적층 가공은 기존 압출을 어떻게 보완할 수 있을까요?

적층 제조¹ 일반적으로 3D 프린팅으로 알려진 적층 제조(AM)와 기존 압출은 서로 다르지만 상호 보완적인 두 가지 제조 공정으로, 이를 결합하면 다양한 산업 분야에서 생산 능력을 크게 향상시킬 수 있습니다. AM은 디지털 모델에서 레이어별로 물체를 제작하므로 신속한 프로토타입 제작이 가능하고 기존 방식으로는 어려운 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 반면 전통적인 압출 방식은 금형을 통해 재료를 강제로 밀어내어 파이프, 프로파일 또는 시트와 같은 연속적인 형상을 생산하므로 일관된 대량 부품을 대량 생산하는 데 이상적입니다.

적층 가공으로 향상되는 전통적인 압출² 신속한 프로토타입 제작, 맞춤형 생산 및 복잡한 툴링을 가능하게 하고, 압출은 대량 표준화 제조에 탁월하여 효율성과 혁신을 최적화합니다.

이 블로그 게시물에서는 적층 가공이 기존 압출 공정을 보완하는 방법을 살펴보고 시너지 효과, 기술적 측면 및 실제 적용 사례에 대한 인사이트를 제공합니다. 제조업체는 두 공정의 강점을 활용하여 유연성을 높이고 비용을 절감하며 생산 전략의 혁신을 추진할 수 있습니다.

적층 제조란 무엇인가요?

3D 프린팅이라고도 불리는 적층 제조(AM)는 디지털 모델을 기반으로 재료를 한 층씩 추가하여 물체를 제작하는 혁신적인 기술입니다. 재료를 깎아내는 기존의 감산 방식과 달리 AM은 처음부터 부품을 제작하므로 비교할 수 없는 설계 유연성을 제공합니다. 울러스 어소시에이츠에 따르면 적층 가공에는 재료 압출, 통 광중합, 파우더 베드 융착과 같은 공정이 포함되며, 각 공정은 폴리머(예: ABS, PLA), 금속(예: 티타늄, 알루미늄), 세라믹 등 특정 재료에 적합합니다.

AM이 빛을 발하는 분야 신속한 프로토타이핑³설계자가 빠르게 반복할 수 있고 의료용 임플란트나 항공우주 부품과 같은 맞춤형 또는 소량 부품을 생산할 때 유용합니다. 그러나 속도가 느리고 부품당 비용이 높기 때문에 기존 압출 방식에 비해 대규모 생산에는 적합하지 않습니다.

전통 압출이란 무엇인가요?

전통적인 압출은 열가소성 플라스틱, 금속 또는 세라믹과 같은 재료를 가열하고 다이를 통해 강제로 밀어내어 고정된 단면 프로파일을 가진 물체를 만드는 제조 공정입니다. 이 연속 공정은 파이프, 전선, 프로파일과 같은 길고 균일한 형상을 생산하는 데 탁월하며 건설, 자동차, 포장 브리태니커와 같은 산업에 사용됩니다.

워크플로에는 재료 준비, 가열, 다이를 통한 압출, 냉각 및 절단이 포함됩니다. 압출은 폐기물을 최소화하면서 대량으로 처리할 수 있는 효율성으로 대량 생산에 적합하지만, 단면이 일정하지 않고 다이 설계에 상당한 투자가 필요하다는 한계가 있습니다.

적층 가공은 기존 압출을 어떻게 보완할 수 있을까요?

적층 가공은 기존 압출의 한계를 해결하고 여러 가지 방식으로 기능을 확장함으로써 기존 압출을 개선합니다:

압출 금형의 신속한 프로토타입 제작

AM을 사용하면 다음을 위한 프로토타입 금형을 신속하고 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다. 압출 프로세스⁴. 제조업체는 기존 금형 제조에 투자하기 전에 복잡한 냉각 채널이 있는 금형 설계를 테스트하고 개선할 수 있습니다. 선택적 레이저 용융(SLM)과 같은 금속 적층 제조 기술은 이 애드업 솔루션에 특히 효과적입니다.

맞춤형 및 소량 생산

압출이 대량 생산을 주도하는 반면, 적층 가공은 압출 부품과 통합되는 맞춤형 또는 소량 부품 생산에 탁월합니다. 항공우주 분야에서 적층 가공은 압출 구조 요소와 결합된 복잡하고 가벼운 부품을 제작하여 성능을 최적화하고 무게를 줄입니다.

하이브리드 제조

일부 제품은 두 가지 공정을 모두 활용합니다: 복잡한 부품을 위한 적층 가공과 표준 대량 부품을 위한 압출 가공이 그것입니다. 자동차 애플리케이션에서 적층 가공은 압출 라인을 위한 맞춤형 픽스처를 생산하여 효율성을 향상시킵니다.

툴링 및 고정 장치

AM은 다음을 만드는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 맞춤형 툴링⁵압출 공정용 지그 및 픽스처를 제공합니다. 이러한 맞춤형 도구는 설정 시간을 단축하고 효율성을 개선하며, 소비자 등급 3D 프린팅 시스템인 적층 제조 미디어로 비용 효율적으로 제작되는 경우가 많습니다.

압출 성형에 적층 제조의 적용

AM과 압출의 시너지 효과는 산업 전반에 걸쳐 분명합니다:

• 항공우주: AM은 압출 알루미늄 프로파일과 짝을 이루는 경량 격자 구조 또는 브래킷을 생산하여 연료 효율성을 향상시킵니다.

• 자동차: AM은 다음을 위한 프로토타입 부품 및 맞춤형 픽스처를 제작합니다. 압출⁶ 라인에서 트림 조각이나 빔의 생산을 간소화합니다.

• 건설: AM은 압출 PVC 파이프 또는 알루미늄 프레임과 함께 사용되는 맞춤형 금형을 제작하여 유연성과 비용 효율성을 결합합니다.

• 의료 기기: AM은 압출 튜브를 통합한 환자 맞춤형 임플란트를 제작하여 맞춤화와 내구성을 결합합니다.

이 사례는 적층 가공이 어떻게 압출을 개선하여 혁신적이고 효율적인 제조 솔루션을 가능하게 하는지를 보여줍니다.

기술적 측면: 프로세스 워크플로 및 재료 호환성

두 프로세스의 워크플로와 자료 호환성을 이해하는 것이 통합의 핵심입니다.

적층 제조 워크플로(예: FDM)

1. 디자인: 레이어별 빌딩에 최적화된 CAD로 3D 모델을 생성합니다.

2. 슬라이싱: 모델을 레이어로 변환하여 레이어 높이 및 지지대와 같은 매개 변수를 설정합니다.

3. 인쇄: 노즐을 통해 재료를 증착하여 부품을 레이어별로 제작합니다.

4. 후처리: 필요에 따라 지지대를 제거하고 표면을 다듬습니다.

기존 압출 워크플로

1. 다이 디자인: 재료 흐름을 위한 금형(예: 플라스틱의 경우 알루미늄, 금속의 경우 강철)을 제작합니다.

2. 재료 준비: 재료를 가열하고 적절한 점도가 될 때까지 혼합합니다.

3. 압출: 압력(30-700MPa) 하에서 다이를 통해 재료를 강제로 통과시킵니다.

4. 냉각/절단: 압출물을 식히고 길이에 맞게 자릅니다.

재료 호환성

프로세스	공통 자료	참고
AM(예: FDM)	ABS, PLA, PETG, 티타늄, 알루미늄	공정에 따라 다름; 폴리머 및 금속
전통적인 압출	PVC, 폴리에틸렌, 알루미늄, 구리	열가소성 플라스틱, 금속, 세라믹 취급

워크플로와 재료를 정렬하면 적층 가공과 압출의 원활한 통합이 보장됩니다.

실용적인 도구: 디자인 체크리스트 및 의사 결정 프레임워크

제조업체는 이러한 도구를 사용하여 AM 및 압출 사용을 최적화할 수 있습니다:

AM을 위한 설계 체크리스트

• 레이어별 건물에 적합한 디자인(예: 45° 미만의 돌출부)이 있는지 확인합니다.

• 지원 구조 및 사후 처리 요구 사항에 대한 계획을 세웁니다.

• 확인 재료 호환성⁷ 를 사용하여 수축을 설명합니다.

압출을 위한 디자인 체크리스트

• 원활한 재료 흐름을 위해 균일한 단면을 설계합니다.

• 다이 냉각 채널을 통합하여 결함을 방지합니다.

• 필요한 경우 압출 후 마무리를 계획합니다.

의사 결정 프레임워크

질문	오전 기본 설정	돌출 기본 설정
볼륨?	낮음(1000대 미만)	높음(1000대 이상)
복잡성?	복잡한 지오메트리	일관된 단면도
속도?	신속한 프로토타이핑	고속 프로덕션

이 프레임워크는 볼륨, 복잡성 및 시간 제약에 따라 프로세스를 선택하도록 안내합니다.

AM과 기존 압출의 비교

측면	적층 제조(AM)	전통적인 압출
장점	- 설계 유연성 - 빠른 프로토타이핑	- 높은 생산 속도 - 대량 생산에 비용 효율적
단점	- 대량 배치의 경우 느림 - 더 높은 비용/단위	- 균일한 모양으로 제한 - 높은 다이 비용

결론

적층 가공과 기존 압출은 강력한 제조 듀오를 형성합니다. 프로토타입 제작, 맞춤화 및 복잡성에서 3D 프린팅의 강점은 표준화된 대량 생산에서 압출의 효율성을 보완합니다. 항공우주부터 자동차에 이르기까지 두 기술을 함께 사용하면 혁신을 주도하고 비용을 절감하며 워크플로를 최적화할 수 있습니다. 이러한 기술이 발전함에 따라 그 시너지 효과는 계속해서 제조의 미래를 만들어 갈 것입니다.