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비정질 금속 3D 프린팅 | TRUMPF

비정질 금속 3D 프린팅

적층 가공 분야의 새로운 수퍼 소재

매우 단단하면서도 높은 탄성: 금속 유리로도 불리는 비정질 금속은 바로 3D 프린팅의 수퍼 소재로서 다양한 하이테크 분야에 사용됩니다. 이 높은 탄성을 가지는 특성은  의료 기술, 항공우주기술, 로봇 기술, E-모빌리티 또는 라이프스타일 분야에서 사용되는 혁신 부품에 쓰일 수 있는 무궁무진한 가능성을 감추고 있습니다.

비정질 금속이란 무엇입니까?

비정질 금속은 금속 유리로도 불리우며 매우 특별한 다재다능함을 갖추고 있습니다. 왜냐하면 매우 단단한 특성을 가지면서도 동시에 높은 탄성을 보여주기 때문입니다. 기본적으로 상반되는 성질이지만 특별한 금속 유리라고하는 특성이 이를 가능하게 해줍니다. 비정질 금속은 결정 구조를 갖는 소재와 달리 정렬된 그물 구조를 갖지 않습니다. 이러한 특성은  용융물의 높은 냉각 속도로 인해 나타납니다. 이러한 방식으로 금속 입자가 균일하게 배열되는 것이 방지됩니다. 그 결과: 비정질, 즉 비결정 고체가 생성되고 그 내부의 원자가 거의 무질서한 상태를 갖게 됩니다.

금속 유리는 어떤 장점을 갖습니까?

높은 경도와 단단함을 보이면서 동시에 높은 탄성을 갖습니다: 이러한 특별한 조합으로부터 비정질 소재 부품 제조 시 다양한 장점을 갖게 됩니다.

등방성 특성

비정질 부품은 모든 공간 방향에서 동일한 소재 특성을 갖습니다. 이를 통해 부품 방향과 관련하여 장착 공간을 최대한 활용할 수 있기 때문에 예를 들어 적층 가공 등에 있어서 매우 큰 장점을 갖습니다.
 

생체적합성

3D 프린팅 방식으로 제작된 비정질 부품은 생체접합성을 가집니다. 따라서 다양한 의료기술 용도에 적합합니다. 따라서 비정질 임플란트는  개별 환자 신체 구조에 적합하게 변경할 수 있습니다.

탄성

비정질 금속은 높은 탄성 한계를 보여주며 거의 2%의 탄성 신장도를 갖습니다. 이를 통해 임플란트, 센서 또는 고체 관절 등을 생산할 때 그 서스펜션이 크게 개선됨에 따라 큰 장점을 갖습니다.

경량 구조

높은 경도로 인해 비정질 금속 소재의 부품은 얇게 디자인할 수 있어 소재를 절약할 수 있으며 이로 인해 경량 구조로 구성할 수 있습니다. 특히 이러한 특성은 로봇 산업이나 의료 기술, 그리고 우주항공기술이나 E-모빌리티 분야에서 매우 중요합니다.

매우 추운 환경에서의 사용

비정질 금속은 초저온 연성 특성을 갖습니다. 즉 매우 낮은 주변 온도에서도 사용하기에 매우 적합하며 자신의 특성을 계속 유지합니다. 따라서 이러한 금속 등급은 우주항공산업에 사용하기에 적합합니다.

내마모성

비정질 금속은 매우 높은 경도를 가지며 따라서 세라믹과 유사한 정도로 마모가 적게 발생합니다. 이러한 특성은 무엇보다 부하에 심하게 노출되는 공구 및 성형 부품의 컴포넌트 또는 고급 시계와 같은 라이프 스타일 제품에 매우 적합합니다.

비정질 금속 - 새로운 수퍼 소재에 대한 3가지 질문

비정질 금속을 3D 프린팅하려면 어떻게 해야 합니까?

TRUMPF와 Heraeus AMLOY는 공동으로 매우 섬세한 초점과 초소형 용융 용적으로 작동하는 공정을 개발하였습니다. 이때 열기는 빠르게 배출됩니다. 이를 통해 초당 200 캘빈의 한계 냉각 시간에 도달할 수 있습니다: 파우더 베드에서는 각각 조정되어 비결정 상태로 굳어진 임플란트가 프린팅됩니다.

비정질 금속은 임플란트에 어떤 장점을 제공합니까?

결정 구조가 없는 금속 유리는 다른 소재와 완전히 다른 특성을 보입니다. 이 소재는 매우 견고하면서 높은 탄성을 보이고, 내구성이 매우 높습니다. 이를 통해 비정질 금속 소재의 임플란트 역시 신체 내에서 뛰어난 내구성을 발휘하여 긴 수명이 보장됩니다. 여기에는 임팩트 또는 충돌만 해당되지 않습니다. 턱뼈는 물고 씹는 과정에서 지속적인 부하에 노출됩니다. 특히 늑골은 매년 약 800만번의 호흡을 견뎌냅니다.

금속 유리가 특히 뼈를 3D 프린팅하는데 적합한 이유는 무엇입니까?

비정질 합금은 인간 골격과 유사한 탄성계수를 갖습니다. 이러한 특성은 수차례 약해진 신체 부위의 회복 절차와 부하 용량을 위해 매우 큰 장점을 제공합니다. 동시에 이 합금은 부식이 잘 되지 않고 생체적합성을 갖는 것으로 인증되었습니다.

비정질 금속 도금 - 4개의 특성 집중 탐구

Heraeus AMLOY는 혁신적인 합금 기술을 개발하였습니다. 그리고 이 기술은 특히 혁신적인 임플란트 제조에 무엇보다 적합합니다. 현재 사용 중인 소재로는 지르코늄 기반 합금인 Amloy-ZR01 및 Amloy-ZR02 등을 들 수 있습니다. 특히 후자의 경우 이미 ISO 10993-5 및 ISO 10993-12 규격에 따라 생체적합성  소재 인증도 획득하였습니다. 또한 티타늄은 뼈 임플란트 또는 심장 박동기 등과 같은 의료 컴포넌트에 사용되는 소재이기도 합니다. 의료기술 용도를 위한 티타늄 합금 관련 최신 연구는 그 전망이 매우 밝습니다. 티타늄 또는 지르코늄, 어떤 소재이든 – 비정질 합금은 다양한 특성을 자랑할 뿐만 아니라 이에 따라 각각 특별한 용도에서 큰 장점을 갖습니다.

 
비정질 소재는 어떤 용도로 사용됩니까?

라이프스타일 시계에서 의료기술, 그리고 경량 구조에 이르기까지: 비정질 금속은 다양한 분야와 산업에서 새로운 활용 방법을 열어갑니다. 그중 가장 중요한 장점은 3D 프린팅과 금속 유리를 함께 사용할 경우 나타납니다. 직접 확인해보십시오.

세부 정보

비정질 소재는 어떤 용도로 사용됩니까?

라이프스타일 시계에서 의료기술, 그리고 경량 구조에 이르기까지: 비정질 금속은 다양한 분야와  산업에서 새로운 활용 방법을 열어갑니다. 왜냐하면 3D 프린팅과 금속 유리의 조합을 통해 무엇보다 하나가 가능해집니다: 소재를 최적으로 가공하여 정밀한 구조와 매끈한 표면을 구현할 수 있습니다. 매우 높은 내부식성과 내마모성이 요구되는 용도에 맞게 사용하기에 매우 적합합니다. 

의료 기술

비정질 금속을 통해 의료 기술은 항상 찾아온 바로 그 소재를 얻게 되었습니다: 즉 수명이 긴 메스칼이나 최소 침입성 도구에 사용하기에 완벽한 소재말입니다. 하지만 인체에서도 비정질 금속은 앞으로 중요한 역할을 하게 될 것입니다 - 바로 임플란트 소재로서.

라이프 스타일 제품

폴리싱 가능한 표면과 높은 품질, 그리고 스크래치도 견디는 높은 내구성은 라이프 스타일 제품에 특별한 "그 무엇"을 선사합니다. 따라서 이러한 특성은 고급 엔터테인먼트 전자장치, 시계 및 장신구에 필수적입니다.

일반 산업

적층 가공 방식을 통해 다양한 산업용 제조 부품을 "전체로" 제조할 수 있습니다. 이를 통해 컴포넌트를 각각 제조한 후 나중에 조립할 필요가 없어집니다.

이러한 기계를 이용하여 비정질 소재로 프린팅할 수 있습니다 - 양산도 가능해집니다

3D 프린팅과 비정질 금속이 진정한 드림팀인 이유: TRUMPF의 TruPrint 시스템과 고순도의 특별 제작된 Heraeus AMLOY의 파우더가 어떻게 완벽하게 조화를 이루는지 여기에서 확인해보십시오.

세부 정보

이러한 기계를 이용하여 비정질 소재로 프린팅할 수 있습니다 - 양산도 가능해집니다

비정질 금속과 3D 프린팅이 함께 하는 진정한 드림팀 달리 말한다면: TRUMPF의nbsp;TruPrint 시스템과 고순도의 특별 제작된 Heraeus AMLOY의 파우더가 어떻게 완벽하게 조화를 이루는지 여기에서 확인해보십시오. TruPrint 1000과 2000은 비정질 금속의 프린팅에 매우 적합합니다. 작은 분사 직경은 최고 수준의 표면 특성이 가능하도록 합니다. 이를 통해 애플리케이션의 추가 가공 작업이 간편하지거나 전혀 불필요해집니다. 남은 파우더는 추가 LMF 프로세스인 "비활성(inert)" 절차, 즉 보호 가스를 이용하여 준비됩니다. 이는 소재가 유해한 요소, 예를 들어 금속 유리와 빠르게 반응하는 산소에 의해 손상되지 않도록 보호합니다. 55 µm의 빔 직경을 갖는 레이저는 작은 용탕을 만들어냅니다. 열기는 빠르게 배출되고 초당 200 켈빈인 한계 냉각 속도는 유지됩니다. 이를 통해 금속이 결정화되지 않게 됩니다. TruPrint 2000에서는 두 대의 300 W 출력 레이저가 전체 장착 공간을 평행 조사합니다. 이를 통해 비정질 금속 소재의 부품은 높은 품질을 갖게 되고 높은 생산성으로 양산 제조될 수 있게 됩니다. Condition Monitoring, Powder Bed Monitoring 및 Melt Pool Monitoring 덕분에 공정 중 오류가 사전에 감지됩니다. 모든 것이 원활하게 작동합니다.

전문가에게 물어보십시오: 당사의 소재 전문가 Christian Schauer가 설명합니다

Christian Schauer가 새로운 유형의 소재 그룹인 금속 유리와 그 특별한 성격 및 용도를 소개합니다.

본 주제에 흥미를 가질 수 있습니다.

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