실험실용 가열 프레스는 티타늄 녹색 부품의 중요한 밀도 향상 도구 역할을 하며, 원료 프린트 상태와 최종 소결 부품 사이의 간극을 메웁니다. 녹색 부품을 온간 압축 성형, 특히 약 180°C 및 92MPa에서 처리함으로써 프레스는 폴리머 바인더의 미세 흐름을 유도하여 프린팅 결함을 제거하고 형상을 보정합니다.
핵심 요점 원료 3D 프린팅된 금속 부품에는 종종 프린팅 공정 자체로 인한 미세한 기공과 뒤틀림이 포함되어 있습니다. 실험실용 가열 프레스는 "녹색" 복합 재료가 부드러울 때 기계적으로 압축하여 최종 금속 소결 단계 전에 균일하고 높은 밀도의 구조를 보장함으로써 이러한 문제를 완화합니다.
메커니즘: 온간 압축 성형
바인더 미세 흐름 유도
가열 프레스의 주요 기능은 녹색 부품, 특히 폴리머 바인더 매트릭스의 온도를 연화된 상태로 높이는 것입니다.
표준 프로토콜에 따르면 180°C와 같은 온도가 적용됩니다. 이 온도에서 바인더는 내부에 현탁된 금속 분말을 손상시키지 않고 소성 변형을 겪을 만큼 충분히 부드러워집니다.
층간 간격 닫기
바인더가 부드러워지면 프레스는 종종 92MPa에 달하는 상당한 기계적 압력을 가합니다.
이 압력은 재료가 프린트 경로(층선) 사이에 자연스럽게 발생하는 미세한 간격과 기공으로 흐르도록 강제합니다. 이 작용은 원료 압출 기반 프린트의 특징인 박리 또는 기공을 효과적으로 "치유"합니다.
최종 부품 품질에 미치는 영향
밀도 균일성 향상
성형 공정은 다공성 프린트 구조를 단단하고 균일한 질량으로 변환합니다.
녹색 상태에서 내부 기공을 제거함으로써 부품의 상대 밀도를 높일 수 있습니다. 이러한 균일성은 후속 소결로 사이클 동안 일관된 수축과 구조적 무결성을 위해 중요합니다.
뒤틀림 및 변형 보정
3D 프린팅은 종종 뒤틀림이나 약간의 형상 왜곡을 유발하는 잔류 응력을 발생시킵니다.
가열 프레스는 보정 금형 역할을 합니다. 따뜻한 부품을 압축함으로써 변형을 평탄화하고 의도된 형상을 복원하여 부품이 로에 들어가기 전에 구조적으로 견고하도록 보장합니다.
표면 마감 향상
이 단계에서 가해지는 압력은 내부 구조에만 영향을 미치는 것이 아니라 외부에도 영향을 미칩니다.
성형 공정은 표면 불규칙성을 매끄럽게 합니다. 그 결과 프린팅 후 직접 소결된 부품에 비해 최종 티타늄 부품의 표면 거칠기가 크게 향상됩니다.
절충점 이해
공정 복잡성 대 부품 품질
이 단계는 기계적 성능을 크게 향상시키지만 제조 워크플로에 추가적인 변수를 도입합니다.
작업자는 온도와 압력을 정밀하게 균형 맞춰야 합니다. 온도가 너무 낮으면 바인더가 흐르지 않고, 압력이 너무 높으면 적절한 제약 없이 부품 형상이 압축될 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
티타늄 워크플로에서 실험실용 가열 프레스의 유용성을 극대화하려면 특정 성능 목표를 고려하십시오.
- 기계적 신뢰성이 주요 초점인 경우: 프레스를 사용하여 녹색 본체 밀도를 극대화하십시오. 이는 최종 금속 부품의 피로 유발 결함 감소와 직접적으로 관련됩니다.
- 기하학적 정확성이 주요 초점인 경우: 원료 프린트에서 관찰된 뒤틀림을 보정하기 위해 프레스를 구체적으로 활용하여 소결 전에 부품이 평평하고 정확하도록 보장하십시오.
요약: 실험실용 가열 프레스는 폴리머 바인더를 조작하여 프린팅 결함을 제거하고 최종 티타늄 부품이 밀도가 높고 강하며 치수가 정확하도록 보장하는 중요한 품질 보증 단계 역할을 합니다.
요약 표:
| 공정 변수 | 매개변수 세부 정보 | 녹색 부품에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 목표 온도 | ~180°C | 폴리머 바인더를 연화시켜 미세 흐름 유도 |
| 가해진 압력 | ~92 MPa | 층간 간격 및 내부 기공 제거 |
| 표면 마감 | 성형 | 표면 거칠기 및 불규칙성 감소 |
| 구조적 무결성 | 보정 성형 | 뒤틀림 평탄화 및 기하학적 정확성 보장 |
| 최종 결과 | 고밀도 상태 | 소결 금속의 기계적 신뢰성 향상 |
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참고문헌
- Yvonne Thompson, Peter Felfer. Fused Filament Fabrication‐Based Additive Manufacturing of Commercially Pure Titanium. DOI: 10.1002/adem.202100380
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