전자빔 품질
금속 적층 제조의 연속 생산에서 제품 간 일관성 확보
전엘은 세계 최고 성능의 전자 현미경과 반도체 제조용 전자빔 리소그래피 시스템에 적용된 전자빔 제어 기술을 활용하여 고출력 고속 전자빔으로 고밀도, 고강도 부품을 생산할 수 있는 첨단 전자빔 분말 베드 융합 3D 프린터를 개발했습니다. 전엘의 전자빔 금속 3D 프린터는 규제된 산업 표준 및 요구 사항을 충족하는 부품을 생산하여 제조업체의 생산량 증대를 지원합니다.
기능
01. 고온 공정
전자빔을 이용한 예열로 변형 및 균열 제거
전자빔 적층 제조는 전자빔을 이용한 예열(고온 공정)로 인해 제작물의 급격한 온도 변화를 줄여줍니다. 따라서 부품에 잔류 응력이 거의 발생하지 않아 변형 및 균열 발생 가능성이 낮습니다. 반면 레이저 적층 제조는 반복적인 가열 및 급속 냉각으로 인해 잔류 응력이 축적되는 경향이 있으며, 재질과 형상에 따라 제작물의 변형 및 균열이 발생할 수 있습니다.
레이저 적층 제조는 변형과 균열을 방지하기 위해 강력한 지지 재료가 필요합니다. 반면 전자빔 적층 제조는 주변 분말들이 서로 약하게 결합되어 구조물을 지지하기 때문에 지지 재료의 사용량을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.
또한, 레이저 방식은 제조 후 열처리 과정을 통해 제작물 내부의 응력을 완화해야 하는 반면, 전자빔 방식은 이러한 후처리가 필요하지 않습니다.
낮은 각도의 돌출부 제조 및
지지대가 없는 곡선 구간
02. 고진공 환경
산화를 방지하고 잠재적인 불순물을 줄입니다.
고진공 환경을 통해 높은 순도를 유지합니다.
전자빔 적층 제조는 고진공 상태에서 제조 공정을 수행합니다. 따라서 제조물의 산화 및 불순물 혼입을 줄일 수 있습니다.
반면, 레이저 적층 제조는 비활성 기체 환경(대기압)에서 제조 공정을 수행합니다. 경우에 따라 산소와 수분이 잔류할 수 있으므로 티타늄 합금 등과 같은 활성 금속에는 주의가 필요합니다.
03. 후방산란 전자 모니터링
결함 감지를 위한 실시간 현장 공정 모니터링
BSE 이미지 모니터링 기능
전자 현미경 제조업체로서 당사의 기술력을 활용하여 BSE(후방 산란 전자) 이미지 모니터링 기능을 개발했습니다. 이 기술은 전자빔에서 방출되는 BSE를 포착하여 표면 형태 및 결함을 층별로 관찰할 수 있도록 합니다. 이를 통해 레이저 적층 제조 및 기타 방법으로는 어려웠던 인쇄 품질을 전자 현미경 기술을 이용하여 시각화할 수 있습니다.
공정 중 결함 감지
BSE 이미지 모니터링 기능의 장점은 제작 과정에서 발생하는 결함을 실시간으로 감지할 수 있다는 점입니다. X선 CT와 달리 제작 후 추가적인 검사 단계가 필요하지 않아 품질 관리 효율을 향상시킬 수 있습니다. 이 기능은 용융 공정 후 용융된 표면에 전자빔을 조사하여 BSE 이미지를 획득합니다. 단면 이미지를 기반으로 제작된 부품의 내부 결함 및 변형을 자동으로 감지하는 것을 목표로 합니다.
제조 과정 중 현장 공정 모니터링을 통해 실시간으로 제품 품질을 확인할 수 있습니다.
향후에는 다양한 재료에 대한 검출 정확도가 향상될 것입니다. 또한 제조 과정에서 발견된 결함이 있는 제품을 다시 녹여 제거함으로써 거의 결함이 없는 제품을 구현할 수 있을 것으로 기대됩니다.
기술 사양
| 건축 방법 | 파우더 베드 퓨전 |
|---|---|
| 건축 범위 | 최대 직경 250mm × 높이 400mm ※ |
| 전자빔 출력 | 6kW |
| 방법 | 핫 프로세스 |
| 분말층 표면 가열 | 최대 900°C (표준 사양) 최대 1200°C (고온 사양) |
| 음극 수명 | 1500시간 이상 ※ |
| 분말 입자 직경(표준) | 약 45~105 μm |
| 층 두께 | 50㎛ / 75㎛ |
| 분말 비산 방지 장치 | e-Shield 주식회사 |
| 분말층 표면 온도 제어 | 유효한 |
| 전자빔 보정 | 자동 (초점, 난시, 위치 왜곡) |
| 챔버 압력(용융 과정 중) | 1 × 10-2 Pa 이하 ※ |
※ Ti-6Al 3D 프린팅 중
외부 치수
단위 : mm
선택권
AM-22010PRS 금속 분말 회수 시스템
제조 완료 후 제품 주변에 남아 있는 가볍게 소결된 분말을 제거하는 분사 장치입니다. 분사 과정에서 수집된 금속 분말은 제조 공정에 재사용됩니다.
AM-22010PRS 규격은 티타늄 합금 등과 같은 반응성 물질에 대한 질소 분위기에 관한 것입니다.
카탈로그 다운로드
JAM-5200EBM_제품 카탈로그
본 자료는 전자빔 금속 3D 프린터 "JAM-5200EBM"의 제품 카탈로그입니다. 제품의 특징, 사양 및 제조 공정을 한 권에 담았습니다.
JAM-5200EBM을 이용한 텅스텐 3D 프린팅
━ 전자빔 금속 3D 프린터에서 텅스텐 가공의 장점
본 기술 문서는 텅스텐 부품 제조에 있어 EB-PBF 기술의 잠재적 응용 분야, 과제 및 미래 전망을 살펴봅니다.
항공우주 재료 규격에 따른 JEOL의 전자빔 용융 기술 평가
━ AMS7032 JAM-5200EBM 운용 검증
JAM-5200EBM은 AMS7032 인증을 획득하여 항공우주 소재에 대한 매우 신뢰할 수 있는 제조 공정을 구축했습니다.
갤러리 (Gallery)
티타늄 합금(Ti-6Al-4V)
제트 엔진용 저압 터빈 블레이드
(높이: 400nm)
발전기 터빈 블레이드
(높이 180mm)
변속 장치
(높이 250mm)
인공 고관절 컵
인공 무릎 관절(대퇴 구성 요소)
순수한 구리
히트 싱크
(100mm)
고주파 가열(경화) 코일
NDK Inc. 제공.
소형 모터용 코일
덴소 주식회사 제공
순수한 텅스텐
직경 65mm × 높이 55mm
직경 70mm × 높이 130mm
직경 65mm × 높이 123mm
직경 67mm × 높이 90.5mm
니켈 기반 합금 718
임펠러
(직경 170mm)
닫힌 임펠러
(직경 100mm)
발전기 터빈 블레이드
(높이 180mm)
더 많은 정보
주식회사 엔디케이 ～유도경화기술의 발전을 뒷받침하는 금속 3D 프린터
NDK Inc.는 유도 경화 기술 분야에서 오랜 기간 검증된 역사를 자랑하며, 금속 적층 제조 기술을 도입하여 더욱 발전하고자 합니다. 이번 인터뷰에서는 NDK가 금속 3D 프린터를 어떻게 도입했는지, 미래 전망, 그리고 JEOL Ltd.와의 협력에 대한 기대 등 NDK에 대한 자세한 질문을 들어보았습니다.
JAM-5200EBM 개발 궤적 - 전자빔 금속 3D 프린터의 미래
본 보고서는 프로젝트 리더인 히로노부 마나베를 비롯한 개발팀 멤버를 인터뷰하여 제품의 개발 배경, 어려움, 희망 및 미래 전망 등을 소개합니다.
