뉴스

인코넬 소재의 적층 제조 파이프 피팅: 소량 프로젝트에 적합한 경우는?

적층 제조(AM), 즉 3D 프린팅은 프로토타입 제작의 참신함에서 고성능 금속 부품의 정식 생산 방식으로 발전했습니다. 인코넬과 같은 니켈 합금을 사용하는 프로젝트 엔지니어에게는 복잡한 피팅을 주문형으로 인쇄할 수 있다는 약속이 매력적입니다. 하지만 만능 솔루션은 아닙니다.

전통적인 주조, 단조 또는 압연 부품 대신 AM 부품을 사용하기로 결정하는 것은 신중하게 계산된 결정입니다. 파일럿 플랜트, R&D 시스템 또는 특수 유지 보수 수리와 같은 소량 프로젝트의 경우, 올바른 조건에서 판도를 바꿀 수 있지만, 그렇지 않은 경우도 있습니다.

다음은 적합한 경우를 결정하기 위한 실용적인 프레임워크입니다.

인코넬 피팅에 대한 AM의 핵심 장점

1. 획기적인 설계 자유도 및 부품 통합:

   • 문제점: 전통적인 피팅은 가공 및 주조의 제약에 의해 제한됩니다. 여러 개의 각진 포트가 있는 복잡한 매니폴드는 여러 개의 맞춤형 주조 부품, 용접 조립품 또는 지나치게 비싼 5축 가공이 필요할 수 있습니다.

   • AM 솔루션: 내부 채널, 최적화된 유로 및 통합된 장착 지점이 있는 단일 모놀리식 인코넬 부품을 설계하고 인쇄할 수 있습니다. 이를 통해 여러 부품을 하나로 통합하여 누출 경로(용접)를 제거하고 설치를 단순화할 수 있습니다.

2. 복잡한 부품의 리드 타임 대폭 단축:

   • 문제점: 맞춤형 인코넬 625 주조 또는 단조품을 조달하는 데는 특히 비표준 크기의 경우 20~40주의 리드 타임이 소요될 수 있습니다.

   • AM 솔루션: 디지털 파일이 준비되면 부품을 인쇄하고 후처리하여 2~4주만에 배송할 수 있습니다. 이는 긴급 프로젝트 및 신속한 프로토타입 제작에 가장 강력한 장점입니다.

3. 구식 또는 비표준 부품에 대한 주문형 생산:

   • 문제점: 소량의 특수 피팅 재고를 유지하는 것은 비용이 많이 듭니다. 레거시 시스템에 구식 피팅이 필요한 경우, 리버스 엔지니어링 및 전통적인 제조는 종종 지나치게 비쌉니다.

   • AM 솔루션: 기존 부품의 3D 스캔 또는 CAD 모델에서 새 부품을 생성하여 값비싼 툴링이나 최소 주문 수량 없이 동일한 교체를 제공할 수 있습니다.

주요 과제 및 제한 사항

1. 높은 단위 비용:

   • AM은 툴링 비용을 절감하지만, 인코넬 분말, 기계 시간 및 광범위한 후처리 비용이 높습니다. 단순한 모양(표준 엘보)의 경우, 전통적인 피팅이 거의 항상 더 저렴합니다. AM의 가치는 복잡성에 있으며, 상품에는 없습니다.

2. 후처리 및 인증의 중요성:

   • "인쇄된 그대로"의 부품은 서비스에 적합하지 않습니다. 다음이 필요합니다.

     • 응력 완화: 내부 응력을 완화하기 위한 열처리.

     • 열간 정수압 성형(HIP): 중요한 서비스에 필수적인 경우가 많으며, HIP는 내부 미세 기공을 닫아 밀도와 기계적 특성을 향상시킵니다.

     • 표면 마감: 인쇄된 그대로의 표면은 거칠고 부식의 핵이 될 수 있습니다. 습윤 표면에는 가공 또는 전해 연마가 필요한 경우가 많습니다.

   • 인증은 필수입니다. 재료 인증서와 기계적 테스트를 위한 동일한 빌드 로트의 증인 쿠폰을 포함한 전체 문서 세트를 받아야 합니다.

3. 이방성 재료 특성:

   • AM 부품의 기계적 강도는 빌드 방향에 따라 약간 다를 수 있습니다. 평판이 좋은 AM 공급업체는 이를 이해하고 의도된 서비스 부하에 대한 특성을 최적화하기 위해 빌드 챔버에서 부품의 방향을 설계합니다.

의사 결정 매트릭스: AM을 사용할 시기

이 체크리스트를 사용하여 프로젝트를 평가하십시오.

✅ 예, 프로젝트가 다음 기준 중 하나 이상을 충족하는 경우 AM을 고려하십시오.

• 극도의 복잡성: 피팅에 다른 방법으로는 만들 수 없는 내부 형상(예: 컨포멀 냉각 채널, 통합 압력 탭)이 있습니다.

• 긴급한 필요성 및 긴 전통적인 리드 타임: 공장 가동 중단이 30주의 전통적인 리드 타임이 있는 부품에 달려 있습니다. AM은 막대한 가동 중단 비용을 피하기 위한 유일한 실행 가능한 옵션일 수 있습니다.

• 부품 통합 기회: 복잡한 다중 부품 용접 조립품을 단일 누출 방지 인쇄 부품으로 교체하여 더 높은 단위 비용을 줄어든 인건비 및 검사로 정당화할 수 있습니다.

• 프로토타입 제작 및 설계 반복: 전체 규모 생산을 위한 최종 설계를 확정하기 전에 복잡한 매니폴드의 여러 버전을 신속하게 테스트해야 합니다.

❌ 아니요, 프로젝트가 다음과 같은 경우 전통적인 방법을 고수하십시오.

• 단순한 형상: 표준 엘보, 티 또는 리듀서가 필요합니다. 단조 또는 주조 피팅이 더 저렴하고 빠르며 알려진 표준(예: ASME B16.9)에 따라 인증됩니다.

• 대량 생산: 전통적인 제조의 규모의 경제는 대량의 부품당 비용에서 항상 AM을 능가합니다.

• 인증 부족: AM 공급업체가 프로젝트의 ASME 또는 PED 요구 사항을 충족하는 추적 가능한 재료 인증, PMI 및 전체 품질 문서를 제공할 수 없습니다.

• AM 프로세스의 불확실성: 산업 응용 분야에 대한 고품질 니켈 합금을 전문으로 하는 입증되고 평판이 좋은 AM 제조업체와 함께 작업하지 않습니다.

AM 인코넬 피팅을 위한 실용적인 소싱 체크리스트

진행하기로 결정한 경우, 프로세스를 엄격하게 관리하십시오.

1. 구매만 하지 말고 파트너십을 맺으십시오: 산업 응용 분야에 대한 인코넬 분야에서 입증된 실적을 가진 AM 공급업체를 선택하십시오. 항공 우주 프로토타입뿐만 아니라 품질 시스템을 감사하십시오.

2. 부품을 공동 설계하십시오: 엔지니어를 조기에 참여시키십시오. 인쇄에 대한 최적의 방향, 지원 구조 배치 및 후처리를 최소화하는 설계 기능에 대해 조언할 수 있습니다.

3. 요구 사항을 명시적으로 지정하십시오:

   • 재료: 인코넬 625, 718 등, 분말 로트 추적 가능성 포함.

   • 후처리: HIP를 요구하고 습윤 표면에 대한 최종 표면 마감(예: Ra 값)을 지정합니다.

   • 테스트 및 인증: 분말에 대한 MTR, 최종 부품에 대한 PMI 및 증인 쿠폰의 기계적 테스트 보고서를 요구합니다.

4. 전체 프로세스에 대한 예산을 책정하십시오: 단위 가격에는 인쇄, 후처리, HIP, 마감 및 인증이 포함되어야 함을 기억하십시오.

결론: 특정 문제에 대한 전략적 도구

적층 제조 인코넬 피팅은 전통적인 부품을 대체하는 것이 아닙니다. 특정 문제에 대한 특수 솔루션입니다.

소량 프로젝트의 경우, AM은 툴링 기반 비용에서 복잡성 기반 비용으로 경제적 패러다임을 전환합니다. 극도의 복잡성, 긴급한 일정 및 레거시 부품과 관련된 문제를 해결하는 고유한 기능을 제공합니다. 강점과 한계를 이해함으로써, 한때 극복할 수 없다고 여겨졌던 프로젝트의 장애물을 극복하기 위해 이 첨단 기술을 전략적으로 배포할 수 있습니다.

중요한 공정 응용 분야에서 적층 제조 부품을 사용한 적이 있습니까? 그 사용을 정당화한 주요 요인은 무엇이었습니까? 아래에 여러분의 이야기를 공유하십시오.