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SIMTOS CAD/CAM 3D프린팅&스캐닝 CONFERENCE April 13-17, 2016 SIMTOS CAD/CAM 3D프린팅&스캐닝 CONFERENCE April 13-17, 2016 Hybrid 메탈 프린팅 최신 기술과 동향 김중경, DMG MORI Korea

Hybrid 3DManufacturing with metal powder presentation dmg · 2016. 4. 21. · 7 DMG MORI Korea, 김중경: 하이브리드기법의장점 • 파우더베드타입보다10배빠른적층속도

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  • SIMTOS CAD/CAM 3D프린팅&스캐닝 CONFERENCEApril 13-17, 2016SIMTOS CAD/CAM 3D프린팅&스캐닝 CONFERENCEApril 13-17, 2016

    Hybrid 메탈프린팅최신기술과동향김중경, DMG MORI Korea

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경2

    레이저 증착 용접 밀링+

    Hybrid metal powder 3D printing3D-제품을레이저증착기법으로제조하면서밀링가공으로완성

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경3

    State Of The Art

    금속소재 코팅. 금속제품제조.금속 파트 수리

    „레이저 프린팅“ 파우더 베드 타입

    레이저 적층 용접파우더 노즐 타입

    플라스틱 금속

    2D – 레이저 증착 기법 3D-레이저 증착 기법

    증착 제조기법에대한 업계 현황

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  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경4

    적층제조기법의당위성?

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경5

    Hybrid Manufacturing 적층제조기법의검토

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경6

    Hybrid Manufacturing적층제조기법의비교

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경7

    : 하이브리드기법의장점

    • 파우더베드타입보다 10배 빠른 적층 속도• 작업 챔버 없이 증착 가공• 증착 벽두께 1.6mm, 3mm 가능• 돌출부를 지지대 없이 3D 표면을 따라 적층• 적층과 밀링을 수시로 번갈아 가공하므로, 적층 완료 후, 밀링 공구가 접근할 수• 없는 내면의 가공도 미리 가공을 하면서 적층을 함.

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경8

    파우더 베드 기법 대비 10배의 증착 속도

    한 작업공간에서 모든 공정 완료.

    벽 두께 0,1 mm ~ 5 mm 가능

    지지대없이 3D 형상 증착 가능: 예; 플랜지, 깔대기 형상

    한 장비에서 밀링과 레이저 작업의용이한 전환.

    Nozzle type 테크놀로지특장

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    Nozzle type작동원리

    금속분말이 가공면 표면에서 용융 됨(기포나 크랙이 없음).

    금속분말이 가공면 표면과 같이용융되면서 응고하기때문에 매우강력하게 접합이 됨.

    금속 용융 주변으로 가스가 분사되어서소재의 산화를 방지 함.

    용융, 적층 된 금속이 냉각되면 밀링으로표면 가공을 함.

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    노즐 방식의 작동 원리

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    베드타입– 3D 프린팅

    • 아주 미세한 구조에 유리.• 챔버내에 가스를 충진하고 적층 – 알루미늄, 티타늄에 유리• 적층 속도 매우 느림• 적충 과정 중 중간에 멈추는 것 불가.• 돌출부에 지지대 필요• 기존 제품에 다른 구조물을 추가로 적층 하는 것 불가.• 베드 사이즈에 제한을 받음.• 메탈 파우더의 2/3는 버리게 됨 –재사용 불가.• 메탈 파우더 구매처의 제한 (장비 공급자 독점)

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    Hybrid 타입

    • For turn/mill machines• Good quality small welds

    • Blade repair machine• Powder feed solution?• Laser Power?• M** only a prototype• Both machines with the head from:

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    Hybrid 장비구조오토메틱툴 체인저

    파우더 공급장치, 소프트웨어 터미널 레이저 헤드 셔틀

    밀링 스핀들

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    Hybrid 장비구조

    레이저헤드가 측면에서 오토셔틀가이드를 타고장비안으로 들어온다.

    스핀들은 툴메거진 박스로 퇴장한다.

    레이저헤드는 HSK-A63 인터페이스에 의해서스핀들축에 장착된다.

    레이저헤드가 장착되면 셔틀은 원래의 위치로돌아간다.

    밀링 가공 작업 중 레이저헤드는 장비 밖에서대기하면서 쿨런트, 칩으로 부터 격리된다.

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    3D- 형상 제품 육성터바인, 다이&모울드

    제품의 보수, 수리마찰저항을 줄이기

    위한 코팅

    가벼우면서 복잡한 형상의 프로토타입제조, 또는 연속 생산.적용산업군:1) 다이 & 모울드2) 항공3) 자동차4) 의료

    손상된 부분의 보수,마모된 부분의 육성:

    적용산업군:1) 의료2) 다이 & 모울드3) 항공 (e.g. 블레이드 선단 부 수리)

    부분 코팅 혹은 전체 코팅(마찰 저항을 줄이는 위해):적용산업군:1) 금형제조2) Off Shore3) 기계공구4) 의료

    Hybrid 적용산업군

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    터바인 하우징

    히드 익스체인지

    팬 휠

    인젝션 모울드

    터바인 블레이드 (블레이드 끝 수리)

    힙 인플란트

    롤러 코팅

    브론즈 코팅/ 베어링 블럭

    마모 보호 / 터바인 블레이드

    3D-형상 제품 제조 수리 코팅

    Hybrid 적용사례

  • Hybrid metal 3D 적층 + 일링가공DMG MORI Korea, 김중경17

    Hybrid 테스트검증된소재들

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    Hybrid 소재의적합여부판단

    • 대기 중에서 연소하지 않아야 함 –Aluminium, Titanium, Magnesium 어려움.

    • 용접이 되어야 함.

    • 요구사항 –다양한 소재 별 증착 파라메터 데이터 축적

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    Metallurgy

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    실린더 형태의 기본증착

    A축을 90도 돌리고플랜지를 증착

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    실린더 형태의계속되는 증착

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    깔대기 형상의레이저 증착

    두번째 플랜지증착

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    주변의 부속실린더 증착

    주변 부속 실린더의 밀링 가공

    플랜지와 가공물안쪽의 밀링가공

    119 10

    레이저사이클타임: 230 분.

    밀링사이클타임: 약. 76 분.

    결사진 부분의증착

    플랜지와 외경밀링가공r

    플랜지에 드릴링작업

    서큘러포켓 밀링가공

    예: 스테인레스 재질의 터바인 케이지 (직경Ø 180 x 150 mm, wall thickness 3mm)

    가공사례 1: 터바인케이지/ 스테인레스스틸 1.44 29

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    Hybride CAD / CAM; Process parameter database

    • Generation of additive as well assubstractive NC-Files

    • Process parameters fordifferent materials

    • Laser Deposition Welding in 312 Min.• Adaptive Process Control• Process Monitoring

    • Milling in 240 Min.

    Laser buildupof the cylinder Generation of the contour Finish buildup with cone

    Buildup of the blades Milling of the blades FinishingMilling of the cone

    Milling of the outer contour

    Finished workpiece

    가공사례 2: Fan wheel

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    Hybrid ManufacturingSample parts: Aerospace cage

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    Hybrid ManufacturingSample parts: Trophy

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    Building Strategies

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    Building Strategies

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    Building Strategies

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    감사 합니다.

    김중경 / 기술이사

    010 6354 5137

    Lasertec & Ultrasonic

    DMG MORI KOREA