후처리 시스템은 적층 제조 공정에서 발생하는 고유한 결함을 수정하기 때문에 격자 구조 제조 체인에서 필수적입니다. 원자재 상태의 "프린팅된 그대로의" 격자에는 구조적 무결성을 손상시키는 상당한 잔류 응력과 표면 결함이 포함되어 있습니다. 이러한 문제를 중화하여 부품이 실제 조건에서 안정적으로 성능을 발휘하도록 하려면 진공 열처리 및 화학 연마가 필요합니다.
적층 제조는 형상을 만들지만, 후처리는 성능을 정의합니다. 응력을 완화하기 위한 열처리 및 표면을 매끄럽게 하기 위한 연마 없이는 복잡한 격자 구조가 조기에 고장날 가능성이 높습니다.
내부 구조적 무결성 해결
잔류 응력 문제
적층 제조에 내재된 레이어별 제작 공정은 상당한 열적 문제를 야기합니다. 재료가 녹고 빠르게 냉각되면서 부품 내부에 잔류 열 응력이 축적됩니다.
진공 열처리의 역할
이러한 내부 응력은 부품의 뒤틀림이나 예기치 않은 고장을 유발할 수 있습니다. 진공 열처리로는 이러한 잔류 응력을 제거하는 데 필수적입니다.
응력 완화 외에도 이러한로는 재료의 야금 미세 구조를 최적화합니다. 이를 통해 금속이 의도한 응용 분야에 필요한 올바른 물리적 특성을 갖도록 보장합니다.
표면 품질 및 피로 수명 향상
계단 현상 및 분말 부착
격자 구조는 개별 슬라이스로 프린팅되기 때문에 스트럿은 종종 매끄러운 경사보다는 "계단 현상"을 나타냅니다. 또한 녹지 않은 분말 입자가 격자의 복잡한 메쉬에 부착되는 경우가 많습니다.
표면 거칠기의 영향
이러한 표면 불규칙성은 응력 집중점 역할을 합니다. 처리되지 않은 경우, 이러한 미세한 거친 부분은 균열의 시작점이 되어 부품의 수명을 심각하게 제한합니다.
화학 연마의 역할
화학 또는 전기 연마 시스템은 이러한 표면 불규칙성을 용해하는 데 사용됩니다. 격자 스트럿의 표면 거칠기를 크게 줄임으로써 이러한 욕조는 균열 시작점을 제거합니다. 이 매끄럽게 하는 과정은 구조의 피로 수명을 크게 향상시켜 반복적인 주기적 하중에서도 견딜 수 있도록 합니다.
후처리 건너뛰기의 위험
미세 구조 불안정성
격자 구조는 프린터에서 나오면 "완성"되지 않는다는 점을 인식하는 것이 중요합니다. 진공 열처리 없이는 재료가 응력 상태로 남아 예측할 수 없는 기계적 거동을 유발합니다.
내구성 저하
마찬가지로 표면 마감을 소홀히 하는 것은 주요 함정입니다. 격자는 치수가 정확해 보일 수 있지만 스트럿이 거칠게 남아 있으면 피로 하중에서 부품이 고장날 가능성이 높습니다. 연마를 건너뛰는 데 따른 절충은 부품의 작동 수명이 크게 단축되는 것입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
격자 구조가 엔지니어링 표준을 충족하도록 하려면 방지하려는 고장 모드에 맞게 후처리 공정을 맞춰야 합니다.
- 주요 초점이 치수 안정성인 경우: 뒤틀림이나 변형을 유발할 수 있는 잔류 응력을 제거하기 위해 진공 열처리를 우선시하십시오.
- 주요 초점이 주기적 내구성이인 경우: 표면 결함을 매끄럽게 하고 피로 수명을 최대화하기 위해 화학 또는 전기 연마를 우선시하십시오.
후처리는 올바르게 보이는 프로토타입과 올바르게 작동하는 생산 부품의 차이입니다.
요약 표:
| 후처리 방법 | 주요 해결 문제 | 주요 이점 |
|---|---|---|
| 진공 열처리 | 잔류 열 응력 | 미세 구조 최적화 및 치수 안정성 |
| 화학 연마 | 표면 거칠기 및 분말 부착 | 피로 수명 향상 및 균열 시작점 제거 |
| 전기 연마 | "계단 현상" 효과 | 더 매끄러운 스트럿 표면 및 우수한 내구성 |
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참고문헌
- Abas Ahmad, Francesca Campana. Bird’s Eye View on Lattice Structures: Design Issues and Applications for Best Practices in Mechanical Design. DOI: 10.3390/met13101666
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