신공정실험실(APTL)

제품이 요구하는 기능성 소재(금속, 합금, 세라믹 등)를 사용하여 컴퓨터에 저장되어 있는 3차원 형상의 기하학적 자료로부터 직접 3차원 형상의 금속 제품 또는 제품 생산에 필요한 툴(tool)을 매우 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 신개념의 쾌속 금속성형기술(leser-aided direct metal tooling technology)이다. 이는 2차원의 면을 적층하여 3차원 형상을 구현하는 것으로 소재를 깍아내는 기존의 절삭가공과는 달리 2차원의 금속층을 적층하여 3차원 형상을 구현하는 신개념의 쾌속 직접금속성형기술로서 3차원 캐드 솔리드 모델 데이터와 상용 금속 분말을 사용하는 것을 제외하고는 RP(rapid prototyping) 성형 기술과 유사하다. 기본적인 원리는 고출력 레이져 빔을 금속 표면에 조사하여 순간적으로 응용풀(melt pool)이 생성하고, 동시에 응용풀 안으로 정밀하게 제어되고 있는 금속 분말을 공급하여 금속 표면에 클래딩 비드를 형성한다. 이 때 레이져빔 또는 금속 시편을 3D 캐드 모델로부터 산출된 공구 경로(tool path)에 따라 이동시켜, line-by-line 형태로 2차원의 클래딩 층을 형성한다. 이 과정에서 closed-loop feedback system에 의해 클래딩 층의 높이가 정밀하게 제어된다. 이러한 공정을 layer-by-layer 형태로 반복함으로써, 3D 캐드 모델과 동일한 3차원의 금속 제품을 성형하게 된다. CNC 절삭가공은 outside-in 방식으로 가공이 이루어지는 반면에 레이져 직접금속성형은 inside-out 방식으로 적층(build-up)하여 금속 제품을 성형하는 것이다.

3D Cad for laser aided direct metal tooling