적층제조(AM)와그지속적인진화는산업분야에상당한잠재적이점을제공하여산업혁명의가장새로운장을열것입니다。
3 d프린팅이라고도하는是은온디맨드방식으로복잡한설계를제작할수있는능력을통해제조기술을크게향상시킵니다。이러한설계에는매우복잡한내부채널과정교한격자가포함되어있어우수한제품강도와뛰어난일체성형기능을제공하는동시에기존의절삭가공방법에비해무게를크게줄일수있습니다。
数控기계가공과같은기존의절삭가공공정은是에비해부피가더큰경우에적합하고부품당비용이저렴할수있지만원하는최종형태를얻기위해더큰블록에서재료를제거하는방식으로작업합니다。따라서이러한전통적인공정은상당한자재낭비를초래할수있으며,중요한것은중공형및다공성제품의제작,두개이상의추가재료의통합및빠른프로토타입제작과같이是이제공할수있는핵심적이고혁신적인기능이부족하다는것입니다。
제어를위해필요한가장중요한속성중하나는입도분포입니다。분말의유동성에직접적인영향을미칠뿐만아니라균일한분말층밀도를제공하는능력에도영향을미칩니다。이는결국입자를소결하거나결합하는데필요한에너지입력을결정하며제작된부품의표면마감에도영향을미칩니다。레이저회절은입도및입도분포측정을위해가장잘정립되고인정된분석기법중하나입니다。
입자형상또는형태(形态学)또한벌크분말공급원료의충진및흐름특성에영향을미칩니다。구형입자는불규칙한형상의입자에비해더균일하게배열되고충진될것으로예상됩니다。이러한형상은또한분말의유동성을촉진하는것으로알려져있으며분말층시스템에서보다균일한층을보장하는데도움이될수있습니다。형상은또한분말층의충진밀도와최종생성물의겉보기밀도에직접적인영향을미칩니다。불규칙한형상의입자는낮은최종성분밀도와관련이있는경우가많으며,이로인해기공률이증가할수있습니다。
진밀도는물질의고유한속성인반면겉보기밀도는물질내의폐색된공극을고려합니다。공급원료물질의진밀도및/또는겉보기밀도를알면최종제품의기공률뿐만아니라분말층형성및소결속도에대한정보를얻는데도움이됩니다。
분말의벌크밀도는입자의물리적특성뿐만아니라층내에혼입된공기의양에의해크게영향을받습니다。벌크밀도는재료의사양을설정하는데중요할수있으며분말의유동성및층형성에대한다른평가를보완합니다。
엔벨로프밀도는시료의기하학적부피를기반으로하며,복잡하고불규칙한부피를정확하게측정할수있으므로최종생성물을평가하는데유용합니다。진밀도측정과결합할경우기공률을빠르고쉽게결정할수있습니다。
我에서기공률은완성된구성요소의최종적인기계적강도와품질을시사할수있습니다。기공률은일반적으로재료속성,경도및표면마감에미치는영향을최소화하기위해제어됩니다。그러나기공률은실제로최종제품에대해설계된매개변수가될수있습니다。
예를들어,인공뼈임플란트는주변뼈의기공률과일치해야하거나,원하는기계적강도를가진경량제품을얻기위해설계단계에서기공률을간단히지정할수있습니다。
수은압입은분말및성형제품의기공률특성을정량화하는입증된기법입니다。이기법은엄격하게통제된압력하에서수은이다공질구조로침투하는것을기반으로합니다。
수은기공측정법은속도,정확도및넓은측정범위를제공할뿐만아니라,이를통해기공크기분포,총기공부피,총기공표면적,기공직경중앙값,벌크및골격밀도,기공백분율과같은다양한특성을평가할수있습니다。
분말의단위질량당표면적은매우중요합니다。표면적은다른성분입자및/또는주변환경과반응할수있는물질의양을나타냅니다。표면이거칠거나내부가다공질인입자는일반적으로더큰비표면적을가집니다。따라서표면적은소결공정의속도및최종생성물의특성을조사하는데중요한도구입니다。
분말재료의비표면적은잘정립된打赌방법을사용하여가스흡착방식으로측정할수있습니다。이기법의경우(일반적으로)질소가스는극저온에서물리흡착되며,표면에단분자층을형성하는데필요한양은수집된등온선데이터에打赌방법을적용하여결정합니다。
분말기질로제품을제조하는것은야금산업분야에서잘정립되어있으며다른분야에서도계속발전하고있습니다。
금형에촘촘하게충진된분말을소결하든층단위로국부적으로용융하든이공정은공급원료의유동특성과벌크거동에민감합니다。흐름특성이불량할경우불균일한밀도,불균일한계층,오염,막힘및가동중지가발생할수있으며,이때문에생산성이저하되고제품의품질이저하될수있습니다。
안식각및홀흐름측정과같은흐름을정량화하는기존기술은是장비의성능에영향을미칠수있는분말간의미묘한차이를식별하기에는너무둔감한것으로인정되는경우가많습니다。
분말유동학은분말의공정최적화및수명주기관리를지원하는공정에적합한물질을정의하는데사용할수있는공정관련데이터를생성하는공급원료의동적,벌크및전단특성에대한종합적인다변량평가를제공합니다。
공급원료물질을보관및취급할때온도,습도및기타환경조건의변화에노출되면원료가공정에서발휘하는성능에영향을미칠수있습니다。따라서이러한변화가미치는영향과분말/공정의환경허용오차를파악하는것이중요합니다。이는TGA、DSC、dv또는역가스크로마토그래피를사용하여프로그래밍된연구를통해온도및/또는습도의제어된변화를거친분말을테스트함으로써평가할수있습니다。
표면형상은표면질감속성에대한시각적및화학적평가를제공합니다。주사전자현미경검사(SEM)로표면을탐색하여표면공극,틈/균열,칼날전위등의미세구조를관찰합니다。따라서SEM은구성요소손상분석시반드시필요한도구입니다。
SEM은또한是에사용되는원료분말을분석하는데사용할수있습니다。예를들어응집체를감지하고표면거칠기를평가하며구형입자와불규칙형상입자의비율을정량화하는데사용됩니다。이모든것이분말유동성및소결에영향을미칩니다。
