솔루콘
산업용 분말 제거 도구 상자에 추가된 새로운 솔루션: 초음파 디파우더링
초음파 디파우더링이 어떻게 혁신을 가져올 수 있는지, 그리고 언제 이 방식이 최적의 선택인지 알아보세요.
원본 출처 :
이 콘텐츠는 Solukon Maschinenbau GmbH에서 작성되었습니다.
자동 디파우더링의 원리:
자동 디파우더링은 적층 제조 분야에서 비교적 새로운 분야입니다. Solukon이 설립되어 2015년 세계 최초 디파우더링 시스템인 SFM-AT800-S를 출시한 이후, 시장에는 여러 성공적인 원리가 확립되었습니다. 그중 가장 중요한 원리는 다음과 같습니다:
1. 금속 분말제거는 안전하고 보호된 환경에서 진행되어야 합니다
미세 분진으로 인한 건강 위험과 폭발 위험은 완전히 밀폐된 프로세스 챔버를 사용해야만 효과적으로 제어할 수 있습니다. 반응성 소재의 경우, 챔버를 보호가스로 불활성화(이너팅)합니다.
2. 분말제거 결과 재현 가능해야 합니다
동일 부품에 대해 항상 일관된 세척 결과(반복성)를 달성해야 합니다. 언뜻 당연해 보이지만, Solukon의 자동 분말 제거 시스템 없이는 진정으로 유지하기 어려운 기준입니다.
3. 회전과 진동의 조합으로 최적의 세척 효과를 얻습니다
2축 무한 회전과 목표 지점 진동 자극을 통해 내부 채널 내에 부착된 분말이 액체처럼 이동하고 흐르도록합니다. Solukon 시스템에서는 진동 자극 강도를 조절할 수 있습니다. 다만 공압으로 생성된 진동이 부품에 미치는 영향은 각 부품의 형상에 따라 다릅니다. 중요한 것은 결과로, 분말이 액체처럼 내부 채널에서 배출되고, 필요 시 고주파 노커로 덩어리를 분해할 수 있다는 점입니다.
종전에는 공압 바이브레이터와 노커를 결합한 진동 방식이 디파우더링의 기본 원리로 여겨졌습니다. 공압 바이브레이터는 신뢰성과 경제성, 효율이 뛰어나지만, 많은 압축 공기를 소비하고 제어가 까다로워 과도한 공진 주파수가 민감한 부품을 손상시킬 위험이 있습니다.
초음파 기능 탑재 모델: SFM-AT350-E
SFM-AT350 디파우더링 시스템의 E 버전 출시로 Solukon은 다양한 진동 방식을 확장하여 초음파 진동 시스템을 시장에 선보였습니다. SFM-AT350-E는 프로그래밍 가능한 2축 회전과 초음파 진동을 조합해 최대 400×400×400 mm, 100 kg 부품을 완전 자동으로 디파우더링합니다.
초음파 진동이 할 수 있는 일과 주요 이점은 무엇인가?
SFM-AT350-E에서는 피에조소자를 이용해 부품에 초음파 대역의 진동을 가합니다. 이 진동은 자동 디파우더링 시스템의 턴테이블에 직접 전달되어, 부품을 손쉽고 정밀하게 최적의 진동 상태로 유도합니다. 고정 주파수를 사용하는 대신 세척에 효과적인 특정 주파수 대역을 연속적·고속으로 스윕(주파수 스위핑)함으로써, 초음파 범위에서 정밀하게 정의된 주파수를 활용해 높은 세척 신뢰성을 확보합니다.
전기 진동에 사용되는 초고주파는 부품의 고유 공진 주파수를 훨씬 상회하여, 공진 현상을 방지하고 구조 손상 위험을 제거합니다. 그 결과, 초음파 디파우더링은 매우 부드러운 금속 분말 제거 방식을 제공합니다.
또 다른 이점은 초음파 진동이 완전 무음으로 작동한다는 점입니다. 이로 인해 SFM-AT350-E를 고소음·고생산 환경 외부에도 설치할 수 있습니다.
언제 초음파 진동이 적합한 방식을 제공하는가?
분말 제거와 관련된 많은 과제와 마찬가지로, 공압 진동과 초음파 진동 중 어느 방식을 선택할지는 주로 적용 대상과 부품 형상에 따라 달라집니다. 두 방식 모두 효과적인 세척을 제공할 수 있지만, 특히 매우 섬세한 형상이나 약한 지지 구조를 가진 부품의 경우에는 초음파가 선호됩니다. 이는 공압 진동으로 인한 진동 스트레스를 피하여 부품 손상 위험을 크게 줄여주기 때문입니다. 직경 0.5 mm 미만의 매우 미세한 구조 또한 고주파 초음파 진동에 대해 뛰어난 금속 분말 제거 반응을 보입니다.
한, 진동이 적절히 적용되지 않으면 협소하고 깊은 채널에 분말이 막힐 수 있습니다. 초음파 진동은 이러한 채널을 확실히 세척하고 기존의 막힘도 해소할 수 있습니다. 다음은 Solukon 고객이 수행한 좁고 긴 채널 세척 비교 시험으로, 초음파 기술의 우수성을 보여줍니다.
구체적인 적용 사례는 무엇인가?
Swissm4m: 의료 부품 디파우더링
SFM-AT350-E는 특히 의료 업계에서 이상적인 시스템으로 입증되었습니다. 대표적 용도는 표면에 격자 구조를 가진 인공 고관절 컵입니다. 이러한 아세타브럼 컵은 척추 임플란트 및 치과용 도구와 함께 의료·치과 산업 기술 이전 센터인 Swiss m4m 센터의 빌드 작업에 활용되었습니다.
초음파 진동을 이용한 SFM-AT350-E에서는 스테인리스강 의료 부품 세척에 단 7.5분밖에 걸리지 않았습니다.
The Exploration Company: 로켓 엔진 스러스터 연소실 디파우더링
SFM-AT350-E의 초음파 기술은 산업용 디파우더링에 특히 높은 요구가 있는 항공우주 분야에서도 이미 실력을 입증했습니다. 국제 항공우주 기업 “The Exploration Company”는 로켓 부품 디파우더링에 Solukon의 SFM-AT350-E 초음파 진동 방식을 채택하고 있습니다
이 연소실은 인코넬(IN718)로 제작되었으며, 무게는 약 15 kg, 높이는 약 370 mm입니다. 내부는 매우 복잡하여 채널 길이가 최대 400 mm, 최소 직경은 1.5 mm에 달합니다.
SFM-AT350-E를 활용해 Senior AM Engineer Maxi Strixner가 이끄는 팀은 부품을 편안하고 부드럽게, 또 무음으로 세척할 수 있었습니다. 로켓 연소실 전용으로 작성된 세척 프로그램을 실행한 결과, 30분 만에 금속 분말 제거가 완료되었습니다.
The Exploration Company가 Solukon의 SFM-AT350-E를 선택한 이유는 무음 세척과 신뢰성 높은 세척 품질입니다:
“Solukon 초음파 디파우더링 시스템은 우리 소규모 워크숍에 혁신을 가져왔습니다. 무음 설계 덕분에 작업장 바로 옆에서도 방해 없이 운용할 수 있습니다. 전용 프로그램과 함께 사용하면 수작업을 대폭 줄이면서 일관된 세척 결과를 제공합니다. 이는 실질적인 시간 및 비용 절감으로 이어져 투자 가치를 확실히 입증합니다.” — The Exploration Company AM Engineer Boris Schaff
분말 제거 툴박스의 새로운 무기, 초음파 기술
위 사례들이 보여주듯, SFM-AT350-E의 초음파 기술은 이미 시장에서 검증되었습니다. 다만 E 버전은 공압 진동 방식을 대체하는 것이 아니라, 자동 디파우더링 툴박스에 추가되는 보조 수단입니다.
