선택적 레이저 용융(SLM) 금속 3D 프린팅 기술 교육

선택적 레이저 용융(SLM) 금속 분말 베드 3D 프린팅 기술 교육 과정에 오신 것을 환영합니다. 이 교육은 장비 원리, 공정 핵심 요소, 운영 규격, 안전한 운영 및 정비를 포괄하며, SLM 기술에 대한 기초 지식을 다지고, 장비 운영 절차를 표준화하며, 공정 결함과 직업 안전 위험을 피하는 데 도움을 줍니다. 아래는 주요 교육 내용입니다.

1. 금속 분말 베드 3D 프린팅(SLM)의 응용 분야

분말 베드 레이저 용융 기술인 SLM은 불활성 보호 분위기 하에서 레이저로 금속 분말을 완전히 용융시켜 거의 전밀도의 복잡한 금속 부품을 제작합니다. 이 기술은 기존 가공 방식으로는 쉽게 실현하기 어려운 통합형 및 경량 구조물의 제조 과제를 해결합니다.

주요 적용 시나리오:

1. 항공우주 • 티타늄 합금 및 초합금 부품: 엔진 케이싱, 연소실, 격자형 내하중 구조 등 통합 경량화를 위한 부품
2. 곰팡이 산업 형틀 인서트: 성형 주기 단축 및 제품 수율 향상을 위한 등온 냉각 채널 내장
3. 과학 연구 및 고급 장비 신소재 공정 시편, 복잡한 유로 부품, 특수 형상 열산출 부품

대표적 공정 능력: 성형 정밀도 ±0.1 mm (L ≤ 100 mm 기준); 분말 적층 두께 조절 범위 20 μm ~ 400 μm. 다중 레이저 구성으로 인쇄 효율 크게 향상

2. SLM 금속 분말 제조 핵심 포인트

금속 분말은 인쇄 부품 품질을 직접 결정함. SLM 공정에서 널리 사용되는 구형 금속 분말은 가스 분무 에서 제조됨. 이 공정에서는 합금 기재를 고온에서 용융한 후, 고압 불활성 가스로 용융 금속 유동을 분쇄하고 냉각 과정에서 구형 분말로 응고시킴

핵심 사양: 입자 크기 15–53 μm; 높은 구형도 및 우수한 유동성. 산소 함량과 이물질 불순물은 엄격히 관리해야 하며, 불순물은 부품 결함 및 스크레이퍼 충돌 고장을 유발할 수 있음.

운용 주의사항: 분말은 진공 건조 조건에서 보관해야 함. 재활용 분말은 폭발 방지 진동 체질기를 통해 선별한 후, 원료 분말과 적정 비율로 혼합하여 재사용해야 함. 티타늄 및 알루미늄과 같은 반응성 합금의 경우, 실내 공기 중에 장시간 노출되지 않도록 주의해야 함.

3. SLM 장비의 광학 시스템

광학 시스템은 장비의 에너지 코어로서, 파이버 레이저, 스캐닝 갈바노미터, 필드 렌즈 집광 어셈블리, 보호 창 및 수냉식 냉각 장치로 구성됨. 다중 레이저 장비는 병렬 가공을 위해 여러 개의 독립된 광학 채널을 채택함.

1. 레이저 단일 모드 광섬유 레이저로, 최소 출력 전력 500 W, 파장 1060 nm, 출력 전력은 10%~100% 범위에서 연속 조정 가능하며, 빔 품질(M²)은 1.1 이하임. 주기적인 출력 전력 교정이 필요함.
2. 스캐닝 갤버노미터 스캐닝 속도는 초당 7미터 이상임. 보정된 정확도는 3개월 이상 안정적으로 유지됨. 갈바노미터의 제로 포인트 편차를 방지하기 위해 장비에 심한 진동을 피해야 함.
3. 광학 부품 석영 보호 창은 제작 챔버 내부의 연기 및 튀는 입자를 차단하는 소모품임. 침식 또는 오염이 발생하면 즉시 교체해야 함. 초점 깊이는 ±5 mm 범위에서 조정 가능함.
4. 냉각 장치 유량 및 온도에 대한 인터록 보호 기능을 갖춘 이중 온도·이중 제어 수랭 시스템임. 냉각 이상 시 자동 경보가 작동되고 장비가 자동으로 정지함.

sLM 장비의 가스 시스템 및 안전 요구사항

가스 시스템은 인쇄 공정 중 저산소 분위기를 유지하며, 유해 가스 여과 및 분진 폭발 방지 기능을 수행하여 공정 품질과 운영 안전성을 확보한다.

1. 분위기 정화 : 진공 펌프 작동과 불활성 가스 주입을 병행한다. 챔버 내 산소 농도는 30분 이내에 5000ppm 이하로 감소할 수 있으며, 가공 중 산소 농도는 ≤100ppm으로 자동 제어되며, 산소 농도 초과 시 음향 및 시각 경보가 자동으로 작동한다. 산소 농도가 기준치에 도달하기 전에는 절대 인쇄를 시작하지 마십시오. .
2. 이중층 공기 분사 유동 : 챔버 내 상부 및 하부 공기 배출구가 층류를 형성하여 유해 가스와 스패터를 제거함으로써 렌즈 오염 및 용융 풀 산화 위험을 줄인다.
3. 여과 시스템 세 단계 필터링 시스템으로 사이클론 분리기와 H13 등급 필터 요소를 결합하여 사용 수명이 30,000시간 이상임. 정지 없이 온라인 백블로잉을 지원함. 재활용재 배출 시 패시베이팅 액체로 재받이 통을 패시베이트하여 분진의 자연 발화를 방지함. 차압을 실시간으로 모니터링하며, 필터 막힘 시 경보가 발생함. 경보를 무시하고 강제 가동해서는 안 됨.

5. 슬라이싱 및 장비 제어 소프트웨어

이 소프트웨어 세트는 사전 처리 슬라이싱 소프트웨어와 장비 제어 시스템으로 구성되며, 영구 무료 업그레이드 서비스를 제공함.

1. 사전 처리 슬라이싱 소프트웨어 sTL 파일 가져오기 및 기계 내 슬라이싱을 지원함. 모든 공정 매개변수는 완전히 조정 가능함. 두께 점검 기능으로 잘못된 공정 패키지 선택을 방지함. 여러 부품에 대한 일괄 처리를 지원함. 스캔 경로 회전 각도 범위는 0°~360°로, 부품 내부 응력을 완화함.
2. 장비 제어 시스템 사람-기계 인터페이스는 배경 제어로부터 완전히 분리되어 있다. 레이저 출력과 스캐닝 속도는 인쇄 중 실시간으로 조정 가능하며, 즉시 반영된다. 층 수, 가공 시간, 기판 온도 등 주요 데이터는 실시간으로 표시된다. 내장형 고장 자가 진단 기능과 음향·시각 경고 기능을 갖추고 있다. 단일 층 스캐닝 후 지연 냉각 기능을 통해 열 축적에 의한 변형을 완화할 수 있다.

훈련 팁: 실습 운영 중 모든 공정 매개변수 변경 사항은 반드시 기록한다. 본격적인 양산에 앞서 소량 시료 검증을 수행한다.

6. 보조 장비의 구성 및 작동

완전한 SLM 작업장에는 진공 건조 오븐, 방폭 진동 체질기, 방폭 진공 청소기가 필수적으로 구비되어야 한다. 모든 보조 장비는 반드시 방폭 사양을 충족해야 한다.

교육 요약 및 안전 주의사항

참가자 여러분께: SLM 장비는 레이저 위험, 가연성 금속 분말, 관성 보호 가스를 포함합니다. 완전한 안전 교육 이수 후에만 실습 조작 허용 .

일상 점검 시 광학 냉각 상태, 산소 농도 모니터링, 필터 압력 강하, 챔버 도어 인터록 및 비상 정지 버튼 작동 여부를 주의 깊게 확인해야 한다. 분말 취급 작업에는 방폭 등급이 아닌 대체 부품을 사용할 수 없다. 공정 추적성 및 고장 진단을 위해 완전한 가공 기록을 보관해야 한다.