사업 개요

그린스톤이 성공적으로 완료한 냉간 스프레이 적층 제조 프로젝트 중 하나인 이 사례는 고성능 구리 및 구리 합금 부품 생산을 위한 고체 증착 및 하이브리드 제조 방식의 적용을 보여줍니다.

본 프로젝트는 그린스톤의 광범위한 냉간 스프레이 및 금속 적층 제조 역량의 한 구현 사례입니다. 그린스톤은 부품 형상, 재료 시스템, 치수 요구 사항 및 사용 조건에 따라 냉간 스프레이 적층 제조, 레이저 직접 에너지 증착(DED) 또는 하이브리드 공정 조합을 기반으로 다양한 제조 방식을 개발할 수 있습니다.

구리와 구리 합금은 뛰어난 열전도율, 전기전도율 및 내식성 덕분에 까다로운 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 이러한 재료 특성은 기존의 레이저 기반 적층 제조 방식에 상당한 어려움을 초래할 수 있습니다.

구리의 높은 반사율과 열전도율로 인해 레이저 에너지 결합 및 용융 풀 제어가 어려워질 수 있습니다. 합금 종류, 형상 및 공정 조건에 따라 기존의 용융 기반 적층 제조 방식은 불안정한 증착, 다공성, 불완전한 용융, 열 변형 및 재료 특성 변화와 같은 문제에 직면할 수 있습니다.

복잡한 형상, 내부 특징 또는 고부가가치 구리 구조물을 포함하는 부품의 경우, 대량 재료를 이용한 기존 기계 가공 방식은 상당한 재료 제거, 긴 제조 주기 및 설계 유연성 제한을 초래할 수 있습니다.

이러한 과제를 해결하기 위해 GREENSTONE은 냉간 스프레이 기반 하이브리드 적층 제조 솔루션을 구현하여 높은 증착 효율과 낮은 열 입력이 요구되는 구리 및 구리 합금 부품에 대한 대안적인 제조 경로를 제공했습니다.

냉간 분무 적층 제조 공정

이 솔루션의 핵심은 고체 상태 냉간 분무 증착 입니다.

융합 기반 적층 제조 공정과 달리, 콜드 스프레이는 제어된 가스 흐름을 통해 금속 분말 입자를 고속으로 가속시킵니다. 입자는 대부분 고체 상태를 유지하면서 기판에 충돌하고 심한 소성 변형을 겪으며, 입자 간 및 입자와 기판 간의 결합을 통해 재료가 점진적으로 적층됩니다.

증착 경로, 분말 공급 및 공정 매개변수를 지속적으로 제어함으로써 재료를 층층이 쌓아 거의 최종 형상에 가까운 금속 구조물을 제조할 수 있습니다.

구리 및 일부 구리 합금에 적용하는 경우, 이 접근 방식은 기존 용융 공정과 관련된 열적 영향을 크게 줄이고 기존 레이저 용융 풀을 생성하고 지속적으로 유지할 필요성을 없애줍니다.

콜드 스프레이는 기계 가공 및 기타 제조 공정과 통합되어 하이브리드 적층 제조 방식을 구현할 수 있습니다 . 부품에 따라 후속 적층 단계에 앞서 치수 특징, 인터페이스 또는 내부 구조를 형성하기 위해 중간 기계 가공을 도입할 수 있습니다.

그린스톤은 필요에 따라 이러한 기능을 기존의 분말 공급식 레이저 DED 기술 과 결합하여 재료 특성, 형상, 증착 효율, 열 변형 요구 사항 및 최종 부품 성능에 따라 제조 방식을 선택할 수 있도록 합니다.

주요 기술적 이점

1. 구리 및 구리 합금의 고체상 증착

콜드 스프레이는 구리 소재에 근본적으로 다른 가공 방식을 제공합니다.

원료 물질을 대량으로 용융시키는 기존 방식과 달리 증착이 이루어지기 때문에 용융 및 응고와 관련된 열적 영향을 크게 줄일 수 있습니다. 따라서 열 입력, 산화, 상변화 또는 치수 변형을 정밀하게 제어해야 하는 응용 분야에 특히 유용합니다.

이 공정은 전기적 및 열적 기능이 중요한 고려 사항인 구리 기반 재료에 특히 매력적입니다.

2. 높은 증착 효율

냉간 분무 적층 제조는 많은 정밀 금속 적층 공정에 비해 상대적으로 높은 재료 적층 속도에 적합합니다.

적절한 재료 시스템과 공정 구성을 사용하면 증착 속도는 시간당 킬로그램 규모에 도달할 수 있으며, 고생산성 시스템은 훨씬 더 높은 증착 속도를 구현할 수 있습니다.

이는 제조 생산성과 재료 생산 속도가 주요 프로젝트 고려 사항인 중대형 근접 형상 부품에 중요한 이점을 제공합니다.

3. 낮은 열 입력 및 왜곡 감소

콜드 스프레이는 고체 상태 증착 공정이기 때문에 부품에 가해지는 전체적인 열 입력이 기존의 융합 기반 적층 제조 방식보다 훨씬 낮습니다.

이는 열로 인한 변형을 줄이는 데 도움이 되며, 치수 안정성이 엄격하게 요구되는 부품이나 과도한 열 입력에 민감한 기판에 특히 유용한 기술입니다.

4. 높은 재료 활용도

냉간 분무 적층 제조 방식은 주로 필요한 부분에 재료를 쌓아 올립니다.

대형 소재를 통째로 사용하여 복잡한 부품을 제조한 후 광범위한 재료 제거 작업을 거치는 기존 방식과 비교했을 때, 거의 최종 형상에 가까운 적층 제조 전략은 후속 가공에 필요한 재료의 양을 크게 줄일 수 있습니다.

이러한 장점은 고부가가치 구리 합금 및 맞춤형 부품을 가공할 때 점점 더 중요해집니다.

5. 유연한 하이브리드 제조 전략

콜드 스프레이는 독립적인 제조 공정으로 운영될 필요가 없습니다.

그린스톤은 냉간 스프레이 증착, CNC 가공 및 후처리 공정을 통합한 하이브리드 생산 방식을 통해 증착된 구조물을 중간 또는 최종 단계에서 가공하여 필요한 치수 정확도와 표면 품질을 구현할 수 있습니다.

융합 기반 증착에 더 적합한 응용 분야의 경우, 레이저 DED는 대안 또는 보완적인 제조 방식을 제공할 수 있습니다.

따라서 목표는 모든 부품을 단일 적층 제조 공정에 억지로 적용하는 것이 아니라, 실제 엔지니어링 요구 사항에 따라 적절한 기술 조합을 선택하는 것입니다.

전형적인 신청

이 기술은 열 관리, 전기 전도성, 내식성, 낮은 열 변형 및 거의 최종 형상에 가까운 제조가 요구되는 고부가가치 구리 및 구리 합금 부품에 적용될 수 있습니다.

일반적인 적용 분야로는 열 관리 부품, 전도성 구조물, 열 전달 부품, 해양용 구리 합금 부품, 복잡한 구리 구조물, 부품 치수 복원, 국부적인 재료 축적 및 수리 지향적인 적층 제조 등이 있습니다.

따라서 냉간 스프레이 적층 제조는 신규 부품 생산과 기존 부품의 치수 복원 및 기능적 표면 개조를 포함한 재제조 모두를 지원할 수 있습니다 .

프로젝트 가치

이번에 성공적으로 완료된 프로젝트는 그린스톤의 냉간 스프레이 적층 제조 기술이 구리 기반 소재에 적용될 수 있음을 보여주는 또 다른 실질적인 사례입니다.

고체 고속 분말 증착법을 적절한 기계 가공 및 후처리 공정과 함께 활용함으로써, 이 제조 방식은 열 입력량을 줄이고 증착 생산성을 높이며 재료 활용도를 향상시키는 동시에 복잡한 구리 합금 구조물을 생산하는 데 더 큰 유연성을 제공할 수 있습니다.

더욱 중요한 것은, 콜드 스프레이는 독립적인 공정이 아니라 그린스톤의 광범위한 적층 제조 기술 포트폴리오의 일부라는 점입니다.

그린스톤은 냉간 스프레이 적층 제조, 레이저 DED, CNC 가공 및 하이브리드 제조 방식 을 상호 보완적으로 활용하여 각 고객의 부품 재질, 형상, 치수 요구 사항, 생산량 및 사용 조건에 따라 다양한 공정 경로를 선택하고 구성할 수 있습니다.

본 프로젝트는 그린스톤이 첨단 금속 부품에 대한 맞춤형 제조 및 재제조 솔루션을 지속적으로 제공할 수 있는 역량을 보여주는 여러 성공적인 냉간 스프레이 및 적층 제조 적용 사례 중 하나 입니다.