 인터내셔널 Inc.
- 설명: 가스 분무 옵션에 대한 비용 효율적인 대안을 제공하는 물 분무 304L 분말입니다.
자주 묻는 질문
Q: 내 용도에 적합한 304L 스테인리스 스틸 파우더를 선택하는 방법은 무엇인가요?
A: 304L 스테인리스 스틸 파우더를 선택할 때는 다음 요소를 고려하세요:
-
신청 요건: 특정 용도에 따라 파우더의 가장 중요한 특성이 결정됩니다. 예를 들어
- 고정밀 부품: 치수 안정성을 우선시합니다(예: 카펜터 인바 304L).
- 독한 화학 물질에 노출된 부품: 우수한 내식성(예: 올리콘 AM SC316L)을 우선적으로 고려합니다.
- 비용에 민감한 애플리케이션: 최소 요구 사항을 충족하면서 비용 효율적인 옵션(예: AP&C AM 304L)을 살펴보세요.
- 머신 호환성: AM 장비마다 입자 크기 분포 및 유동성과 같은 파우더 특성에 대한 특정 요구 사항이 있을 수 있습니다. 장비 제조업체의 권장 사항을 참조하여 선택한 파우더와 인쇄 장비 간의 호환성을 확인하십시오.
- 비용 대비 성능: 비용과 성능 사이에는 상충 관계가 있습니다. 일부 옵션은 경제성을 우선시하지만(예: AP&C AM 304L), 다른 옵션은 더 높은 가격대에 우수한 일관성 또는 특정 속성을 제공할 수 있습니다(예: EOS Inox 316L).
Q: 304L 스테인리스 스틸 파우더는 어디에서 구입할 수 있나요?
A: 여러 유명 공급업체에서 PBF AM용 304L 스테인리스 스틸 파우더를 제공합니다. 다음은 몇 가지 예입니다:
- Metal3DP (https://met3dp.co.kr/)
- 회가나스 AB (https://www.hoganas.com/en/)
- LPW Technology Ltd (https://www.carpenteradditive.com/news-events/lpw-technology-am-metal-powder-manufacturing)
- 목수 적층 제조 (https://www.carpenteradditive.com/)
- SLM 솔루션 GmbH (https://nikon-slm-solutions.com/)
- 올리콘 AM GmbH (https://www.oerlikon.com/am/en/)
- ExOne GmbH (https://www.exone.com/)
- AP&C 적층 제조(https://cimp3d.org/new-large-am/)
- ㎥큐빅 프린팅 인터내셔널 (https://www.ttc.com.tw/en-us/dirProduct/frmProduct6.aspx)
- 바셋 메탈스 (https://www.bassettinc.com/metal-fabricating-and-assemblies/)
Q: 304L 스테인리스 스틸 분말을 취급할 때 어떤 안전 예방 조치를 취해야 하나요?
A: 금속 분말은 미세할 수 있으며 흡입 시 위험할 수 있습니다. 304L 스테인리스 스틸 분말을 취급할 때는 안전 지침을 준수하는 것이 중요합니다:
- 통풍이 잘되는 작업 공간을 사용하세요: 취급 및 인쇄 시 흄 후드 또는 통풍이 잘되는 인클로저를 사용하여 공기 중 가루 날림을 최소화합니다.
- 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 착용하세요: 여기에는 보안경, 장갑, 분말 입자의 흡입을 방지하는 P-100 필터가 장착된 호흡보호구가 포함됩니다.
- 좋은 집안일을 실천하세요: 유출물을 즉시 청소하고 먼지 구름이 생기지 않도록 합니다. 작업 표면과 장비를 정기적으로 청소하여 가루가 쌓이는 것을 최소화합니다.
- 폐기물을 올바르게 처리하세요: 금속 분말 폐기물 처리에 대한 현지 규정을 준수하세요.
