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레이저 메탈 증착(LMD) | TRUMPF
Laserauftragschweißen als additives Fertigungsverfahren

레이저 메탈 증착(LMD)

레이저 메탈 증착은 금속에 이용되는 생성적 제조 공정입니다. 국제적으로 통용되는 명칭은 "Laser Metal Deposition"이며, 줄여서 LMD로 불립니다. "Direct Metal Deposition"(DMD) 또는 "Direct Energy Deposition"(DED) 또한 매우 중요하게 다뤄지고 있는 개념입니다. 프로세스를 간단히 설명하자면 다음과 같습니다. 레이저가 부품 표면에서 용융 풀을 생성하고, 노즐을 통해 금속 파우더가 자동으로 유입됩니다. 그리고 기존의 기본 바디 또는 전체 부품의 구조를 형성하는 서로 용접된 비드가 생성됩니다. 이 공정은 항공우주분야, 에너지 기술분야, 석유화학분야, 자동차 산업분야 및 의료기술분야 등에 이용되고 있습니다. TRUMPF 고객은 다양한 어플리케이션을 위한 폭넓은 레이저, 레이저 시스템, 프로세스 노하우 및 서비스 옵션을 이용할 수 있습니다. 이를 통해 LMD 기술을 레이저 용접 또는 레이저 절단과도 조합할 수 있습니다.

빠른 형성 속도

레이저 메탈 증착은 다른 생성 공정보다 빠른 속도로 거친 구조와 섬세한 구조를 모두 형성할 수 있습니다.

재료 다양성

공정 시 여러 개의 파우더 탱크를 사용할 수 있으므로 필요에 따라 개별적인 합금이 가능합니다. 다양한 금속의 조합을 통해 샌드위치 구조 또한 가능합니다.

유연성

레이저 메탈 증착을 통해 3D 구조의 고르지 않은 기존 표면에 도포가 가능하며, 형상을 간편하게 변경할 수 있습니다.

간편한 재료 변경

레이저 메탈 증착은 하나의 작업 프로세스에서 다양한 금속을 쉽게 바꿔가며 사용할 수 있도록 합니다.

레이저 메탈 증착 공정 간략 설명

Verfahrensskizze Laser Metal Deposition

우선 레이저 빔이 공작물을 국소적으로 가열하며 용융 풀을 생성합니다. 그 다음 가공 광학장치의 노즐에서 미세한 금속 파우더가 용융 풀로 분사됩니다. 파우더는 용융 풀에서 녹아 기본 재료와 융합됩니다. 뒤쪽에는 약 0.2~1 mm 두께의 층이 자리잡고 있으며, 필요할 경우 적층이 가능합니다. 이때 보호 가스로는 아르곤이 사용됩니다. 가공 광학장치는 -자동 제어 방식으로- 공작물 위에서 움직이며 라인, 면, 그리고 형태를 모두 고려합니다. 지능형 센서는 모든 층 두께를 동일하게 유지할 수 있도록 해줍니다.

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기술 자체만큼 다양한 사용 분야

레이저 메탈 증착은 단지 3D 프린팅만을 의미하는 것은 아닙니다. 이 혁신적인 제조 공정은 코팅, 수리, 컴포넌트부터 균열 메우기와 같은 접합 프로세스, 그리고 완전한 창의성과 자유로움을 갖춘 완제품 생산에 이르기까지 그 사용 분야가 매우 다양합니다.

EHLA - 높은 공정 속도를 보장하는 코팅

Das EHLA-Verfahren beschleunigt das Laserauftragsschweißen nochmals erheblich, daher auch die Bezeichnung „Extremes Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißen“ (EHLA). Denn der pulverförmige Zusatzwerkstoff trifft bereits oberhalb des Schmelzbades auf das Laserlicht, das es noch auf dem Weg zum Bauteil bis nahe an den Schmelzpunkt erhitzt. Die Partikel schmelzen deshalb schneller im Schmelzbad, die Energie wird viel effizienter genutzt . So schafft das EHLA-Verfahren Flächenraten von über 250 Quadratzentimetern pro Minute. Im Vergleich zum „normalen“ Laserauftragschweißen ist dies eine beachtliche Steigerung, da dieses bis zu 40 Quadratzentimeter pro Minute schafft. Außerdem lassen sich weit dünnere Schichten von 30 bis 300 µm Dicke realisieren. TRUMPF konnte das vom Fraunhofer Institut für Laser Technologie entwickelte und patentierte Verfahren bereits in die Serienproduktion überführen.

코팅 - 긴 수명

구조에 맞는 간편한 도포가 가능한 레이저 메탈 증착을 통해 부품을 국소적으로 보강하거나 부품의 형상을 조정할 수 있습니다. 이때 저렴한 소재의 부품을 이용해도 상관 없습니다. 부식 또는 마모 방지 층을 통해 부품 품질을 높이고 강한 기계적 또는 화학적 부하로부터 부품을 보호할 수 있습니다. 플라즈마 파우더 육성 용접 또는 용사와 같은 기존 공정과 비교했을 때 레이저 메탈 증착은 공작물에 비교적 낮은 열부하를 가하기 때문에 비틀림 등의 위험이 적습니다. 또한 LMD는 높은 자동화율과 우수한 재현성을 바탕으로 경제성을 높여줍니다.

생성 - 형태의 자유로움

레이저 메탈 증착은 부품의 개별 생산 시 폭넓은 디자인의 자유를 보장합니다. 특히 일반 프레스 몰드와 비교했을 때 이와 같은 특징이 더욱 두드러집니다. 추가 소재의 레이저 메탈 증착을 통해 완전히 새로운 구조를 형성하거나 기존 부품의 형태 및 표면 구조를 변경할 수 있습니다. 또한 3D 프린터의 제작 공간에 적합하지 않은 대형 포맷 부품도 이러한 방식으로 완벽하게 가공할 수 있습니다.

수리 - 고철로부터의 새로운 탄생

추가 소재를 이용한 레이저 메탈 증착을 통해 생산 비용이 높은 고가의 부품을 간편하게 수리할 수 있으며, 이를 통해 파트 또는 툴을 다시 신속하게 투입할 수 있습니다. 이는 준비 및 공급시간을 절약해줄 뿐만 아니라 비용 절감 또한 가능하게 합니다. 특수 니켈기 합금과 같은 값비싼 소재의 경우 부품을 수리하는 것이 부품을 완전히 새로 구입하는 것보다 훨씬 경제적입니다. 부품 디자인은 변경이 가능합니다. 손상 부위에 금속 판을 대는 패칭, 플라즈마 파우더 육성 용접 또는 기존의 WIG/TIG 용접과 같은 대체 공정과 비교했을 때 LMD는 더 낮은 열 부하를 가하며 정확도와 재현성이 매우 우수합니다.

추가 소재를 이용한 용접 - 더 이상 허용되지 않는 크랙

추가 소재를 이용한 레이저 메탈 증착은 레이저 용접이 불가능한 부품의 용접을 위한 접합 공정에도 이용될 수 있습니다. LMD는 대형 크랙을 메우고, 비용이 많이 드는 사전 작업 없이도 부품을 밀봉 용접할 수 있습니다. 레이저 메탈 증착은 두께가 동일한 심을 생성합니다. 이는 일반적으로 추가 작업 소요가 더 적습니다. 동축 파우더 주입을 이용하면 와이어를 통한 용접에 비해 방향에 구애받지 않는 3차원 접합 프로세스가 가능합니다. 또한 LMD를 통해 스틸, 캐스트 알루미늄 등의 다양한 소재를 결합하여 전동기 배터리 등을 접합할 수 있습니다.

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본 주제에 흥미를 가질 수 있습니다.

추가 제조 과정으로서의 레이저 육성 용접

레이저 육성 용접은 Laser Metal Deposition(LMD), Direct Energy 또는 Laser Cladding으로도 잘 알려져 있습니다. 프로세스를 간단히 설명하면 다음과 같습니다. 레이저는 부품 표면에 용접 풀을 생성합니다. 노즐을 통해 금속 분말이 자동으로 유입됩니다. 기존의 기본 바디 또는 전체 부품의 구조를 형성하는 서로 용접된 비드가 생성됩니다.

적층 레이저 메탈 증착의 기술 사진

레이저 육성용접의 장점

적층 제조를 목적으로 하는 레이저 육성용접시 수년간의 레이저 육성용접 수리 경험을 이용할 수 있습니다. 레이저 육성용접(LMD)은 다른 생산 프로세스에 비해 구조 비율과 프로세스 속도가 높습니다. 프로세스에서 여러 개의 분말 탱크가 활성화될 수 있습니다. 이를 통해 개별적 요구에 맞춘 합금이 가능합니다. 다양한 소재의 배합을 통해 샌드위치 구조를 생성할 수 있습니다. 스틸 및 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 티타늄(Ti)의 기본 합금 및 금속 다이의 WC 또는 TiC와 같은 분말 형태의 다양한 소재들 중 선택하십시오. 생성 레이저 육성용접은 항공 및 우주, 에너지, 석유화학, 자동차 및 의료 기술과 같은 분야에서 사용되고 있습니다.

Mittels Auftragschweißen erstellte Förderschnecke.

적용 범위

레이저 육성 용접은 전체 부품 제조를 위한 코팅 및 수리 그리고 균열 메우기와 같은 접합 프로세스에 사용됩니다. 뿐만 아니라 전체 부품 제조 및 다양한 제조 방법 결합을 위한 위한 적층 제조 분야에서도 사용됩니다. 적층 제조를 통해 큰 비용을 들이지 않으면서도 기존 방식으로 주조 또는 개조된 기본 바디의 다양한 변형이 가능해졌습니다. 레이저 육성 용접 기술은 레이저 용접 또는 레이저 절단에도 적용될 수 있습니다.

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