이봐! 텅스텐로드 공급 업체로서 저는 3D 프린팅에 텅스텐로드를 사용하는 데 관심이 커지는 것을 보았습니다. 제조업에서 게임을 바꾸고있는 매우 멋진 기술입니다. 그러나 어떤 재료와 마찬가지로, 텅스텐로드는 3D 프린팅과 관련하여 제한 사항이 있습니다. 그것들이 무엇인지에 대해 다이빙합시다.
높은 융점
3D 프린팅에서 텅스텐로드를 사용하는 데있어 가장 중요한 제한 중 하나는 미친 듯이 높은 용융점입니다. 텅스텐은 모든 금속의 가장 높은 융점을 가지고 있으며 약 3,422 ° C (6,192 ° F)에서 클럭킹됩니다. 대부분의 3D 프린터가 처리 할 수있는 것보다 더 뜨겁습니다. 융합 증착 모델링 (FDM) 또는 STEREOLITHOGRAPHY (SLA)와 같은 가장 일반적인 3D 프린팅 프로세스는 훨씬 낮은 온도에서 작동합니다.
예를 들어, FDM 프린터는 일반적으로 180 ° C에서 300 ° C 사이의 온도에서 녹는 플라스틱과 함께 작동합니다. 선택적 레이저 용융 (SLM) 또는 EBM (Electron Beam Melting)과 같은 공정을 사용하는 금속 3D 프린터조차도 일반적으로 텅스텐의 용융점 아래에서 훨씬 온도에서 작동합니다. 텅스텐을 녹이려면 대부분의 3D 프린팅 설정에 실용적이지 않은 특수하고 매우 높은 에너지 열원이 필요합니다.
이 높은 융점은 또한 텅스텐을 녹이는 지점으로 가열하면 많은 에너지를 사용해야한다는 것을 의미합니다. 이는 3D 프린팅 프로세스의 비용을 증가시킬뿐만 아니라 열 관리 측면에서도 어려움을 겪습니다. 과도한 열은 인쇄 된 물체의 뒤틀림과 왜곡을 유발할 수 있고 3D 프린터 자체의 손상을 일으킬 수 있습니다.
Brittleness
텅스텐은 비교적 취성 물질입니다. 3D 프린팅과 관련하여 Brittleness는 실제 문제가 될 수 있습니다. 3D 인쇄 공정에서 재료는 일련의 가열 및 냉각주기를 통과합니다. 이러한 열 사이클은 인쇄 된 물체 내에서 내부 응력을 만들 수 있습니다.
텅스텐의 경우, 이러한 내부 응력은 균열과 파쇄로 이어질 수 있습니다. 작은 균열조차도 인쇄 된 부분의 구조적 무결성을 손상시켜 많은 응용 분야에 적합하지 않습니다. 이것은 기계적 스트레스 또는 충격을 견딜 수있는 부품에 특히 그렇습니다.
예를 들어, 항공 우주 구성 요소와 같은 높은 응력 환경에서 사용하기 위해 텅스텐 부품을 3D 인쇄하는 경우 텅스텐의 브리티 니스로 인해 정상적인 작동 조건 하에서 부품이 실패 할 수 있습니다. 이 제한은 3D 프린팅에 텅스텐을 사용할 수있는 응용 프로그램 유형을 제한합니다.
비용
텅스텐은 값 비싼 재료입니다. 텅스텐로드의 비용은 많은 3D 프린팅 프로젝트의 주요 억제력이 될 수 있습니다. 높은 비용은 텅스텐 광석의 제한된 가용성, 복잡한 추출 및 정제 공정, 전자 및 항공 우주와 같은 다른 산업에서 텅스텐에 대한 높은 수요를 포함하여 여러 요인으로 인한 것입니다.
3D 프린팅에 텅스텐로드를 사용할 때는 원료를 지불 할뿐만 아니라 처리하는 데 필요한 에너지를 지불하고 있습니다. 앞에서 언급했듯이 녹는 텅스텐은 많은 에너지가 필요하므로 전체 비용이 추가됩니다. 또한 3D 프린팅 텅스텐과 관련된 문제로 인해 인쇄 실패 비율이 더 높아서 성공적인 부분 당 비용이 증가 할 수 있습니다.
소규모 3D 프린팅 프로젝트 또는 애호가의 경우 텅스텐로드를 사용하는 비용이 너무 높을 수 있습니다. 대규모 산업 응용 분야의 경우에도 3D 프린팅에서 텅스텐을 사용하는 비용 - 신중하게 평가해야합니다.
가공 및 사후 처리의 어려움
텅스텐 객체를 3D 인쇄하고 가공 및 사후 처리하는 것이 매우 어려울 수 있습니다. 텅스텐은 단단하고 밀도가 높은 재료로 자르거나 드릴 또는 광택이 있어야합니다.
텅스텐으로 작업 할 때 기존의 가공 도구가 빠르게 마모 될 수 있으며 특수 도구가 종종 필요합니다. 이것은 제조 공정의 비용과 복잡성을 추가합니다. 사후 - 표면 마감과 같은 처리 작업도 다른 재료에 비해 더 어렵습니다.
예를 들어, 3D 인쇄 된 텅스텐 부분에서 매끄러운 표면 마감을 달성하려면 고급 연마 기술을 사용해야 할 수도 있습니다. 가공 및 사후 처리의 어려움은 3D 인쇄 텅스텐 부품의 설계 유연성을 제한합니다.
3D 프린팅 기술과의 호환성이 제한되어 있습니다
앞에서 언급했듯이, 가장 일반적인 3D 프린팅 기술은 융점이 높기 때문에 텅스텐으로 작업하는 데 적합하지 않습니다. 직접 에너지 증착 (DED)과 같이 텅스텐과 함께 사용할 수있는 특수 3D 프린팅 프로세스는 몇 가지뿐입니다.
그러나 DED 기계는 비싸고 다른 3D 프린팅 기술만큼 널리 사용할 수 없습니다. 이 제한된 호환성은 3D 프린팅 텅스텐 부품에 대한 옵션이 적어서 3D 프린팅에서 텅스텐의 개발 및 채택을 늦출 수 있음을 의미합니다.
잠재적 인 건강 및 안전 위험
3D 프린팅에서 Tungsten과 함께 일하면 건강 및 안전 위험이 있습니다. 텅스텐이 가열되고 녹을 때는 미세한 입자와 연기를 공기로 방출 할 수 있습니다. 이 입자는 흡입 될 수있어 호흡기 문제 및 기타 건강 문제를 일으킬 수 있습니다.
3D 인쇄 환경에서 텅스텐과 함께 작업 할 때는 적절한 환기 및 개인 보호 장비 (PPE)가 필요합니다. 이것은 3D 프린팅 프로세스에 복잡성과 비용의 또 다른 계층을 추가합니다.
한계에도 불구하고
이러한 제한에도 불구하고 여전히 3D 프린팅에서 텅스텐로드를 사용하기위한 잠재적 인 응용 프로그램이 여전히 있습니다. 텅스텐의 고밀도, 높은 융점 및 탁월한 부식 저항은 특정 틈새 응용 분야에 적합합니다. 예를 들어, 용광로 구성 요소 또는 열 방패와 같은 높은 온도 환경의 경우 3D 인쇄 부품에 사용될 수 있습니다.
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참조
- William D. Callister Jr.의 "재료 과학 및 공학 : 소개"
- Ian Gibson, David W. Rosen 및 Brent Stucker의 "추가 제조 기술 : 3D 프린팅, 빠른 프로토 타이핑 및 직접 디지털 제조".
- "야금 및 재료 거래"및 "첨가제 제조"와 같은 과학 저널의 텅스텐 속성 및 3D 프린팅 기술에 대한 연구 논문.