3D프린팅으로 자동차, 우주선 부품을 만들때 결함은 어떻게 처리하나요?
발전된 3D프린팅으로 자동차, 우주선의 금속 부품을 만드는 것으로 알고있는데요. 금속을 3D로 만들어내면 결함이 발생할 것 같은데, 이런 부분은 어떻게 해결하나요?
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
말씀하신 대로, 금속 3D 프린팅 기술은 재료를 한층씩 쌓아 올리는 방식이다 보니 여러 가지 결함이 발생할수있습니다. 대표적인 결함으로는 기공(Pores),균열(Cracks),그리고 불완전한 융합(Lack of Fusion)등이 있습니다. 이런 결함들은 부품의 강도나 내구성에 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 철저히 관리되어야 합니다.
이러한 결함들을 해결하기 위한 방법들은 크게 다음과 같습니다.
재료 개선 : 금속 3D 프린팅용 분말 재료 자체를 개선하여 결함 발생 가능성을 낮춥니다. 예를들어, 기공이나 갈라짐을 줄일수있는 새로운 합금 분말 소재들이 개발되고 있습니다. 티타늄 합금 분말 제조 기술 같은 것이 좋은 예시입니다.
공장 최적화 : 프린팅 과정에서의 레이저 출력, 스캔 속도, 분말 층 두께 등 다양한 변수를 정밀하게 제어하여 결함 발생을 최소화합니다. 프린팅 장비 자체의 성능 향상도 중요합니다.
후처리 기술 :
열처리 : 프린팅후 부품에 열처리를 가하여 내부 응력을 완화하고 미세 구조를 개선하여 강도를 높입니다.
핫 아이소스태틱 프레싱 : 고온 · 고압 환경에서 처리하여 부품 내부에 남아있는 미세 기공을 줄이고 밀도를 높이는 방법입니다. 항공우주 산업에서 특히 중요하게 사용됩니다.
표면처리 : 부품의 표면을 매끄럽게 처리하여 피로 강도를 높이기도 합니다.
비파괴 검사 : 3D 프린팅으로 제작된 부품은 X-RAY, 초음파, 육안 검사 등 다양한 비파괴 검사를 통해 내부 결함 여부를 철저히 확인합니다. 결함이 발견되면 폐기하거나 필요에 따라 추가 공정을 거치기도 합니다.
특히 우주선 부품 처럼 극한 환경에서 사용되는 경우에는 온도,압력,진동,부식 등 매우 엄격한 내구성 테스트를 거치게 되며, 재료 선택부터 공정, 후처리까지 결함을 줄이고 성능을 극대화하기 위한 연구가 지속되고 있습니다.
이처럼 금속 3D 프린팅은 단순한 제조를 넘어 결함을 관리하고 개선하는 복합적인 기술 발전이 동반 되어야 고성능 부품 제작에 활용될 수 있습니다.
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
3D 프린팅 기술은 매우 발전하고 있으며 자동차나 우주선과 같은 금속 부품을 만드는 데에도 많이 사용되고 있습니다. 하지만 말씀하신 것처럼 3D 프린팅으로 만들어진 부품에도 결함이 발생할 수 있습니다.
이러한 결함은 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다. 예를 들어 프린팅 과정에서 재료의 온도나 압력 등이 제대로 조절되지 않으면 결함이 발생할 수 있습니다. 또는 프린팅 과정에서 재료가 충분히 녹지 않거나 충분히 녹은 후에 충분히 식지 않으면 결함이 발생할 수 있습니다.
하지만 걱정하지 마세요. 3D 프린팅 기술은 이러한 결함을 해결하기 위한 다양한 방법들을 가지고 있습니다.
그리고 최근에는 인공지능 기술을 활용하여 결함을 미리 예측하고 방지하는 기술도 개발되고 있습니다. 이러한 기술들을 통해 3D 프린팅으로 만들어진 부품의 결함을 최소화할 수 있습니다. 그리고 이러한 기술들은 계속 발전하고 있으므로 더욱 더 효율적으로 결함을 처리할 수 있을 것입니다. 감사합니다.
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안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
생각하신데로 3D 프린터가 3차원의 물체를 만들어내는데 공간, 재료의 제약을 받지않고 쉽게 만들어낼수 있는건 맞으나 열에 녹는 일부 재료만 가능합니다. 자동차나 우주선 등 고내열성과 내구성을 가진 자동차나 우주선 같은 물체를 만들때는 3D 프린터를 활용하여 거의 만들지 않습니다. 일부 내부 부속은 만들지언정 외부 재료는 3D 프린터로 가공이 불가능합니다. 금속 재료의 3D 프린팅은 일부 재료를 제외하면 거의 불가능 하며 고내열성, 고내구성을 가진 재료의 경우는 과거처럼 가공을 통해 만들어 냅니다. 실제로 3D 프린팅의 오차가 기존 제조방식(절단, 틀가공 등) 보다 커서 정밀 제품에는 잘 사용하지 않습니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다. 추가로 궁금하신 사항이 있으시면 언제든지 댓글달아주시면 답변 드리겠습니다:)