금속 3D 프린팅 시스템은 헤드라인을 지배하는 경향이 있습니다. 특히 더 많은 플레이어가 게임에 참여할 때(그리고 여전히 더 많은 플레이어가 참가 의사를 발표할 때) 그렇습니다. 업계 전문가들이 자주 강조하는 것처럼 이 기술은 오늘날 모든 사람이 고열을 필요로 하지 않기 때문에 적어도 하나의 주제로 뜨겁습니다. 금속은 적층 제조에서 부인할 수 없는 초점이자 성장 요인이며 지난 주 RAPID + TCT에서 많은 관심을 받았습니다.

한 가지 흥미로운 요소는 더 많은 경쟁업체가 적층 기술에 금속 기능을 도입함에 따라 경쟁이 반드시 직접적으로 개선되는 것은 아니라는 점입니다. 적층 제조라는 범주에 속하는 다양한 기술은 각각 가장 적합한 응용 분야를 가지고 있습니다. 많은 개발이 항공우주 부품 및 미세 해상도 세부 인쇄에 중점을 두고 있습니다. 호주에 기반을 둔 SPEE3D는 원자재 부품에서 더 넓은 기회를 찾고 있습니다.

고속 금속 3D 프린팅 솔루션은 속도, 비용 및 반복성에 중점을 두고 있으며 회사 CEO이자 공동 설립자인 Byron Kennedy가 지난주 RAPID + TCT에서 만났을 때 저에게 말했듯이 대부분의 3D 프린팅 회사와 경쟁하지 않습니다. SPEE3D의 경우 경쟁이 캐스팅에 있습니다. 이 전통적인 영역은 3D 프린팅이 대규모 주조 시장의 부문을 혼란에 빠뜨릴 것이기 때문에 많은 적층 기술의 주요 목표입니다.

“음속의 3배 속도로 재료가 달라붙어 밀도가 높은 부품을 만듭니다. 장점은 매우 빠르고 비용이 저렴하다는 것입니다. 우리는 대부분의 3D 프린팅 회사와 경쟁하지 않습니다. 우리는 주조 알루미늄 부품을 빠르고 저렴한 비용으로 만듭니다.”라고 Kennedy는 6축 KUKA 로봇 팔이 있는 LightSPEE3D 기계를 살펴보며 설명했습니다.

“비용을 줄이기 위해 가스를 사용하지 않고 공기만 사용합니다. 실행하는 데 드는 유일한 비용은 전력과 분말이며 비용을 낮추는 저가의 일반 분말을 사용합니다. 우리는 비용과 속도 면에서 캐스팅과 경쟁합니다.”

이 시스템은 초음속 3D 증착(SP3D) 기술을 도입한 formnext 2017에서 출시되었습니다. 현재 사업은 알루미늄과 구리 분말 작업에 절반 정도 집중하고 있습니다. 케네디는 이 후자가 매우 흥미로운 초점이며 많은 문의를 이끌어 냈습니다. 부스 벽에는 11분 30초 만에 $6.25의 비용으로 3D 프린팅된 16개의 구리 부품이 전시되었습니다.

“구리는 우리에게 매우 쉽습니다. 주조가 어렵고 고온이 필요합니다. 대부분의 사람들은 블록을 밀링합니다.”라고 그는 지적했으며 이는 필연적으로 재료 비용을 증가시킵니다. “우리는 니어넷 부품을 만드는 기능을 제공합니다. 이것은 이전에 없었던 구리 작업을 수행하는 새로운 기능입니다.”

이 기능은 비디오를 보여주고 formnext 및 기타 이전 이벤트에 현장에 있었음에도 불구하고 사람들이 직접 눈으로 프로세스가 작동하는 것을 보기 전까지는 이를 믿지 않았습니다. 이를 위해 SPEE3D 팀은 SP3D를 라이브로 보여주기 위해 RAPID + TCT 전반에 걸쳐 데모를 실행했습니다. 이들은 높은 투표율을 보였고 계속해서 문의를 제기했습니다.

“실용적인 부품을 만듭니다. 저가형 부품을 목표로 하고 있습니다. 우리의 배경은 제조에 있습니다.”라고 케네디는 말했습니다.

“우리의 분석에 따르면 비용을 주조와 비교할 때 손익분기점은 약 10,000개입니다. 우리의 틈새 시장은 1 ~ 10,000 조각입니다. 속성은 동일한 표면 마감으로 주조 부품과 동일합니다. 주조 부품은 우리에게 분명한 시장입니다.”

이 시스템은 제조 속도와 비용뿐만 아니라 운영 측면에서도 프로세스의 모든 부분을 보다 효율적으로 만들도록 설정되어 있습니다. 사용자 인터페이스는 유사한 시스템의 '투박함'을 피하도록 설계되었으며 제작자는 게임 업계에서 보다 원활한 설정을 만들기 위해 노력했습니다. 그들은 대학의 게임 부서와 협력하여 사용하기 쉽고 본질적으로 터치 앤 고 작동을 위해 만든 "매우 Netflix 스타일" 메뉴를 개발했습니다. 케네디는 현장 데모에 사용하던 파일을 가져오는 과정을 보여줬고 실제로 화면을 몇 번만 스와이프하고 레이블이 잘 지정되고 쉽게 구별할 수 있는 그래픽 옵션을 터치하면 모든 것이 제자리에 놓였습니다.

SPEE3D는 부품 시뮬레이션, 코드 생성, 업로드 및 궁극적으로 인쇄를 포함하는 작업과 함께 프로세스에 클라우드 기반 소프트웨어를 사용합니다. 케네디는 모든 것이 "가능한 한 사용자 친화적으로 설계되었습니다"라고 설명했습니다. 시스템 자체는 자동화되어 있고 기계의 측면 창을 통해 로봇 팔이 완성된 부품을 통과시켜 다음 작업을 계속할 수 있기 때문에 "매우 쉽습니다."

이 시스템에 대한 모든 것은 프로덕션 3D 프린팅을 위해 설계되었으며 시장에 출시되면서 많은 관심을 받고 있습니다.

“저희는 독일, 싱가포르, 미국, 호주로 배송했습니다. 이제 우리의 초점은 더 많은 기계를 시장에 출시하는 것입니다. 일부는 우리가 생각하지 못한 연구와 새로운 시장에 진출하고 있습니다. 이제 초점은 그것들을 사람들의 손에 넣고 우리가 기계 제조업체이기 때문에 생각하지 못한 용도에 사용할 수 있도록 하는 것입니다.”라고 Kennedy가 말했습니다.

LightSPEE3D 기계가 더 많은 설치를 보게 됨에 따라 SPEE3D는 앞을 내다보고 있습니다. 다음 단계에는 규모 확대가 포함되며 Kennedy는 여기에 시스템 자체가 포함된다고 언급했습니다.

기사 작성자: Sarah Goehrke

초음속 입자 증착/콜드 스프레이

초음속 입자 증착 (SPD) 또는 Cold Spray(CS)는 적층 제조 공정입니다. 이 재료 통합 과정에서 금속 또는 합금의 마이크론 크기 입자는 헬륨 또는 질소와 같은 가열된 고압 가스를 사용하여 드라발 로켓 노즐이 장착된 스프레이 건을 통해 가속됩니다. 입자는 초음속으로 빠져나가 기본 재료와의 결합 및 소성 변형을 일으키기에 충분한 에너지로 고체 표면에 충돌할 때 통합됩니다. 아래 그림 1을 참조하십시오.

그림 1 콜드 스프레이 공정의 개략도

이 고에너지 고체 코팅 및 분말 강화 공정은 금속, 금속 합금 및 금속 혼합물을 적용하는 효율적인 방법입니다. 수많은 응용. 공정에 열이 없기 때문에 티타늄, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 반응성 물질과 함께 사용하기에 이상적입니다. 고체 상태 처리를 통해 치수 공차 또는 모체 부품의 기본 야금을 손상시키지 않고 두꺼운 코팅을 적용할 수 있으므로 콜드 스프레이는 재생 및 수리 공정에 이상적입니다. 콜드 스프레이는 또한 부품을 추가로 구축하는 데 사용할 수 있습니다. 콜드 스프레이의 가장 흥미로운 특성은 시간당 최대 6kg의 증착 속도로 재료를 증착할 수 있는 속도입니다.

SPEE3D – Steve와 Byron의 이야기 – 태양광 자동차에서 적층 제조까지

3D 프린팅을 더 쉽게 만든다는 사명으로 Byron Kennedy와 Steven Camilleri는 SPEE3D를 설립하여 속도, 일관된 품질 및 비용 절감으로 금속 부품을 만들었습니다. SPEE3D 프린터 세계에서 가장 저렴한 금속 적층 제조 공정을 가능하게 합니다. 금속 콜드 스프레이 기술을 활용하여 며칠 또는 몇 주가 아닌 단 몇 분 만에 산업 품질의 금속 부품을 생산함으로써 금속 부품을 가장 빠른 방법으로 만듭니다. SPEE3D는 고출력 레이저와 고가의 가스에 의존하지 않고 금속 콜드 스프레이 기술을 사용하는 특허 프로세스를 사용하여 정상적인 생산 비용으로 금속 3D 프린팅의 유연성을 허용합니다. 이 공정은 분말을 추진하기 위해 헬륨이나 질소 대신 압축 공기를 사용합니다.

Byron과 Steven은 15년 넘게 함께 일해 왔습니다. 그들은 처음에 Charles Darwin University World Solar Car Challenge 팀의 일원으로 만났고 1987년과 2005년 사이에 함께 데저트 로즈를 경주했습니다. 2000년 데저트 로즈는 태양열 자동차로 시속 107km의 세계 기록을 받았습니다.

2002년에 그들은 Desert Rose를 위해 개발된 축방향 자속 모터 기술을 상용화하기 위해 In Motion Technology(IMT)를 설립했습니다. 이 모터 기술은 현재 전 세계적으로 사용되고 있으며 태양열 자동차 경주에서 가장 성공적인 상업적 파생물 중 하나입니다. IMT의 성공적인 판매 수익으로 쌍은 SPEE3D를 형성했습니다.

SP3D(Supersonic 3D Deposition)로 알려진 SPEE3D가 개발한 새로운 적층 제조 기술 마하 3의 속도로 제트 엔진 노즐을 통해 재료를 쏘고 6축 로봇 팔로 움직이는 기판에 기하학적 패턴으로 층별로 증착됩니다. 로봇은 STL(Standard Template Library) CAD 파일에서 명령한 특정 형상을 구축하기 위해 필요에 따라 플레이트를 이동합니다.

이 과정에서 서로 충돌하는 입자의 순전한 운동 에너지는 분말이 서로 결합하여 금속 주조물보다 우수한 야금학적 특성을 가진 고밀도 부품을 형성하도록 합니다. 부품은 빌드 후 즉시 안전하게 처리할 수 있습니다. 이 공정을 통해 기존 3D 금속 프린팅 방식보다 100~1000배 빠른 속도로 금속 부품을 프린팅할 수 있다.

아래 그림 2는 SPEE3D가 단 11분 만에 구축한 구리 부품을 보여줍니다.

그림2 SPEE3D가 SP3D에서 만든 구리 부품

SPEE3D는 계속해서 금속 기반 적층 제조 기술의 혁신적인 공급업체이며 특허받은 콜드 스프레이 기술을 기반으로 하는 기계 및 통합 시스템 솔루션의 개발, 조립 및 유통에 중점을 둡니다. SPEE3D의 혁신적인 기술은 구리 및 알루미늄에 대한 기존 금속 인쇄 기술보다 빠르고 저렴하며 확장 가능한 생산에 기여했으며 해양, 방어 항공 우주에 활용되었습니다.

노후화 문제 해결 

NISSAN

사례 연구

인쇄 시간 40분

재질 알루미늄 6061

무게 580G

부품 비용 $58 (USD)

도전

자동차, 광업, 국방,

철도, 고용된 자산 및 생산된 상품은 오랜 기간 동안 경제생활을 겪어왔습니다. 그러나 자동차의 경우 교체 부품을 여러 개 소싱합니다. 생산 후 몇 년이 지나면 불가능에 가까울 수 있습니다. Nissan은 손상된 차량을 교체하는 작업으로 SPEE3D에 접근했습니다. 수냉식 구성 부품. 부분 자체가 복잡하고 수리할 수 없는 내부 냉각 채널이 포함되어 있거나 전통적인 제조 방법을 사용하여 신속하게 재현되었습니다.

해결책

SPEE3D는 자사의 3D 독점 스캐닝 기술을 금속 3D 프린팅 기술로 원본 부품을 스캔하여 SPEE3D의 LightSPEE3D에서 부품을 인쇄하는 데 사용된 CAD 파일 인쇄기 입니다.

결과

결과 부품은 응용 프로그램의 요구 사항을 충족하도록 검증 및 테스트되었습니다. 요구 사항은  SPEE3D는 많은 산업이 직면한 노후화 문제를 극복하기 위해, 자사의 기술이 기회를 제공한다는 것을 입증했습니다.

주요 혜택

• 구식이거나 조달하기 어려운 부품을 교체할 수 있는 능력.

• 재정비 및 장비 교체와 관련된 상당한 비용 방지, 리엔지니어링.

• 빠르고 비용 효과적입니다.

고객 차량: 닛산 EX35 인피니티

Nissan Australia의 '알리샤 그레이'는 "SPEE3D의 기술은 공급 제약/노후화 부품과 관련된 우리 비즈니스의 매우 실제적인 문제에 대한 실행 가능한 솔루션을 제공했습니다. 3D 금속 프린팅은 더 이상 과학 실험실의 영역이 아닙니다. 우리는 이 기술이 산업 분야에 매우 긍정적인 변화를 제공한다고 봅니다. 미래에는 제조할 수 있는 방법이 있습니다." 라고 말했습니다. 

닛산의 오리지널 부품이 로봇 팔과 3D 스캔 끝에 부착되어 있습니다.

배경

SPEE3D는 University of Technology Sydney와 파트너십을 맺었습니다. 첨단 연구개발을 위한 Rapido(UTS Rapido) 2019년부터 Rapido의 연구 전문성과 SPEE3D의 고속 금속 3D 프린팅 기술입니다. 이 프로젝트 제공하기 위한 파트너십의 지속적인 작업의 예였습니다. 세계 최고의 연구 기회를 개발합니다. 솔루션 재제조 단일 부품을 빠르고 효율적으로 생산하기 위해 Nissan Australia는 기존 제조 방식과는 다른 솔루션이 필요했습니다. 손상된 부분이 SPEE3D의 LightSPEE3D에 부착되었습니다. 3D 스캐너를 사용하여 스캔하는 로봇 팔. SPEE3D의 독자적인 소프트웨어는 부품을 조종하라는 명령을 로봇에 보냈습니다. 여러 가지 스캔을 완료합니다. 이 스캔에서 SPEE3D는 매우 복잡한 소프트웨어 알고리즘을 통해 3D 모델이 생성되었습니다. 그런 다음 3D 모델을 알루미늄 6061로 인쇄했습니다. LightSPEE3D 금속 3D 프린터. 이 테스트는 노후화를 극복하기 위한 금속 3D 프린팅 기술 많은 산업이 직면한 문제로 3D 스캐닝과 3D 스캐닝의 강력한 조합을 입증했습니다. 

TwinSPEE3D의 Nissan 부품 시뮬레이션 CAD 소프트웨어 도구.

알루미늄 6061 금속으로 프린팅된 Nissan 부품

LightSPEE3D 프린터에 파우더를 바르세요.

부품의 작동 방식

3D 프린팅된 부품이 차량 배기 시스템에 사용되었습니다. 촉매 변환기의 상류. 차량의 연료 인젝터는 배출 시스템의 구성 요소입니다. 인쇄된 부분이 허용됩니다. 냉각되는 동안 배기 장치에 장착되는 인젝터 운영 요구 사항에 따라, 냉각수는 펌프를 통해 펌핑됩니다. 인젝터를 냉각하기 위한 3D 프린팅 부품의 복잡한 내부 채널은 SPEE3D의 기술력을 입증한 부품입니다. 차량 구성 요소의 기능적인 요구 사항을 충족하기 위해 맞춤형 형상의 고품질 부품을 생산합니다. 

영향

공급 문제와 위험에 직면한 많은 산업이 있습니다. 자동차, 철도, 석유 및 가스, 광업, 국방 등이 포함됩니다. 공급 문제로 인한 다운타임으로 인해 상당한 재정적 손실 또는 운영상의 손실이 발생할 수 있습니다. 금속 부품은 일반적으로 더 이상 사용되지 않습니다. 그리고 소싱이 불가능합니다. 이 프로젝트는 이러한 점을 입증했습니다. SPEE3D의 고유한 3D 스캐닝 및 금속 3D 프린팅 기술을 사용하여 문제를 성공적으로 해결할 수 있습니다. 

안녕하세요, 주식회사 한국기술입니다. 미국 해군이 SUBSAFE 프로젝트를 위한 협업 기업으로 호주 콜드 스프레이 3D 프린터 기업 SPEE3D를 최종 선정했습니다. 자세한 배경 및 내용 알아보시겠습니다.

호주 SPEE3D는 금속 적층 제조 전문 기업으로 특허 받은 콜드 스프레이 적층 제조 기술을 바탕으로 미국 해군의 잠수함 부품 제작 프로젝트에 참여할 기회를 얻었습니다. 해당 프로젝트의 이름은 SUBSAFE, Submarine Safety Program의 약자입니다. 즉, 미국 잠수함 함대의 안전을 유지하기 위한 프로그램이죠. SPEE3D는 이 프로젝트의 일환인 "원정 유지 보수"에 참여했습니다. 

모두가 알고 있듯 잠수함의 주요 활동 지역은 바다이며 한 번 바다에 나가게 되면 오랜 시간 동안 머무르게 됩니다. 만약 바다 한 가운데서 특정 부품이 고장났다면 어떻게 될까요? 육지에 있는 베이스 캠프와 가까운 거리에 있다면 쉽게 조달 받을 수 있겠지만 만약 그게 아니라면? 수리에 차질이 생기고 그 동안 임무 수행을 원활히 할 수 없게 되겠죠? 그런 관점에서 시작된 것이 바로 "원정 유지 보수"입니다.

SPEE3D와 미 해군의 파트너십 체결은 상당한 상징성을 지닙니다. 잠수함 제조 방식으로써 SPEE3D의 콜드 스프레이 적층 제조 기술이 적합한지 처음으로 검증받는 기회였기 때문입니다. SPEE3D는 잠수함 선체의 핵심 부품을 신속히 제작할 수 있는 전무후무한 생산 방식을 제공하기 위해 펜실베이니아 주립대학교 연구진과 손을 잡았습니다.

SPEE3D의 콜드 스프레이 적층 제조 솔루션을 채택한 미 해군은 기존 수개월이 걸리던 잠수함 부품 제작 기간을 단 몇 시간까지 단축시킬 수 있었습니다. SPEE3D의 콜드 스프레이 메탈 적층 제조 기술은 미국, 영국, 호주 군의 광범위한 필드 테스트를 거치며 그 실용성을 입증해 왔습니다. 알루미늄 6061, 알루미늄 브론즈, 스테인리스 스틸, 구리 등 다양한 메탈 재료 활용이 가능한 SPEE3D의 금속 3D 프린터에 관심이 집중되는 이유입니다.

미국 해군과 협업을 진행한 SPEE3D의 공동 창립자 Steven Camilleri는 이번 프로젝트에 참여하게 된 것을 이렇게 시사했습니다. "미국 해군과 이런 혁신적인 프로젝트를 함께 할 수 있어서 정말 영광입니다. 저희는 미국 해군과 과거에도 성공적으로 일을 해왔고 그들이 신속하고 믿음직스러운, 쉽게 이동 설치 할 수 있는 독특한 제조 방식을 모색하고 있다는 사실을 알고 있었습니다. SPEE3D가 제공하는 솔루션이 도움이 되어서 매우 기쁩니다." -Steven Camilleri, SPEE3D 공동 창립자

SPEE3D와 미 해군, 펜실베이니아 주립대학교 연구진이 함께 한 본 프로젝트는 방위 산업의 지속적인 혁신과 발전 가능성을 보여주었습니다. 미 해군 관계자는 SPEE3D의 콜드 스프레이 메탈 적층 제조 솔루션이 잠수함 부품 생산과 유지 보수 공정을 최적화하여 미 해군 잠수함의 안전성을 크게 강화할 수 있길 바란다고 덧붙였습니다.

3D 프린터 본체와 집진기, 에어 컴프레서를 하나의 컨테이너 안에 담은 SPEE3D의 독특한 솔루션... 어떻게 생각하시나요? 부품 조달이 쉽지 않은 군 작전 지역, 선박 위 같은 특수 환경에서 필요한 부품을 즉시 출력할 수 있다니 정말 멋진 것 같지 않나요? 컨테이너를 옮기듯 쉽게 이동 설치할 수 있고 직관적인 구동 소프트웨어와 고도의 자동화 시스템은 장비 숙련도를 크게 요구하지 않아서 편리하죠. 

뿐만 아니라 고출력 레이저 기반 금속 3D 프린터와 달리 SPEE3D의 금속 3D 프린터는 콜드 스프레이 분사 방식을 활용하기 때문에 더 빠르고 더 저렴하게 원하는 금속 파트를 제작할 수 있다는 장점도 보유하고 있습니다. 미국, 영국, 호주 군의 필드 테스트를 거쳐 성능을 인정받은 SPEE3D의 금속 3D 프린터, 한국에서는 오직 (주)한국기술에서만 만나보실 수 있으니 궁금하신 내용은 언제든 문의해 주세요~