KR102042038B1 - Method for producing non- evaporable getter and non- evaporable getter produced thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법은, 다공성 설계 영역과 고밀도 설계 영역을 포함하는 다공성 부품의 설계 구조를 설계하는 단계, 다공성 부품 설계 구조를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계, 다공성 부품 설계 구조에 따라 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계 및 다공성 부품 성형체의 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서 다공성 성형 영역에는 완전 용융 에너지(E)보다 작은 제1 에너지를 제공되고, 고밀도 성형 영역에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 높은 제2 에너지가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a porous component includes designing a design structure of a porous component including a porous design region and a high density design region, and completely melting energy of a metal powder capable of forming the porous component design structure ( E) setting, forming a porous part molded body having a porous molding region and a high-density molding region by laminating a laminated material containing a metal powder according to the porous component design structure and the porous molding region and high density of the porous component molded body Providing different energies to each of the forming regions to form a porous component having a porous region and a high density region. Here, the porous molding region may be provided with a first energy less than the complete melt energy (E), and the high density molding region may be provided with a second energy higher than the complete melt energy (E).
Description
본 발명은 다공성 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 부품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 미세구조를 다공성 부품으로 제조 가능하고 부품 형상의 자유도를 향상시킬 수 있는 다공성 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 부품에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a porous component and a porous component manufactured thereby, and more particularly, to control the laminated molding process technology, the surface area having a high surface area and a high density or increased surface area in a complex structure are locally required. The present invention relates to a method for manufacturing a porous part capable of manufacturing a microstructure by a porous part and to improving the degree of freedom of the part shape, and to a porous part manufactured thereby.
고진공상태에서 잔류가스는 물론 외부에서 유입되는 수소 등의 외부가스(outgas)도 제거하여야 고진공이 유지된다. 따라서 진공장치 안에 남아 있는 가스를 흡수하거나(접촉게터), 가스와 화합물을 만들어(분산게터) 고진공(高眞空)을 유지시키는 물질을 게터(getter)라 한다. 다시 말해, 게터는 밀폐된 진공계에서 잔류가스 및 발생가스를 화학적으로 흡수하여 고진공을 유지시키는 역할을 할 수 있다. In the high vacuum state, high vacuum is maintained only by removing residual gas as well as outgass such as hydrogen introduced from the outside. Therefore, a material that absorbs the gas remaining in the vacuum apparatus (contact getter) or forms a gas and a compound (dispersed getter) to maintain high vacuum is called getter. In other words, the getter may serve to chemically absorb residual gas and generated gas in a closed vacuum system to maintain high vacuum.
예를 들면, 상기 진공장치는 1차적으로 배기 카트(cart)를 이용한 기계방식으로 진공도를 약 5x10-5torr를 형성하고, 2차적으로 진공관내의 게터를 활성화시켜 진공계의 진공도를 5x10-7torr 이하로 유지시킬 수 있다. 대부분의 깨끗한 금속표면은 게터작용을 하여 진공관의 진공도유지와 이온펌프 등에 이용된다. For example, the vacuum apparatus primarily forms a vacuum degree of about 5x10 -5 torr by a mechanical method using an exhaust cart, and secondly, activates a getter in the vacuum tube to lower the vacuum degree of the vacuum system to 5x10 -7 torr or less. Can be maintained. Most of the clean metal surfaces act as getters and are used for vacuum holding of vacuum tubes and ion pumps.
게터는 증발형 게터(evaporable getter)와 비증발형 게터(non-evaporable getter)로 나누어진다. 증발형 게터는 고온의 활성화 공정(activation process)에서 게터 물질이 증발하여 불순기체가 제거되기 때문에 녹는점이 낮고, 쉽게 증발이 이루어지는 바륨 등의 합금이 주로 사용되며, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 진공유지에 많이 이용되고 있다.Getters are divided into evaporable getters and non-evaporable getters. Evaporation type getters have low melting point because the getter material is evaporated in the activation process at high temperature to remove impurities, and barium and other alloys are easily used for evaporation, and vacuum of cathode ray tube is mainly used. It is often used for fats and oils.
비증발형 게터는 증발형 게터가 사용되기 어려운 경우, 즉 증발된 게터로 인해 소자가 오염되는 경우나 활성화 공정 온도가 너무 높은 경우에 사용된다. 비증발형 게터는 증발형 게터와 같이 게터 자체를 증발시킬 필요가 없기 때문에 융점이 높고 고체상태에서 가스 흡수능력이 우수한 지르코늄 합금이 주로 사용된다. Non-evaporable getters are used when evaporative getters are difficult to use, i.e. when the device is contaminated by evaporated getters or when the activation process temperature is too high. Since the non-evaporable getter does not need to evaporate the getter itself like an evaporative getter, a zirconium alloy having a high melting point and excellent gas absorption ability in the solid state is mainly used.
이와 같은 비증발형 게터는 램프, 보온병, 진공 용기 등 넓은 범위에 적용되고 있는데, 특히 최근에는 진공 유지가 필수적으로 요구되는 전계방출 디스플레이(Field Emission Display, FED)와 불순물 기체들의 정제가 요구되는 플라즈마 디스플레이(Plasma Display, PDP)와 같은 평판 디스플레이에 사용되어 기기의 성능, 효율 및 수명을 증대시키는데 중요한 역할을 하고 있다.Such non-evaporable getters have been applied to a wide range of lamps, thermos, vacuum containers, etc. In particular, plasma emission, which requires the field emission display (FED) and the purification of impurity gases, is essential. Used in flat panel displays such as plasma displays (PDPs), they play an important role in increasing the performance, efficiency and lifespan of devices.
게터의 성능을 향상시키기 위한 기술로는 잔류가스 흡착성이 우수한 금속 이용하기 위한 합금설계기술, 제조공정을 거친 최종 제품이 고순도를 유지시키기 위한 공정제어 기술, 비표면적이 넓게 제품 구조를 설계하기 위한 구조 설계 기술을 필요로 한다. Techniques for improving getter performance include alloy design technology for using metals with excellent adsorption of residual gas, process control technology for maintaining high purity of finished products after manufacturing process, and structure for designing product structure with wide specific surface area. It requires design skills.
이중에서 게터의 성능을 향상시키는 중요한 인자로 비표면적인데, 이는 고진공 중의 잔류가스와 접촉하는 표면적을 의미한다. 따라서 비표면적이 클수록 잔류가스 흡수능력이 증가하여 목적하는 진공도를 유지할 수 있다.Among them, the important factor that improves the getter's performance is specific surface area, which means the surface area in contact with the residual gas in high vacuum. Therefore, the larger the specific surface area, the higher the residual gas absorption capacity can maintain the desired degree of vacuum.
비증발형 게터에 사용되는 물질은 티타늄, 지르코늄 등이나, 이들의 순수한 분말은 가스 흡수능력이 작아서 게터로 사용할 수 없어 이들을 모체로 한 합금이 사용되며 주로 지르코늄계 합금이 사용된다. 즉, 지르코늄계의 2원합금인 Zr-Al합금, 원계 합금인 Zr-V-Fe 합금 등이 사용되고 있다. 이와 같이 지금까지의 게터 제조방법은 순금속으로는 게터를 제조할 수 없고, 또 합금을 제조하기 위해서는 여러 단계를 거쳐야 하며, 비표면적을 증가시키는데도 한계가 있는 단점이 있다. The materials used in the non-evaporable getters are titanium, zirconium, and the like, but their pure powders cannot be used as getters because of their low gas absorption ability, and alloys based on them are used, mainly zirconium-based alloys. That is, a Zr-Al alloy which is a zirconium-based binary alloy, and a Zr-V-Fe alloy which is a base alloy are used. As described above, the getter manufacturing method cannot produce a getter using a pure metal, and also has to go through several steps in order to manufacture an alloy, and has a disadvantage in that the specific surface area is limited.
또한, 메탈폼 등의 다공성 부품은 고온소결, 발포 공정 등으로 형성 가능하다. 그러나 상기한 공정은 제조 가능 형상에 제약이 존재한다. 즉, 복잡한 형상으로 제조하는데 한계가 존재한다. 게다가 비확산 게터와 고밀도 부분을 각각 형성하고, 상기 비확산 게터를 고밀도 부품에 체결해야 사용해야 하는 문제점이 있다. In addition, the porous part such as metal foam can be formed by high temperature sintering, foaming process or the like. However, the above process is limited in the manufacturable shape. That is, there is a limit to manufacturing in a complicated shape. In addition, there is a problem in that the non-diffusion getter and the high-density portion are respectively formed, and the non-diffusion getter is fastened to the high-density component.
따라서, 복잡한 형상에 제약을 받지 않고, 고밀도 부품에 비확산 게터를 연결할 필요 없이 용이하게 다공성 부품을 형성할 수 있는 방법의 개선이 필요하다. Therefore, there is a need for improvement of a method for easily forming a porous part without being constrained by a complicated shape and without connecting a non-diffusion getter to a high density part.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 미세구조를 다공성으로 제조 가능한 다공성 부품의 제조방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is a method of manufacturing a porous component capable of producing a microstructure porous by locally manufacturing a portion having a high surface area and a high density or increased surface area in a complex structure by controlling a laminate molding process technology. To provide.
그리고, 성형체의 형상을 유지하면서 상기 다공성 영역과 고밀도 영역이 일체형으로 한번에 제조 가능한 다공성 부품의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a method of manufacturing a porous part in which the porous region and the high density region are integrally manufactured at one time while maintaining the shape of a molded body.
또한, 부품 형상의 자유도를 향상시킬 수 있는 다공성 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 부품을 제공하는 것이다. In addition, it is to provide a method for producing a porous component that can improve the degree of freedom of the shape of the component and the porous component produced thereby.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법은, 다공성 설계 영역과 고밀도 설계 영역을 포함하는 다공성 부품의 설계 구조를 설계하는 단계, 상기 다공성 부품 설계 구조를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계, 상기 다공성 부품 설계 구조에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계 및 상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 성형 영역과 상기 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a porous component according to an embodiment of the present invention, the step of designing a design structure of a porous component including a porous design region and a high density design region, to form the porous component design structure Setting a complete melting energy (E) of the metal powder, wherein the laminated material including the metal powder is laminated according to the porous part design structure to form a porous part molded body having a porous forming area and a high density forming area by a lamination method. And providing different energies to the porous molded area and the high density molded area of the porous part molded body, respectively, to form a porous part having a porous area and a high density area.
여기서 상기 다공성 성형 영역에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 작은 제1 에너지가 제공되고, 상기 고밀도 성형 영역에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 높은 제2 에너지가 제공될 수 있다. Here, the porous molding region may be provided with a first energy less than the complete melt energy (E), and the high density molding region may be provided with a second energy higher than the complete melt energy (E).
상기 제1 에너지는 상기 완전 용융 에너지(E) 미만 내지 0.2 x 상기 완전 용융 에너지(E)가 제공되고, 상기 제2 에너지는 상기 완전 용융 에너지(E) 이상의 에너지가 제공될 수 있다. The first energy may be provided below the complete melt energy (E) to 0.2 × the complete melt energy (E), and the second energy may be provided above the complete melt energy (E).
다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품의 구조를 설계하는 단계에 있어서, 상기 다공성 부품의 구조는 상기 다공성 설계 영역 및 고밀도 설계 영역이 동일한 재료로 형성되도록 설계될 수 있다. In the step of designing a structure of a porous part having a porous area and a high density area, the structure of the porous part may be designed such that the porous design area and the high density design area are formed of the same material.
상기 다공성 부품 설계 구조를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계에 있어서, 상기 금속분말은 상기 금속분말은 티타늄(Ti), 티타늄(Ti)계 합금, 지르코늄(Zr), 지르코늄(Zr)계 합금, 바륨(Ba), 바륨(Ba)계 합금, 마그네슘(Mg), 마그네슘(Mg)계 합금, 바나튬(V), 바나튬(V)계 합금, 철(Fe), 철(Fe)계 합금 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. In the step of setting the complete melting energy (E) of the metal powder to form the porous component design structure, the metal powder is the metal powder is titanium (Ti), titanium (Ti) -based alloy, zirconium (Zr) , Zirconium (Zr) alloy, barium (Ba), barium (Ba) alloy, magnesium (Mg), magnesium (Mg) alloy, vanadium (V), vanadium (V) alloy, iron (Fe) It may be at least one selected from the group consisting of iron (Fe) -based alloys and mixtures thereof.
상기 다공성 부품 설계 구조를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계에 있어서, 상기 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)의 설정을 통해 상기 금속분말의 고밀도화 에너지와 다공성화 에너지를 파악하고, 상기 다공성화 에너지를 제어하여 상기 다공성 설계 영역의 다공성 밀도를 제어하는 정보를 파악하는 단계일 수 있다. In the step of setting the complete melt energy (E) of the metal powder capable of forming the porous component design structure, through the setting of the complete melt energy (E) of the metal powder, the densification and porosity energy of the metal powder And determining information for controlling the porosity density of the porous design region by controlling the porosity energy.
상기 다공성 부품 설계 구조에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계에 있어서, 상기 다공성 성형 영역은 상기 다공성 부품의 설계 구조에 따라 상기 다공성 설계 영역과 동일한 영역으로 형성되고, 상기 고밀도 성형 영역은 상기 다공성 부품의 설계 구조에 따라 상기 고밀도 설계 영역과 동일한 영역으로 형성될 수 있다. In the step of forming a porous part molded body having a porous molding region and a high-density molding region by the laminate molding method of the laminated material containing the metal powder according to the porous component design structure, the porous molding region is in the design structure of the porous component Accordingly, the same region as the porous design region may be formed, and the high density molding region may be formed as the same region as the high density design region according to the design structure of the porous component.
상기 다공성 부품 설계 구조에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계에 있어서, 상기 적층 성형법은 3D 프린팅 방법일 수 있다. In the step of forming a porous part molded body having a porous molding region and a high-density molding region by laminating a laminated material including the metal powder according to the porous component design structure, the laminated molding method may be a 3D printing method.
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 성형 영역과 상기 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계에 있어서, 상기 에너지를 제공하는 장치는 선택적 레이저 용해(Selective Laser Melting Machine SLM) 장치, 선택적 레이저 소결(selective laser sintering Machine SLS) 장치로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 장비를 사용할 수 있다. In the step of providing different energy to the porous molding region and the high-density molding region of the porous part molded body to form a porous component having a porous region and a high-density region, the device for providing energy is a selective laser melting (Selective Laser) Any device selected from the group consisting of a Melting Machine SLM device and a selective laser sintering machine SLS device can be used.
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 영역과 상기 고밀도 영역에 상이한 에너지를 제공하는 단계에 있어서, 상기 다공성 부품 성형체를 순수 타이타늄로 형성하는 경우, 상기 다공성 부품 성형체의 상기 완전 용융 에너지는, 상기 다공성 부품 성형체의 단위 입방미터당 5.5 내지 6.5 J/mm3 범위의 에너지가 제공될 수 있다. In the step of providing different energy to the porous region and the high-density region of the porous part molded body, when the porous part molded body is formed of pure titanium, the complete melt energy of the porous part molded body, Energy in the range of 5.5 to 6.5 J / mm 3 per unit cubic meter can be provided.
상기 다공성 부품 성형체에 상기 완전 용융 에너지를 제공하는 에너지 제공장치는, 스캔 스피드가 0.1m/s 내지 8 m/s범위이고, 소스 파워는 50W 내지 1KW범위일 수 있다. The energy providing apparatus for providing the complete melt energy to the porous part molded body may have a scan speed in the range of 0.1 m / s to 8 m / s and a source power in the range of 50 W to 1 KW.
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 성형 영역과 상기 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계에 있어서, 상기 다공성 부품 성형체에 상이한 에너지를 제공함으로써 상기 다공성 부품 성형체 형상을 유지하면서 상기 다공성 부품 성형체에 상기 다공성 영역과 고밀도 영역이 일체형으로 형성된 다공성 부품을 한번에 제조할 수 있다. In the step of providing different energy to the porous molded area and the high-density molded area of the porous part molded body to form a porous part having a porous area and a high density area, the porous part by providing different energy to the porous part molded body While maintaining the shape of the molded body, the porous part in which the porous region and the high density region are integrally formed in the molded body may be manufactured at a time.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공성 부품은 상기한 다공성 부품의 제조방법으로 형성된다. In order to achieve the above technical problem, the porous component according to another embodiment of the present invention is formed by the method of manufacturing the porous component.
상기 다공성 부품은 상기 다공성 영역과 고밀도 영역이 일체형으로 형성될 수 있다. The porous component may be integrally formed with the porous region and the high density region.
본 발명의 실시예에 따르면, 다공성 부품의 제조방법은 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 미세구조를 다공성으로 제조 가능한 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, the method of manufacturing a porous part is capable of producing a microstructure porous by locally manufacturing a porous part having a high surface area and a high density or increased surface area in a complex structure by controlling a molding process technology. It works.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법은 상기 다공성 부품 성형체에 상이한 에너지를 제공함으로써 상기 다공성 부품 성형체의 형상을 유지하면서 상기 다공성 영역과 고밀도 영역이 일체형으로 형성된 다공성 부품을 한번에 제조할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a porous part according to an embodiment of the present invention provides a different energy to the porous part molded body to produce a porous part in which the porous area and the high density area are integrally formed while maintaining the shape of the porous part molded body at one time. Can be.
또한, 다공성 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 부품은 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 부품 형상의 자유도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the method of manufacturing a porous part and the porous part manufactured thereby have a high surface area under the control of a laminated molding process technology and locally increase the degree of freedom in the shape of the part by locally manufacturing a required part of the porous property having increased density or surface area in a complex structure. It can be effected.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 2내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법으로 형성된 다공성 부품 표면의 다공성 밀도를 촬상한 사진들이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법으로 제조된 다공성 부품을 촬상한 사진이다. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a porous component according to an embodiment of the present invention.
2 to 6 is a process chart showing a method of manufacturing a porous component according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a photograph taken of the porous density of the surface of the porous component formed by the method of manufacturing a porous component according to an embodiment of the present invention.
8 is a photograph of a porous part manufactured by the method of manufacturing a porous part according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법을 도시한 순서도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법을 도시한 공정도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법으로 형성된 다공성 부품 표면의 다공성 밀도를 촬상한 사진들이다. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a porous component according to an embodiment of the present invention, Figures 2 to 6 is a process chart showing a method of manufacturing a porous component according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a present invention The photographs of the porous density of the surface of the porous component formed by the method of manufacturing a porous component according to the embodiment of the.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 다공성 설계 영역(120-1)과 고밀도 설계 영역(170-1)을 포함하는 다공성 부품의 설계 구조(10-1)를 설계하는 단계(S100), 상기 다공성 부품 설계 구조(10-1)를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계(S200), 상기 다공성 부품 설계 구조(10-1)에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역(120-2)과 고밀도 성형 영역(170-2)을 갖는 다공성 부품 성형체(10-2)를 형성하는 단계(S300) 및 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 상기 다공성 성형 영역(120-2)과 상기 고밀도 성형 영역(170-2)에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역(120)과 고밀도 영역(170)을 갖는 다공성 부품(10)을 형성하는 단계(S400)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a
여기서 상기 다공성 성형 영역(120-2)에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 작은 제1 에너지(E1)가 제공되고, 상기 고밀도 성형 영역(170-2)에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 높은 제2 에너지(E2)가 제공될 수 있다. Here, the porous molding region 120-2 is provided with a first energy E1 less than the complete melting energy E, and the high density molding region 170-2 is provided with a first energy higher than the complete melting energy E. 2 energy E2 may be provided.
이하에서는 도 1의 순서도와 도 2 내지 도 6의 공정도를 각각 매칭시켜 설명하기로 한다. Hereinafter, the flowchart of FIG. 1 and the process diagrams of FIGS. 2 to 6 will be matched to each other.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 다공성 설계 영역(120-1)과 고밀도 설계 영역(170-1)을 포함하는 다공성 부품의 설계 구조(10-1)를 설계하는 단계(S100)를 실시한다. 1 and 2, a method of manufacturing a
다공성 부품의 설계 구조(10-1)는 복잡한 형상을 갖는 구조물일 수 있다.The design structure 10-1 of the porous part may be a structure having a complicated shape.
여기서 다공성 부품의 설계 구조(10-1)는 다공성 설계 영역(120-1) 및 고밀도 설계 영역(170-1)이 일체형으로 형성되어 있으며, 이들은 일체형이기 때문에 연결 부분에는 연결 구조가 형성되지 않는다. Herein, the porous structure 120-1 and the high-density design region 170-1 are integrally formed in the design structure 10-1 of the porous part, and since they are integral, the connection structure is not formed in the connecting portion.
구체적으로 종래에는 다공성 설계 영역과 고밀도 설계 영역은 상이한 밀도로 인해 각각 다른 형성조건에서 제조하고, 상기 제조된 이들을 연결하기 위한 연결 공정이 수행되어야 했다. 상기한 연결 공정으로 인해 제조 시간이 증가하고 제조비용 또한 증가하는 단점이 존재하였다. Specifically, in the prior art, the porous design region and the high-density design region were manufactured under different forming conditions due to different densities, and a connection process for connecting them was to be performed. Due to the above connection process, there is a disadvantage in that the manufacturing time increases and the manufacturing cost also increases.
그러나 본 발명에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법의 상기 다공성 부품의 설계 구조(10-1)는 상기 다공성 설계 영역(120-1) 및 고밀도 설계 영역(170-1)이 일체형이면서 동일한 재료로 형성되도록 설계될 수 있다, However, the design structure 10-1 of the porous part of the method of manufacturing the
이와 같이, 본 발명에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 상기 다공성 설계 영역(120-1) 및 고밀도 설계 영역(170-1)을 연결하기 위한 연결 공정이 존재하지 않기 때문에 제조비용과 제조 시간을 저감할 수 있는 효과가 있다. As such, in the method of manufacturing the
더욱이 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 다공성 부품의 설계 구조(10-1)는 복잡한 형상으로도 제조가능하기 때문에 다공성 부품(10)의 부품 형상의 자유도가 향상될 수 있으며, 복잡한 형상을 제조하기 때문에 먼저 다공성 부품(10)의 설계 구조(10-1)를 설계하고 상기 구조에 대한 다공성 설계 영역(120-1) 및 고밀도 설계 영역(170-1)을 설정하는 설계를 실시한다. Furthermore, since the design structure 10-1 of the porous component of the
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 상기 다공성 부품 설계 구조(10-1)를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계(S200)를 실시한다. 1 and 3, a method of manufacturing a
상기 다공성 부품 설계 구조(10-1)를 형성할 수 있는 금속 분말을 선택하고, 이들의 완전 용융 에너지(E)를 설정할 수 있다. 여기서 상기 금속분말은 티타늄(Ti), 티타늄(Ti)계 합금, 지르코늄(Zr), 지르코늄(Zr)계 합금, 바륨(Ba), 바륨(Ba)계 합금, 마그네슘(Mg), 마그네슘(Mg)계 합금, 바나튬(V), 바나튬(V)계 합금, 철(Fe), 철(Fe)계 합금 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. Metal powders capable of forming the porous part design structure 10-1 may be selected and their complete melt energy E may be set. Wherein the metal powder is titanium (Ti), titanium (Ti) alloy, zirconium (Zr), zirconium (Zr) alloy, barium (Ba), barium (Ba) -based alloy, magnesium (Mg), magnesium (Mg) It may be at least one selected from the group consisting of a base alloy, vanadium (V), a vanadium (V) alloy, iron (Fe), iron (Fe) alloy and mixtures thereof.
여기에서는 순수 타이타늄을 예를 들어 설명하기로 하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 전술한 금속분말들을 선택하여 사용할 수 있다. Here, pure titanium will be described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the above-described metal powders may be selected and used.
상기 금속분말의 완전 용융 에너지(E)의 설정을 통해 상기 금속분말의 고밀도화 에너지와 다공성화 에너지를 파악하고, 상기 다공성화 에너지를 제어하여 상기 다공성 설계 영역(120-1)의 다공성 밀도를 제어하는 정보를 파악하는 단계일 수 있다. The density of the metal powder and the porosity of the metal powder are determined by setting the complete melting energy (E) of the metal powder, and the porosity of the porous design region 120-1 is controlled by controlling the porosity energy. It may be a step of identifying information.
구체적으로, 완전 용융 에너지(E)에 대해 더 큰 에너지가 상기 금속분말에 제공되는 경우, 상기 금속 분말이 완전 용융되어 고밀도화될 수 있다. 그리고 더 작은 에너지가 상기 금속분말에 제공되는 경우, 상기 금속분말은 고밀도화되지 못하고 다공성으로 형성될 수 있다. Specifically, when a greater energy is provided to the metal powder relative to the complete melt energy E, the metal powder may be completely melted and densified. And when less energy is provided to the metal powder, the metal powder may not be densified and may be formed porous.
더욱이 상기한 에너지의 제어를 통해 다공성 밀도를 제어할 수 있는 정보를 파악할 수 있다. 이에 대한 구체적인 실시예에 추후에 상세히 설명하기로 한다. Furthermore, it is possible to grasp information that can control the porosity density through the control of the energy. Specific embodiments thereof will be described later in detail.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 상기 다공성 부품 설계 구조(10-1)에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역(120-2)과 고밀도 성형 영역(170-2)을 갖는 다공성 부품 성형체(10-2)를 형성하는 단계(S300)를 실시한다. 1 and 4, a method of manufacturing a
여기서 상기 다공성 성형 영역(120-2)은 상기 다공성 부품의 설계 구조(10-1)에 따라 상기 다공성 설계 영역(120-1)과 동일한 영역으로 형성되고, 상기 고밀도 성형 영역(170-2)은 상기 다공성 부품의 설계 구조(10-1)에 따라 상기 고밀도 설계 영역(170-1)과 동일한 영역으로 형성될 수 있다. The porous molding region 120-2 is formed in the same region as the porous design region 120-1 according to the design structure 10-1 of the porous component, and the high density molding region 170-2 is formed. According to the design structure 10-1 of the porous component, the same region as the high density design region 170-1 may be formed.
여기서 상기 적층 성형법은 3D 프린팅 방법일 수 있다. 이와 같이, 상기 3D 프린팅 방법으로 통해 다공성 부품 성형체(10-2)를 다양한 또는 복잡한 구조로 형성할 수 있다. The additive molding method may be a 3D printing method. As such, the porous part molded body 10-2 may be formed in various or complicated structures through the 3D printing method.
본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 미세구조를 다공성으로 제조가 가능하다. In the method of manufacturing the
또한, 다공성 부품(10)의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 부품(10)은 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 부품 형상의 자유도를 향상시킬 수 있다.In addition, the method of manufacturing the
다음으로 도 1 및 도 5 내지 7을 참조하면, 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 상기 다공성 성형 영역(120-2)과 상기 고밀도 성형 영역(170-2)에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역(120)과 고밀도 영역(170)을 갖는 다공성 부품(10)을 형성하는 단계(S400)를 실시한다. 여기서 용이한 설명을 위해 도 3을 인용하여 설명하기로 한다. Next, referring to FIGS. 1 and 5 to 7, different energies are provided to the porous molding region 120-2 and the high density molding region 170-2 of the porous part molded body 10-2, respectively. In step S400, a
상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 상기 다공성 성형 영역(120-2)과 상기 고밀도 성형 영역(170-2)에 각각 상이한 에너지를 제공하는 단계에서 상기 에너지를 제공하는 장치는 선택적 레이저 용해(Selective Laser Melting Machine SLM) 장치, 선택적 레이저 소결(selective laser sintering Machine SLS) 장치로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 장비를 사용할 수 있다. In the step of providing different energy to the porous molding region 120-2 and the high density molding region 170-2 of the porous part molded body 10-2, the device for providing the energy may be provided by selective laser melting. Any device selected from the group consisting of a Laser Melting Machine SLM device and a selective laser sintering machine SLS device can be used.
예를 들어, 선택적 레이저 용해(Selective Laser Melting Machine SLM) 장치는 레이저의 세기를 조절하여 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 선택적 영역에 상기 레이저 에너지를 제공할 수 있다. For example, the Selective Laser Melting Machine SLM device may provide the laser energy to the selective region of the porous part molded body 10-2 by adjusting the intensity of the laser.
구체적으로, 선택적으로 레이저 에너지를 제공하였을 경우에 상기 금속분말이 완전 용융되는 에너지에 대해서 실험을 하였으며, 실험예에 따른 완전 용융되는 에너지에 대한 데이터는 아래의 [표 1]에 정리하였다. Specifically, when the laser energy was selectively provided, the metal powder was completely melted, and the experiment was performed. The data on the fully melted energy according to the experimental example is summarized in Table 1 below.
그러나, 아래의 표 1는 실험예에 불과하며 실질적인 완전 용융 에너지는 상기 금속 분말의 재료 및 공정 조건에 따라 상이할 수 있다. 다시 말해, 표 1은 보다 정밀한 완전 용융 에너지에 대한 정보를 알기를 파악하기 위해 목표 범위 안에서 실험을 하였다.However, Table 1 below is only an experimental example and the actual complete melt energy may be different depending on the material and process conditions of the metal powder. In other words, Table 1 was experimented within the target range to understand the information on the more precise complete melt energy.
[표 1]은 실험예로써, 상기 다공성 부품 성형체(10-2)를 형성하기 위한 재료로는 순수 타이타늄 분말(Ti)을 사용하였고, 상기 순수 타이타늄 분말에 대해서 완전 용융 에너지를 파악하기 위해 상기 선택적 레이저 용해(Selective Laser Melting Machine SLM) 장치의 소스 파워를 50 내지 500W범위로 설정하고, 스캔 스피드는 1000 내지 12000mm/s범위로 설정하여 측정한 결과를 나타낸 표이다. 그리고 [표 1]의 결과 값은 도 3에서 도시하였다. Table 1 is an experimental example, using pure titanium powder (Ti) as a material for forming the porous part molded body 10-2, and the selective to determine the complete melting energy for the pure titanium powder It is a table showing the results of measurement by setting the source power of the Selective Laser Melting Machine SLM device in the range of 50 to 500W, and the scan speed in the range of 1000 to 12000 mm / s. And the result of Table 1 is shown in FIG.
표 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 에너지(E1)는 상기 완전 용융 에너지(E) 미만 내지 0.2 x 상기 완전 용융 에너지(E)가 제공되고, 상기 제2 에너지(E2)는 상기 완전 용융 에너지(E) 이상의 에너지가 제공될 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 3, the first energy E1 is provided below the complete melt energy E to 0.2 × the complete melt energy E, and the second energy E2 is completely melted. More than energy E may be provided.
표 1에 나타낸 바와 같이, 표 1을 바탕으로 본 발명의 실험예에 따른 다공성 부품(10)에서, 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 고밀도 성형 영역(170-2)에는 단위 입방미터당 1.5 내지 2.0 J 이상의 에너지가 제공되어야 상기 다공성 부품(10)의 고밀도 영역(170)이 형성될 수 있다. As shown in Table 1, in the
즉, 상기한 표에 의하면, 1.5 내지 2.0J/mm3의 에너지는 완전 용융 에너지(E)에 대한 에너지이기 때문에 1.5 내지 2.0 J/mm3 보다 큰 에너지가 고밀도 성형 영역(170-2)에 제공되면 고밀도 영역(170)을 형성할 수 있다. In other words, according to the above table, of 1.5 to 2.0J / mm 3 energy provides a complete melting energy (E) is the energy of 1.5 to 2.0 J / mm is greater than the third energy-density molding area (170-2) because of the If so, the
그러나 실절적으로, 표 1을 바탕으로 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)은 순수 타이타늄 분말을 사용하는 경우, 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 고밀도 성형 영역(170-2)에는 단위 입방미터당 5.5 내지 6.5 J 이상의 에너지가 제공되어야 하고, 스캔 스피드가 0.1m/s 내지 8 m/s범위이고, 소스 파워는 50W 내지 1KW범위를 제공해야 상기 다공성 부품(10)의 고밀도 영역(170)이 형성될 수 있다. However, in practice, based on Table 1, when the
다시 말해, 표 1의 완전 용융 에너지(E)로 실험된 1.76을 기준으로 표 1의 좌측 하단에 표시된 에너지를 고밀도 성형 영역(170-2)에 제공하여 고밀도 영역(170)을 형성할 수 있다. 이를 정리하면, 상기 고밀도 성형 영역(170-2)에 제2 에너지(E2) ≥ 완전 용융 에너지(E)가 제공되어야 상기 다공성 부품(10)의 고밀도 영역(170)을 형성할 수 있다. In other words, the
그리고, 실험예로써 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 다공성 성형 영역(120-2)에는 단위 입방미터당 1.5 내지 2.0 J 미만의 에너지 즉, 상기 완전 용융 에너지(E) 미만 내지 0.2 x 상기 완전 용융 에너지(E)가 제공되어야 상기 다공성 부품(10)의 다공성 영역(120)이 형성될 수 있다. As an experimental example, the porous molding region 120-2 of the porous component molded body 10-2 has an energy of 1.5 to less than 2.0 J per cubic meter, that is, less than the complete melting energy E to 0.2 x the complete melting. Energy E must be provided to form the
여기서 실험예에서 측정한 1.5 내지 2.0 J/mm3 의 에너지는 완전 용융 에너지(E)에 대한 에너지이기 때문에 1.5 내지 2.0 J 미만의 에너지 즉, 상기 완전 용융 에너지(E) 미만 내지 0.2 x 상기 완전 용융 에너지(E)이 다공성 성형 영역(120-2)에 제공되어야 다공성 영역(170)을 형성할 수 있다. Since the energy of 1.5 to 2.0 J / mm 3 measured in the experimental example is the energy for the complete melt energy (E), the energy of less than 1.5 to 2.0 J, that is, less than the complete melt energy (E) to 0.2 x the complete melt Energy E must be provided to the porous molding region 120-2 to form the
다시 말해, 표1의 완전 용융 에너지(E)로 표시한 1.76을 기준으로 표 1 의 우측 상단에 표시된 에너지를 다공성 성형 영역(120-2)에 제공하여 다공성 영역(170)을 형성할 수 있다. In other words, the
이를 정리하면, 제1 에너지(E1)는 E>0.2E로 표시할 수 있다. 즉, 다공성 성형 영역(120-2)에 완전 용융 에너지(E) 보다 큰 에너지가 제공되면 다공성 성형 영역(120-2)이 용융되어 고밀도화 되어 다공성 영역(120)을 형성할 수 없고, 0.2 x 상기 완전 용융 에너지(E) 보다 낮은 에너지가 제공되면 비용융되어 다공성화 되지 못할 수 있다. In summary, the first energy E1 may be expressed as E> 0.2E. That is, when an energy greater than the complete melting energy E is provided to the porous molding region 120-2, the porous molding region 120-2 is melted and densified to form the
상기한 내용을 바탕으로 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)은 순수 타이타늄 분말을 사용하는 경우, 상기 다공성 부품 성형체(10-2)의 고밀도 성형 영역(170-2)에는 단위 입방미터당 5.5 내지 6.5 J 이상의 에너지가 제공되어야 하고, 스캔 스피드가 0.1m/s 내지 8 m/s범위이고, 소스 파워는 50W 내지 1KW범위를 제공해야 상기 다공성 부품(10)의 고밀도 영역(170)이 형성될 수 있음을 알 수 있다. Based on the above, when the
또한 도 1 및 도 5 내지 7을 참조하면, 완전 용융 에너지(E) 미만 내지 0.2x 완전 용융 에너지(E)인 제1 에너지(E1)의 세기를 조절하여 다공성 영역(120)의 다공성 밀도를 조절할 수 있다. 완전 용융 에너지(E)에 인접한 에너지가 제공될수록 다공성 밀도는 저하될 수 있고, 0.2x 완전 용융 에너지(E)에 인접한 에너지가 제공될수록 다공성 밀도는 증가할 수 있다. 1 and 5 to 7, the porosity of the
따라서 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)의 제조방법은 상기 다공성 부품 성형체(10-2)에 상이한 에너지를 제공함으로써 상기 다공성 부품 성형체(10-2) 형상을 유지하면서 상기 다공성 영역(120)과 고밀도 영역(170)이 일체형으로 형성된 다공성 부품(10)를 한번에 제조할 수 있다. Therefore, in the method of manufacturing the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법은 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 미세구조를 다공성 부품으로 제조 가능할 수 있다. As described above, in the method of manufacturing a porous part according to an embodiment of the present invention, the microstructure may be formed by locally manufacturing a porous part having a high surface area and a high density or increased surface area in a complicated structure by controlling a molding process technology. It may be possible to manufacture.
또한, 다공성 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다공성 부품은 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 부품 형상의 자유도를 향상시킬 수 있다. In addition, the method of manufacturing a porous part and the porous part manufactured thereby have a high surface area under the control of a laminated molding process technology and locally increase the degree of freedom in the shape of the part by locally manufacturing a required part of the porous property having increased density or surface area in a complex structure. You can.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품의 제조방법으로 제조된 다공성 부품을 촬상한 사진이다. 여기서 도 8은 중복설명을 회피하고, 용이한 설명을 위해 도 1 내지 도 7을 인용하여 설명하기로 한다. 8 is a photograph of a porous part manufactured by the method of manufacturing a porous part according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 1 to 7 to avoid overlapping description and for easy description.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)은 다공성 영역(120)과 고밀도 영역(170)을 포함할 수 있다. 여기서 도 5를 참조하여 설명하면, 에너지 제공장치의 공정 조건을 변경하여 다공성 부품(10)는 다공성 영역(120)과 고밀도 영역(170)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 8, the
본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)는 상기 다공성 영역(120)과 고밀도 영역(170)이 일체형으로 형성될 수 있다. In the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 부품(10)는 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 구현한 다공성의 미세구조를 포함할 수 있다. As described above, the
또한, 다공성 부품(10)는 적층성형 공정기술 제어로 표면적이 높으면서 복잡형상의 구조에서 고밀도화 또는 표면적 증가시킨 다공성 특성이 필요부분을 국부적으로 제조함으로써 자유롭게 다양한 부품 형상을 구현할 수 있다. In addition, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.
10: 다공성 부품
10-1: 다공성 부품 설계 구조
10-2: 다공성 부품 성형체
120: 다공성 영역
120-1: 다공성 설계 영역
120-2: 다공성 성형 영역
170: 고밀도 영역
170-1: 고밀도 설계 영역
170-2: 고밀도 성형 영역
E: 완전 용융 에너지
E1: 제1 에너지
E2: 제2 에너지 10: porous parts
10-1: porous part design structure
10-2: porous part molded body
120: porous region
120-1: porous design area
120-2: porous forming zone
170: high density area
170-1: High Density Design Area
170-2: high density forming area
E: complete melt energy
E1: first energy
E2: second energy
Claims (13)
상기 다공성 부품 설계 구조를 형성할 수 있는 금속 분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계;
상기 다공성 부품 설계 구조에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계; 및
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 성형 영역과 상기 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계; 를 포함하되,
상기 다공성 성형 영역에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 작은 제1 에너지가 제공되고, 상기 고밀도 성형 영역에는 상기 완전 용융 에너지(E)보다 높은 제2 에너지가 제공되는 것을 특징으로 하고,
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 영역과 상기 고밀도 영역에 상이한 에너지를 제공하는 단계에 있어서, 상기 다공성 부품 성형체를 순수 타이타늄으로 형성하고, 상기 다공성 부품 성형체의 상기 완전 용융 에너지는, 상기 다공성 부품 성형체의 단위 입방미터당 5.5 내지 6.5 J/mm3범위의 에너지가 제공되는 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. Designing a design structure of the porous component including the porous design region and the high density design region;
Setting the complete melt energy (E) of the metal powder to form the porous part design structure;
Forming a porous part molded body having a porous molding area and a high-density molding area by laminating a laminated material including the metal powder according to the porous part design structure; And
Forming a porous part having a porous area and a high density area by providing different energies to the porous molded area and the high density molded area of the porous part molded body, respectively; Including,
The porous molding region is provided with a first energy less than the complete melt energy (E), the high density molding region is characterized in that the second energy higher than the complete melt energy (E),
In the step of providing different energy to the porous region and the high-density region of the porous part molded body, the porous part molded body is formed of pure titanium, wherein the complete melt energy of the porous part molded body is a unit of the porous part molded body Method for producing a porous component, characterized in that the energy provided in the range of 5.5 to 6.5 J / mm 3 per cubic meter.
상기 제1 에너지는 상기 완전 용융 에너지(E) 미만 내지 0.2 x 상기 완전 용융 에너지(E)가 제공되고,
상기 제2 에너지는 상기 완전 용융 에너지(E) 이상의 에너지가 제공되는 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
The first energy is provided below the full melt energy (E) to 0.2 × the full melt energy (E),
The second energy is a method of producing a porous component, characterized in that the energy of more than the complete melt energy (E) is provided.
다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품의 구조를 설계하는 단계에 있어서,
상기 다공성 부품의 구조는 상기 다공성 설계 영역 및 고밀도 설계 영역이 동일한 재료로 형성되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
In the step of designing a structure of a porous component having a porous region and a high density region,
The structure of the porous component is a porous component manufacturing method characterized in that the porous design region and the high-density design region is designed to be formed of the same material.
상기 다공성 부품 설계 구조를 형성할 수 있는 금속분말의 완전 용융 에너지(E)를 설정하는 단계에 있어서,
상기 금속분말의 완전 용융 에너지(E)의 설정을 통해 상기 금속분말의 고밀도화 에너지와 다공성화 에너지를 파악하고, 상기 다공성화 에너지를 제어하여 상기 다공성 설계 영역의 다공성 밀도를 제어하는 정보를 파악하는 단계인 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
In the step of setting the complete melting energy (E) of the metal powder capable of forming the porous component design structure,
Grasping the densification energy and the porosity energy of the metal powder by setting the complete melting energy (E) of the metal powder, and grasping the information for controlling the porosity density of the porous design region by controlling the porosity energy. Method for producing a porous part, characterized in that.
상기 다공성 부품 설계 구조에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계에 있어서,
상기 다공성 성형 영역은 상기 다공성 부품의 설계 구조에 따라 상기 다공성 설계 영역과 동일한 영역으로 형성되고,
상기 고밀도 성형 영역은 상기 다공성 부품의 설계 구조에 따라 상기 고밀도 설계 영역과 동일한 영역으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
In the step of forming a porous part molded body having a porous molding region and a high-density molding region by a laminate molding method of the laminated material including the metal powder according to the porous component design structure,
The porous molding region is formed in the same region as the porous design region according to the design structure of the porous component,
The high-density forming region is formed in the same region as the high-density design region according to the design structure of the porous component manufacturing method of the porous component.
상기 다공성 부품 설계 구조에 따라 상기 금속분말을 포함하는 적층 재료를 적층 성형법으로 다공성 성형 영역과 고밀도 성형 영역을 갖는 다공성 부품 성형체를 형성하는 단계에 있어서,
상기 적층 성형법은 3D 프린팅 방법인 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
In the step of forming a porous part molded body having a porous molding region and a high-density molding region by a laminate molding method of the laminated material including the metal powder according to the porous component design structure,
The additive manufacturing method of the porous part, characterized in that the 3D printing method.
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 성형 영역과 상기 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계에 있어서,
상기 에너지를 제공하는 장치는 선택적 레이저 용해(Selective Laser Melting Machine SLM) 장치, 선택적 레이저 소결(selective laser sintering Machine SLS) 장치로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 장비를 사용하는 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
In the step of forming a porous component having a porous region and a high density region by providing different energy to the porous molding region and the high-density molding region of the porous part molded body, respectively,
The device for providing energy is characterized by using any one device selected from the group consisting of a Selective Laser Melting Machine SLM device and a Selective laser sintering Machine SLS device. Manufacturing method.
상기 다공성 부품 성형체에 상기 완전 용융 에너지를 제공하는 에너지 제공장치는,
스캔 스피드가 0.1m/s 내지 8 m/s범위이고, 소스 파워는 50W 내지 1KW범위인 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법.The method of claim 1,
The energy providing device for providing the complete melt energy to the porous part molded body,
Method of producing a porous component, characterized in that the scan speed is in the range of 0.1m / s to 8m / s, the source power is in the range of 50W to 1KW.
상기 다공성 부품 성형체의 상기 다공성 성형 영역과 상기 고밀도 성형 영역에 각각 상이한 에너지를 제공하여 다공성 영역과 고밀도 영역을 갖는 다공성 부품을 형성하는 단계에 있어서,
상기 다공성 부품 성형체에 상이한 에너지를 제공함으로써 상기 다공성 부품 성형체 형상을 유지하면서 상기 다공성 부품 성형체에 상기 다공성 영역과 고밀도 영역이 일체형으로 형성된 다공성 부품을 한번에 제조하는 것을 특징으로 하는 다공성 부품의 제조방법. The method of claim 1,
In the step of forming a porous component having a porous region and a high density region by providing different energy to the porous molding region and the high-density molding region of the porous part molded body, respectively,
The method for producing a porous part, characterized in that for producing a porous part integrally formed with the porous region and the high-density region in the porous part molded body while maintaining the shape of the porous part molded body by providing different energy to the porous part molded body.
상기 다공성 영역과 고밀도 영역이 일체형으로 형성된 것을 특징으로 하는 다공성 부품. The method of claim 12,
Porous component, characterized in that the porous region and the high-density region is formed integrally.
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