KR102056825B1 - 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말을 예열 및 소결층 생성 공정 - Google Patents

플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말을 예열 및 소결층 생성 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 분말을 예열 및 소결 공정에 관한 것으로서, 적층판의 상부에 분말을 공급하고 플라즈마 전자빔을 이용하여 분말이 비산되지 않도록 분말을 예열하여 소결층을 생성하는 공정에 관한 것이다.
본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 분말을 예열 및 소결 공정은 별도의 예열장치 없이 플라즈마 전자빔의 출력 및 직경의 크기, 그리고 플라즈마 전자빔 집속을 위한 집속전류를 조절하여 금속 분말을 예열하므로, 제조 장치 및 제조공정이 간소화될 수 있어 생산성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속 분말을 예열 및 소결 공정은 점진적으로 플라즈마 전자빔을 집속시키기 위한 집속전류를 높여 플라즈마 전자빔의 직경의 크기를 감소시키므로 안정적으로 금속 분말의 비산 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말을 예열 및 소결층 생성 공정{Preheating and sintering processes of the metallic powder using a plasma electron beam}
본 발명은 플라즈마 전자빔을 이용하여 금속 분말을 예열 및 소결하는 공정에 관한 것으로서, 적층판의 상부에 분말을 공급하고 플라즈마 전자빔을 이용하여 분말이 비산되지 않도록 분말을 예열하여 소결층을 생성하는 공정에 관한 것이다.
적층제조(Additive Manufacturing) 공정은 금형 산업, 건축 산업 및 항공 산업 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 이를 이용한 공학 교육 또한 이루어져 기술에 대한 수요가 나날이 증가하고 있다. 적층제조 공정은 대표적으로 압출 공정(Material Extrusion), 재료 제팅 공정(Material Jetting), 바인더 제팅 공정(Binder Jetting), 박판 공정(Sheet Lamination), 컨테이너 광경화 공정(Vat Photopolymerization), 분말 베드 융해 공정(Power Bed Fusion) 및 에너지 유도 침적공정(Directed Energy Deposition) 등을 들 수 있다.
적층제조 공정 중 분말 베드 융해 공정은 하나 또는 다수의 열원을 이용하여 분말들을 융합하는 공정이다. 분말 베드 융해공정에 다양한 열원이 적용가능하지만 레이저 빔(Laser Beam)과 전자빔(Electron Beam) 열원이 가장 널리 사용되고 있다.
플라즈마 전자빔 열원을 이용한 분말 베드 융해 공정은 레이저 열원 대비 높은 출력을 빠르게 낼 수 있어 고융점 재료를 빠르게 융해할 수 있다. 그러나, 전자빔 열원을 사용하기 위해서는 진공환경이 반드시 구출되어야 하며 전자빔을 사용할 때 발생하는 특성들이 고려되어야 한다.
분말 비산 (Powder Spreading) 현상은 전자빔 열원을 이용한 분말 베드 융해 공정에서 발생하는 치명적인 특성 중 하나이다. 분말비산 현상은 도포된 금속 분말 위에 전자빔을 조사하였을 때 도포된 분말이 갑작스럽게 흩어지며 날라가는 것이다. 분말 베드 융해 공정은 적층 판 (Building Platform) 위에 분말재료를 고르게 도포한 후 열원을 이용하여 소결 또는 용융시킨다. 제작공정 중 도포되어있던 분말이 분말 비산 현상으로 갑작스럽게 날라가게 되면 고출력 열원에 적층판이나 기존에 제작중인 제품이 노출되어 손상을 입게 된다. 이러한 경우 더 이상 제작공정을 진행할 수 없으므로 분말 비산현상은 전자빔 열원을 이용한 분말 베드 융해 공정 설계 시 반드시 고려되어야 한다. 분말 비산 현상의 원인은 분말의 잔류수분, 전자빔 운동에너지 및 정전하 현상으로 구분할 수 있으며 세 가지 원인 중 정전하 현상의 영향력이 가장 큰 것으로 예측되고 있다. 다양한 연구들을 통하여 분말 비산을 억제하기 위하여 많은 방법들이 고안되고 있지만 가장 효율적인 방법은 분말을 예열하는 것이다.
일본 공개특허 제2016-505415호에는 공급되는 분말을 지지하는 지지체를 예열함으로써 분말이 예열되는 구성이 개시되어 있고, 일본 등록특허 제03955556호에는 복수의 방열히터를 별도로 적용하여 분말을 예열시키는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 기술적 구성은 별도의 예열수단이 마련되어야 하므로 구성 및 조작이 복잡해지는 단점이 있다.
일본 공개특허 제2016-5050415호 일본 등록특허 제3955556호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 이해 창출한 것으로서, 별도의 예열장치 없이 플라즈마 전자빔의 집속 전류와 직경을 이용하여 적층판 위에 적층된 분말을 예열할 수 있는 플라즈마 전자빔으로 금속 분말을 예열하며 소결층을 생성하는 공정을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말을 예열 및 소결층 생성 공정은 적층판의 상부에 금속 분말을 공급하는 금속분말 공급단계와; 상기 적층판의 상부에 공급된 상기 금속분말에 일정한 출력으로 플라즈마 전자빔을 조사하여 상기 금속분말을 예열하거나 소결층을 생성하는 금속분말 예열단계;를 포함하고, 상기 금속분말 예열단계는 상기 금속분말이 적층된 상기 적층판의 제1영역에 상기 플라즈마 전자빔을 조사하는 제1조사단계와, 상기 제1조사단계보다 높은 집속전류를 가하여 상기 제1영역보다 좁은 직경의 상기 플라즈마 전자빔이 조사되도록 점진적으로 상기 집속전류를 상승시키는 제2조사단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 적용되는 상기 금속분말은 코발트 합금으로 구성된 것이며, 상기 금속분말예열단계는 출력전압 12KeV의 일정한 출력으로 상기 플라즈마 전자빔을 조사하되 0.1A 내지 0.7A 범위 내에서 상기 제1조사단계에서 상기 제2조사단계로 갈수록 집속전류를 점차 상승시키는 것이 바람직히다.
상기 제2조사단계는 상기 제1조사단계의 집속전류보다 높은 집속전류를 가하여 상기 제1영역보다 좁은 직경의 상기 플라즈마 전자빔을 상기 적층판에 조사하는 제1 플라즈마 전자빔 집속 전류 상승단계와, 상기 제1 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계의 집속전류보다 높은 집속전류를 가하여 상기 제1플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 조사된 상기 플라즈마 전자빔보다 좁은 직경의 상기 플라즈마 전자빔을 상기 적층판에 조사하는 제2 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 금속분말 예열단계는 상기 제2조사단계 이후, 상기 플라즈마 전자빔을 상기 적층판에 적층된 상기 금속 분말에 대해 수평방항으로 이동시켜 상기 금속분말의 예열범위를 확장하는 금속분말 예열범위 확장단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 별도의 예열장치 없이 플라즈마 전자빔의 출력 및 직경의 크기, 그리고 플라즈마 전자빔 집속을 위한 집속전류를 조절하여 금속 분말을 예열하므로, 제조 장치 및 제조공정이 간소화될 수 있어 생산성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 점진적으로 플라즈마 전자빔을 집속시키기 위한 집속전류를 높여 플라즈마 전자빔의 직경의 크기를 감소시키므로 안정적으로 금속 분말의 비산을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정을 위한 제조장치를 개략적으로 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정에 대한 블록도이고,
도 3은 도 2의 금속 분말 예열 및 소결층 생성공정 중 제1조사단계에서 적층판에 적층된 금속 분말 전체에 플라즈마 전자빔을 조사하는 상태를 도시한 개념도이고,
도 4는 도 2의 금속 분말 예열 및 소결층 생성공정 중 제2조사단계의 제1 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 적층판에 플라즈마 전자빔을 조사하는 상태를 도시한 개념도이고,
도 5는 도 2의 금속 분말 예열 및 소결층 생성공정 중 제2조사단계의 제2 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 적층판에 플라즈마 전자빔을 조사하는 상태를 도시한 개념도이고,
도 6 내지 도 8은 플라즈마 전자빔 방출에 사용되는 가속전압에 따른 금속 분말 예열 상태에 대한 실험 사진이고,
도 9 내지 도 10은 플라즈마 전자빔 집속을 위한 집속전류에 따른 금속분말 예열 상태에 대한 실험 사진이고,
도 11는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 금속분말 예열 및 소결층 생성공정의 금속 분말 예열 범위 확장단계에서 플라즈마 전자빔을 적층판에 적층된 분말에 대해 수평방향으로 이동하면서 조사하는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정에 대한 도면이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정을 설명하기에 앞서 본 발명의 일 실시 예에 따른 3차원 제품 제작공정을 수행하기 위한 제조장치(10)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결시스템의 제조장치(10)는 내부에 진공상태인 쳄버가 마련된 본체(11)와, 본체(11) 내부에 설치되며 상면으로부터 하방으로 인입된 성형공간(17)이 마련된 내부블럭(12)과, 성형공간(17)에 승강가능하게 설치되며, 상면에 적층판(20)이 안착되는 안착플레이트(13)와, 안착플레이트(13)를 승강시키는 승강부(미도시)와, 내부블럭(12)의 상부에 분말을 공급하는 파우더 호퍼(미도시)와, 내부블럭(12)의 상부에 성형공간(17)으로 인접되는 방향으로 진퇴되어 금속 분말을 성형공간(17)으로 이송시키는 레이크부재(15)와, 본체(11)의 상방에 설치되어 내부블럭(12)의 성형공간(17)으로 플라즈마 전자빔을 조사하는 전자건(16)을 구비한다.
성형공간(17)은 사각단면을 갖도록 형성되고, 안착플레이트(13)는 성형공간(17)에 대응되는 단면적을 갖도록 형성된다. 승강부는 도시되지는 않았지만, 상하방향으로 신축되는 실린더가 적용될 수 있다.
파우더 호퍼는 도시되지는 않았으나, 성형공간(17)을 기준으로 상호 대향되는 위치의 본체(11) 내부에 설치되며, 내부에 다량의 금속분말을 수용될 수 있는 수용공간이 형성된다. 또한 파우더 호퍼는 내부블럭(12)으로 금속 분말이 배출될 수 있도록 배출구가 형성되는데, 배출구는 개폐수단(미도시)에 의해 개폐된다.
레이크부재(15)는 소정의 폭을 갖도록 형성되며, 성형공간(17)을 기준으로 상호 대향되는 위치의 내부블럭(12) 상부에 복수 개가 설치된다. 복수의 레이크부재(15)들은 상호 인접되거나 멀어지는 방향으로 이동되도록 본체(11)에 설치된다. 레이크 부재(15)는 이송구동부(미도시)에 의해 왕복이동되는데, 이송구동부는 일단이 레이크부재(15)에 설치되고, 타단은 본체(11)에 지지되며 양단부가 신축되는 실린더인 것이 바람직하다.
전자건(16)은 성형공간(17)으로 플라즈마 전자빔을 조사하는 것으로서, 플라즈마 전자빔의 조사위치를 전후 및 좌우 방향으로 이동가능하도록 형성되며 일반적인 것으로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정을 상세하게 설명한다. 본 발명에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 도 2를 참고하면, 금속분말 공급단계(S1)와, 금속분말 예열단계(S2)를 포함한다.
금속분말 공급단계(S1)는 적층판(20)의 상부에 금속분말을 공급하는 단계이다. 적층판(20)은 성형공간(17) 내에 위치한 안착플레이트(13)의 상면에 안착되며, 적층판(20)이 내부블럭(12)의 상면에 대해 소정깊이 인입된 위치에 위치하도록 승강부를 작동시킨다. 이후, 작업자는 파우더 호퍼의 배출구를 개방하여 내부블럭(12)의 상부로 금속분말을 공급하고 레이크부재(15)들을 상호 인접되는 방향으로 이동시켜 성형공간(17)로 강제 이송한다. 이때, 적층판(20)의 상면에 공급된 금속분말은 상호 인접되는 레이크부재(15)들에 의해 상면이 평평한 금속 분말층을 형성한다.
본 발명에 따른 적층판(20)에 적층되는 금속분말(5)은 비철계 중 코발트 합금 재료인 것이 바람직하다.
금속분말 예열단계(S2)는 적층판(20)의 상부에 공급된 금속분말(5)을 전자건(16)에서 조사되는 플라즈마 전자빔(16)을 이용하여 예열하거나 약한 소결층을 생성하는 단계이다. 금속분말 예열단계(S2)는 구체적으로 적층판(20)에 적층된 금속 분말에 일정한 출력으로 조사되는 플라즈마 전자빔의 직경 폭이 감소되면서 에너지밀도가 점차적으로 증가되도록 플라즈마 전자빔을 집속하기 위한 집속전류를 점차적으로 높여 예열 초기에 금속 분말이 비산되는 것을 방지하면서 예열하는 단계이다.
금속분말 예열단계(S2)는 도 3 내지 도 5를 참고하면, 금속분말이 적층된 적층판(20)의 제1영역(S)에 적층된 금속 분말 전체에 저출력이면서 후술되는 제2조사단계(S4)보다 넓은 직경(d)의 플라즈마 전자빔을 조사하는 제1조사단계(S3)와, 제1조사단계(S3)보다 높은 직류전류를 가하여 제1영역보다 좁은 직경(d',d")의 플라즈마 전자빔이 적층판(20)의 금속 분말에 조사되도록 점진적으로 플라즈마 전자빔에 가해지는 직류 전류를 점차적으로 상승시키는 제2조사단계(S4)를 포함한다.
금속분말예열단계(S2)의 공정을 구체적으로 설명하기에 앞서, 금속분말에 조사되는 플라즈마 전자빔의 출력과 집속전류에 따른 금속 분말의 비산 및 가열 현상을 설명한다.
도 6은 표 1의 실험 1의 조건으로 플라즈마 전자빔이 조사된 금속분말상태에 대한 사진이며, 도 7 및 도 8은 각각 표 1의 실험 2 내지 실험 3의 조건으로 플라즈마 전자빔이 조사된 금속분말상태를 도시한 사진이다.
변수 실험1 실험2 실험3
전자빔
출력		 가속전압 10KeV 12Kev 15KeV
방출전류 10mA 15mA 15mA
전자빔 집속전류 0.30A 0.50A 0.70A
도 6 내지 도 8을 참고하면, 12KeV보다 낮은 가속전압이 가해지는 전자빔이 조사되는 분말은 비산이 발생하지 않으나 예열이 이루어지지 않았다. 또한, 도 9를 참고하면, 12KeV보다 높은 가속전압이 가해지는 플라즈마 전자빔이 조사되는 금속 분말은 예열되거나 용융되었으나 비산되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 플라즈마 전자빔 조사에 따른 금속 분말의 비산 및 가열은 플라즈마 전자빔 출력의 가속전압에 의존적임을 알 수 있었다.
한편, 도 7, 도 9 및 도 10은 각각 표 2의 실험1, 실험 2 및 실험 3의 조건으로 플라즈마 전자빔이 조사된 금속분말상태에 대한 사진이다.
변수 실험 1 실험 2 실험 3
전자빔
출력		 가속전압 12KeV 12KeV 12KeV
방출전류 15mA 15mA 15mA
전자빔 집속전류 0.50A 0.60A 0.65A
도 7 및 도 9를 참고하면, 집속전류 0.60A 이하로 집속된 플라즈마 전자빔이 조사되는 금속 분말은 일부 영역에 그을음이나 약한 소결 상태가 나타나는 것으로 파악되었으며, 도 10를 참고하면, 집속전류 0.65A의 플라즈마 전자빔이 조사되는 분말은 일부는 용융되고 그외 영역은 소결되는 것이 관찰되었다. 이에 따라, 전자빔 조사에 따른 금속 분말의 예열 및 소결은 플라즈마 전자빔의 집속전류에 의존적이며, 금속분말 예열을 위해서는 일부 용융을 포함하는 0.7A이하의 집속전류가 적합함을 알 수 있었다.
그러므로, 금속분말예열단계(S2)에서 적층판(20)에 적층된 금속분말에 조사되는 플라즈마 전자빔의 출력은 일정하되 금속 분말이 비산되는 것을 방지하면서 금속 분말이 예열될 수 있도록, 가속전압이 12KeV 인 일정한 출력을 갖는 플라즈마 전자빔을 조사하면서 0.1 내지 0.7A 범위 내에서 점차적으로 집속전류를 높이는 것이 바람직하다.
집속전류와, 플라즈마 전자빔의 직경을 단계적으로 조절하기 위해서 제2조사단계(S4)는 제1플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계(미도시)와, 제2플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계(미도시)를 포함할 수 있다.
제1플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계는 제1조사단계(S3)의 집속전류보다 높은 집속전류를 가하여 제1영역(S) 내에서 제1조사단계에서 적층판(20)으로 방출된 플라즈마 전자빔보다 좁은 직경(d')으로 적층판(20)에 적층된 금속분말의 일부에 플라즈마 전자빔을 조사하여 분말의 온도를 높이는 단계이다.
제2플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계는 제1 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계의 집속전류보다 높은 집속전류를 가하여 제1플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 적층판(20)으로 방출된 플라즈마 전자빔보다 좁은 직경(d")으로 적층된 금속 분말에 플라즈마 전자빔을 조사하여 소결층(a)을 형성하는 단계이다.
본 발명에 따른 제2조사단계(S4)는 두 단계를 포함하나, 0.1~0.7A 범위 내에서 집속전류를 올려 직경을 감소시키는 단계가 추가적으로 더 구비될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 따른 금속분말예열 및 소결층 생성공정의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 제시하나 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
(실시 예)
금속분말공급단계(S1)에서 적층판(20)에 코발트 계 합금인 스텔라이트21(Stellite21) 합금 분말을 공급하였다.
금속분말예열단계(S2) 중, 제1조사단계(S3)에서 전자빔의 출력을 가압전류 12KeV, 방출전류 15mA로 하여 적층판(20)에 적층된 다수의 금속분말에 전자빔을 조사하되 집속전류 0.1A, 플라즈마 전자빔의 직경을 30mm로 하여 30초 동안 조사하였다.
제1조사단계(S3)이 후, 제2조사단계(S4)의 제1 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 플라즈마 전자빔의 출력을 가압전류 12KeV, 방출전류 15mA로 하여 적층판(20)에 적층된 다수의 금속 분말에 플라즈마 전자빔을 조사하되 집속전류를 0.4A로 올려 30초 동안 조사하였다.
제1 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계 이후, 제2 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 플라즈마 전자빔의 출력을 가압전류 12KeV, 방출전류 15mA로 하여 적층판(20)에 적층된 다수의 금속 분말에 전자빔을 조사하되 집속전류를 0.6A로 올려 플라즈마 전자빔의 직경을 11mm로 감소시킨 후 60초 동안 조사하여, 도 9와 같이, 금속분말을 예열 및 소결하였다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 별도의 예열장치 없이 플라즈마 전자빔의 출력 및 직경의 크기, 그리고 플라즈마 전자빔 집속을 위한 집속전류를 조절하여 금속 분말을 예열하므로, 제조 장치 및 제조공정이 간소화될 수 있어 공정의 생산성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 점진적으로 플라즈마 전자빔을 집속시키기 위한 집속전류를 높이면서 전자빔의 직경의 크기를 감소시키므로 안정적으로 금속 분말의 비산 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 11에는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정에 포함되는 금속분말 예열범위 확장단계에서 플라즈마 전자빔을 적층판에 적층된 금속 분말에 대해 수평방향으로 이동시키면서 조사하는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정에 금속분말 예열범위 확장단계를 더 포함한다.
금속분말 예열범위 확장단계(미도시)는 제2조사단계(S4) 이후, 플라즈마 전자빔을 적층판(20)에 적층된 금속분말에 대해 수평방향으로 이동시켜 금속분말의 예열범위를 확장하는 단계이다. 금속 분말 예열범위확장단계(미도시)의 플라즈마 전자빔의 이동범위는 제1영역(S) 내에서 이루어지는 것이 바람직하며, 금속분말들로 조사되는 플라즈마 전자빔의 출력과 집속전류는 제2조사단계와 동일한 조건으로 조사되는 것이 바람직하다.
또한, 금속분말예열단계(S2)는 제1 또는 제2플라즈마 전자빔 집속전류상승단계 이후에 금속분말 예열범위 확장단계를 포함할 수도 있다. 제1 또는 제2플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계 이후의 금속분말 예열범위 확장단계는 제1 또는 제2플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 조사되는 플라즈마 전자빔을 수평방향으로 이동시켜 금속분말의 예열범위를 확장한다. 이때 조사되는 플라즈마 전자빔의 출력과 집속전류는 제1 또는 제2 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계의 조건과 동일하게 적용되는 것이 바람직히다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정은 금속분말예열단계(S2)에 금속분말 예열범위 확장단계를 더 포함함으로써 금속분말 예열면적을 넓게 확장할 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 제조장치 11 : 본체
12 : 내부블럭 13 : 안착플레이트
15 : 레이크부재 16 : 전자건
17 : 성형공간 20 : 적층판
S1 : 금속분말공급단계
S2 : 금속분말예열단계
S3 : 제1조사단계
S4 : 제2조사단계

Claims (4)

  1. 적층판의 상부에 금속 분말을 공급하는 금속분말 공급단계와;
    상기 적층판의 상부에 공급된 상기 금속분말에 일정한 출력으로 플라즈마 전자빔을 조사하여 상기 금속분말을 예열하거나 소결층을 생성하는 금속분말 예열단계;를 포함하고,
    상기 금속분말 예열단계는
    상기 금속분말이 적층된 상기 적층판의 제1영역에 상기 플라즈마 전자빔을 조사하는 제1조사단계와,
    상기 제1조사단계보다 높은 집속전류를 가하여 상기 제1영역보다 좁은 직경의 상기 플라즈마 전자빔이 조사되도록 점진적으로 상기 집속전류를 상승시키는 제2조사단계를 포함하며
    상기 금속분말은 코발트 합금으로 구성된 것이며,
    상기 금속분말예열단계는
    출력전압 12KeV의 일정한 출력으로 상기 플라즈마 전자빔을 조사하되 0.1A 내지 0.7A 범위 내에서 상기 제1조사단계에서 상기 제2조사단계로 갈수록 집속전류를 점차 상승시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제2조사단계는
    상기 제1조사단계의 집속전류보다 높은 집속전류를 가하여 상기 제1영역보다 좁은 직경의 상기 플라즈마 전자빔을 상기 적층판에 조사하는 제1 플라즈마 전자빔 집속 전류 상승단계와,
    상기 제1 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계의 집속전류보다 높은 집속전류를 가하여 상기 제1플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계에서 조사된 상기 플라즈마 전자빔보다 좁은 직경의 상기 플라즈마 전자빔을 상기 제1조사단계 및 상기 제1플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계의 조사 시간 보다 길게 상기 적층판에 조사하는 제2 플라즈마 전자빔 집속전류 상승단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속분말 예열단계는
    상기 제2조사단계 이후, 상기 플라즈마 전자빔을 상기 적층판에 적층된 상기 금속 분말에 대해 수평방항으로 이동시켜 상기 금속분말의 예열범위를 확장하는 금속분말 예열범위 확장단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 전자빔을 이용한 금속분말 예열 및 소결층 생성 공정.
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