알루미늄 3D 프린팅 간편 가이드

알루미늄 3D 프린팅은 3D 디지털 모델로부터 알루미늄 부품을 한 층씩 쌓아 만드는 공정입니다. 경량화되고 고성능인 부품에 대한 수요가 계속 증가함에 따라, 설계 유연성, 속도, 비용 효율성 측면에서 알루미늄 3D 프린팅의 장점이 부각되고 있으며, 내구성을 희생하지 않으면서 무게를 최소화하여 상당한 연료 절감, 성능 향상, 환경 영향 감소를 실현하는 데 활용될 수 있습니다. 이 글에서는 알루미늄 3D 프린팅에 사용되는 일반적인 소재, 프린팅 방식, 산업별 활용 사례를 소개합니다.

출처:https://www.youtube.com/watch?v=8YwlenA4bdg

알루미늄 소재의 종류

적층 제조에서 가장 널리 사용되는 알루미늄 합금은 AlSi10Mg로, 전통적으로 주조 합금으로 사용되어 온 시효 경화형 알루미늄 합금이며 우수한 경도, 강도, 동적 인성을 지니고 있습니다. AlSi10Mg로 만든 분말은 적층 제조에 일반적으로 사용되며, 최종 부품은 높은 내식성, 낮은 밀도, 높은 기계적 강도를 갖습니다.

일반적인 알루미늄 합금 소재

2. Al6061

●성분: 실리콘과 마그네슘을 함유하며, 소량의 구리, 망간, 크롬이 첨가됩니다.

●성능: 6061 합금은 우수한 기계적 강도, 뛰어난 내식성, 우수한 용접성을 지니고 있어 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 강도와 내구성이 뛰어나 더 큰 하중을 견뎌야 하는 부품에 이상적입니다.

3. Al2024

●성분: 구리를 주요 합금 원소로 하며, 높은 강도와 우수한 피로 저항성을 지닙니다.

●성능: 2024 합금은 매우 높은 인장 강도와 우수한 피로 저항성을 가지고 있어 높은 강도와 내구성이 요구되는 애플리케이션에 자주 사용됩니다. 단점은 내식성이 약해 코팅 보호가 필요한 경우가 많다는 점입니다.

4. Al7075

●성분: 아연을 주요 합금 원소로 하며, 높은 강도와 내식성이 요구되는 애플리케이션에 적합합니다.

●성능: 7075 합금은 알루미늄 합금 중 가장 강력합니다. 강도는 일부 강철에 가까우면서도 경량 특성을 유지합니다. 우수한 내식성과 피로 저항성을 지니고 있어 높은 하중이 가해지는 애플리케이션에 자주 사용됩니다.

5. Al1050

●성분: 거의 순수한 알루미늄으로, 우수한 전기 전도성과 내식성을 지닙니다.

●성능: 1050 합금은 강도는 낮지만 매우 우수한 전기 전도성과 내식성을 지니고 있습니다. 높은 강도는 필요하지 않지만 우수한 내식성과 전도성이 요구되는 애플리케이션에 적합합니다.

알루미늄 3D 프린팅 방식

선택적 레이저 용융(SLM): 이 기술은 고출력 레이저를 사용하여 알루미늄 분말을 한 층씩 용융 및 융합합니다.

전자빔 용융(EBM): SLM과 유사한 공정이지만, 전자빔을 사용하여 금속 분말을 용융합니다.

융착 적층 모델링(FDM): 알루미늄을 사용하는 경우는 흔하지 않지만, 알루미늄 와이어나 복합 소재를 사용하여 부품을 제작하는 시스템도 존재합니다.

바인더 제팅: 이 공정은 액체 바인더를 사용해 금속 분말을 결합한 뒤 소결하여 최종 금속 부품을 얻습니다.

각 방식은 고유한 장점을 지니고 있으며, SLM과 EBM은 높은 정밀도와 복잡한 형상 처리 능력 덕분에 산업용 알루미늄 3D 프린팅에서 가장 일반적으로 사용되는 방식입니다.

알루미늄 3D 프린팅의 주요 활용 분야

항공우주 산업에서는 경량이면서 내구성이 뛰어나고 고성능인 부품이 요구됩니다. 알루미늄 3D 프린팅을 통해 엔진 부품, 브래킷, 동체 구성 요소와 같은 복잡한 부품을 제작할 수 있습니다. 보잉(Boeing)은 자사 항공기, 위성, 헬리콥터에 맞춤형 알루미늄 부품을 제작하는 데 3D 프린팅을 활용하고 있습니다. 냉각 단계에서 특수 선정된 나노입자로 코팅된 알루미늄 합금을 이용한 3D 프린팅을 통해 열 균열 없이 용접이 가능한 고강도 알루미늄 합금을 만들 수 있습니다. 이러한 혁신 기술은 더 가벼운 기체를 만들고 항공기가 더 적은 연료로 더 멀리 비행할 수 있게 해줍니다. 에어버스(Airbus)는 A350 XWB 및 기타 항공기의 3D 프린팅 부품을 위해 특별히 개발된 최신 알루미늄 합금을 사용하고 있습니다. 또한 500개 이상의 적층 제조 부품이 포함된 통신 위성에도 알루미늄 3D 프린팅 부품을 사용하고 있습니다.

출처: https://3dprint.com/63169/airbus-a350-xwb-3d-print/

자동차 분야에서는 연비를 개선하고 배출가스를 줄이기 위해 경량 부품을 생산하는 데 알루미늄 3D 프린팅이 사용됩니다. 대표적인 예로 엔진 부품, 배기 시스템, 고성능 차량용 맞춤 부품 등이 있습니다. 포르쉐(Porsche)는 플래그십 모델인 GT2 RS에 3D 프린팅으로 제작한 알루미늄 피스톤을 적용하여, 700마력 트윈터보 엔진에서 30마력을 추가로 확보하는 동시에 차량의 효율성과 성능을 향상시켰습니다. 한편 메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)는 도로 안전성을 높이기 위해 트럭 및 승용차 라인업의 교체 부품을 3D 프린팅으로 제작하고 있습니다. 애프터마켓 부품 분야에서도 3D 알루미늄 프린팅의 인기가 높아지고 있습니다. 전 세계의 자동차 복원 업체들은 OEM 부품을 구할 수 없을 때 3D 프린팅 알루미늄 부품을 사용하고 있습니다.

항공우주, 자동차, 의료 기기, 소비재 산업 등 어떤 분야에 속해 있든, 알루미늄 3D 프린팅은 기존 방식으로는 제작이 불가능하거나 비용이 지나치게 많이 들었던 경량, 복잡한 형상, 고성능 부품을 만들어낼 수 있습니다. 전문적인 알루미늄 3D 프린팅 서비스를 선택함으로써 기업은 적층 제조의 잠재력을 최대한 발휘하고 갈수록 치열해지는 시장에서 경쟁 우위를 유지할 수 있습니다. 금속 프린팅 서비스에 관심이 있으시다면 알루미늄 소재의 CNC 가공을 확인해 보시고, JLC3DP의 서비스를 이용하여 모델을 업로드하고 견적을 받아보시길 권장합니다.