| 분류 | 금속 파우더 프로파일링 | 작성일 | 2026-11-11 |
|---|---|---|---|
| 자료명 | 금속 3D 프린팅(LPBF) 신규 분말 공정 프로파일링 표준 가이드라인 | ||
| 첨부파일 | 첨부파일1 | ||
본 문서는 금속 PBF(LPBF) 공정에서 신규 분말 또는 신규 응용 분야에 들어갈 때 공정 윈도우(Process Window)를 설정하고 결함을 줄이기 위한 표준 엔지니어링 프로토콜입니다.
단면 안 열전도 환경(고체 금속 기반 방열과 분말 베드 기반 단열)에 따라, 슬라이서의 각 영역(Zone)에 적용하는 에너지 지표와 계산식을 나눠 관리합니다.
| 구역 (Zone) | 물리 지표 | 계산 수식 및 단위 | 공학적 세팅 원리 및 제어 목적 |
|---|---|---|---|
| Single Track / Support Tip | 선형 에너지 밀도 (LED) | LED = P / v [J/mm] | 비드 폭(w) 및 침투 깊이(d)를 결정하는 기초 1차원 지표 |
| In-skin (Core Hatching) | 체적 에너지 밀도 (VED) | VED = P / (v · h · t) [J/mm³] | 내부 벌크의 완전 용융 및 상대밀도(≥ 99.7%) 확보를 위한 표준 지표 |
| Contour (Outer Border) | 면적 에너지 밀도 (AED) | AED = P / (v · dspot) [J/mm²] | 형상 최외곽선에 적용. 표면 조도(Ra)와 치수 정밀도(Kerf) 제어 |
| Down-skin (Overhang) | 감쇠 VED / AED | VEDdown = (0.5 ~ 0.7) × VEDcore | 하부가 단열재인 분말층이므로, 과용융/처짐 방지를 위해 에너지를 30~50% 감쇠 |
| Up-skin (Top Surface) | 저전력·미세 VED | VEDup = Plow / (vmod · hfine · t) | 상향 경사면의 계단 현상 완화 및 상면 광택/조도 극대화 |
주요 변수 기호 정의
새로운 분말을 적용할 때는 1D(선) → 3D(벌크 코어) → 2D(경계면/표면) → 구조체/물성 검증 순으로 좁혀 갑니다.
판정 기준 (용융풀 형상 기반. Keyhole 전이는 Rosenthal 전도모델의 적용 범위를 벗어나므로 실험적 d/w 관찰과 정규화 엔탈피로 별도 판정)
확정된 코어 파라미터를 기준으로 외벽 치수 공차와 표면 거칠기를 맞춥니다.
한 단면 안에서 열 누적과 치수 왜곡을 줄이는 조사 순서입니다.
| 검증 단계 | 주요 입력 파라미터 | 분석 장비 및 방법 | 합격 판정 기준 (Pass Criteria) |
|---|---|---|---|
| Phase 1: 1D Track | Laser Power (P), Scan Speed (v) | 광학 현미경 (OM, Top/Cross-section) | 비드 연속성 양호, 1.0 ≤ d/w ≤ 1.5 |
| Phase 2: 3D Core | Hatch Spacing (h), Scan Rotation | 비중계 (아르키메데스법), 단면 이미지 분석 | 상대밀도 ≥ 99.7%, Lack of Fusion 0% |
| Phase 3: Surface | Beam Offset, Contour P/v, Skin P/v | 3차원 접촉식/광학 측정기, 표면 조도계 | 설계 공차 만족 (±20~30 μm), 45° 이하 오버행 드롭렛 억제 |
| Phase 4: Structure | Tooth Depth/Height, Scan Strategy | 만능재료시험기 (UTM), 탈거성 육안 검사 | 플레이트 박리 0건, 인장강도/연신율 규격 만족 |
