소식

Aug 18, 2023

Pitt는 미국에서 이 거대한 금속용 3D 프린터를 갖춘 유일한 대학입니다.

피트의 베네덤 홀(Pitt's Benedum Hall) 지하 2층에 숨겨져 있는 경주용 자동차 부품이 복도로 쏟아져 나오는 모습을 지나면 차고와 자동차 입구 사이를 가로지르는 것처럼 보이는 거대한 기계를 발견할 수 있습니다.

피트의 베네덤 홀 지하 2층에 숨겨져 있는 경주용 자동차 부품이 복도로 쏟아져 나오는 모습을 지나면 자동차 차고와 공상과학 우주선의 입구 사이를 가로지르는 것처럼 보이는 거대한 기계를 발견할 수 있습니다. 금속용 최첨단 3D 프린터입니다. 미국 내 모든 대학에서 최초로 사용되는 Gefertec arc605입니다.

Swanson 공과대학의 William Kepler Whiteford 교수이자 3D 프린팅 전문가인 Albert To는 크고 특수한 금속 부품을 생산하는 데 있어서 이 기계는 타의 추종을 불허한다고 말했습니다.

“수십 개의 부품을 주문하더라도 이는 매우 유리합니다.”라고 그는 말했습니다. "복잡한 부분을 포함하고 싶다면 3D 프린팅 외에 다른 방법은 없습니다."

프린터는 스테인레스 스틸, 티타늄 및 알루미늄 합금과 같은 금속으로 만든 와이어를 용접하고 녹여 층별로 증착하는 방식을 사용합니다. 레이저와 금속 분말을 사용하는 실험실의 이전 금속 3D 프린터는 시간당 수백 그램을 생산할 수 있었습니다. 이것은 훨씬 더 빠릅니다.

[디트리히 학교 기계공장 뒷모습]

따라서 Gefertec 프린터는 일반적으로 주조 및 공구 가공이 필요한 대형 부품을 생산하는 데 이상적입니다. 이는 소규모 배치, 특수 부품 제조에는 종종 실용적이지 않은 값비싼 접근 방식입니다. 예를 들어 To의 첫 번째 프로젝트 중 하나는 더 이상 제조되지 않는 미군을 위한 3피트 길이의 교량 연결부를 만드는 것입니다.

이 기술은 수십 년 동안 존재해 왔지만 지난 몇 년 동안에야 널리 알려질 만큼 신뢰성이 높아졌습니다. "갑자기 항공우주, 원자력, 석유 및 가스를 포함한 산업에 대한 관심이 매우 높아졌습니다."라고 To는 말했습니다.

기계의 고급 소프트웨어와 인쇄 중에 조각을 회전하고 기울일 수 있는 "5축" 기능을 통해 복잡한 금속 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 하지만 아직 해결해야 할 문제가 많습니다. 예를 들어, 금속은 열과 냉각에 따라 휘어지는 현상이 있는데, To는 미 육군과 에너지부의 자금 지원을 받아 새로운 프린터를 사용하여 연구하고 있습니다.

To 연구실의 박사 과정 3년차인 Xavier Jimenez는 항공우주 분야에 잠재적으로 응용할 수 있지만 용접 시 깨지는 경향이 있는 새로운 유형의 고강도 알루미늄을 사용하여 3D 프린팅 프로세스를 개발하고 있습니다.

Jimenez는 “최고 품질의 용접을 생산할 수 있는 방법을 알아내려면 이러한 다양한 매개변수를 모두 조정해야 합니다.”라고 말했습니다. "모든 재료는 조금씩 다르게 작동합니다."

Jimenez는 부분적으로 Gefertec arc605로 작업하고 싶었기 때문에 Pitt에 왔지만, 코로나19로 인해 프린터가 Pitt로 가는 데 3년이 걸렸습니다. 기계는 일부 스튜디오 아파트보다 크기 때문에 도착했을 때 크레인을 통해 실험실에 하나씩 떨어뜨린 다음 조립해야 했습니다.

설치를 완료한 후 팀은 이제 다양한 금속의 3D 프린팅에 대한 매개변수를 테스트하는 과정에 있습니다. 다양한 금속에 대한 접근 방식을 테스트한 다음 X선을 사용하고 재료 특성을 테스트함으로써 눈에 보이는 뒤틀림부터 재료의 미세한 구조 변화에 이르기까지 공정이 부품에 어떤 영향을 미치는지 모델링을 시작할 수 있습니다.

또한 To는 동료들과 협력하여 부품의 온도와 변형을 감지하기 위해 3D 프린팅 금속 부품에 광섬유 케이블을 내장하는 스마트 부품을 만들고 있습니다.

Jimenez는 “기계를 작동시키기 위해 모든 부품을 모으는 것은 많은 작업이었습니다.”라고 말했습니다. "우리는 그것이 여기에 있다는 것을 매우 기쁘게 생각합니다."

— Patrick Monahan, 사진: Aimee Obidzinski