1. 서 론
2. 금속 DED 3D 프린팅 기술 주철 보수 및 유지 적용 동향
3. 금속 적층 분말 주철 부품 유지 및 보수 적용 사례
3.1 Ni계 합금
Fig. 1

Table 1
Fig. 2

Fig. 3

3.2 Fe계 합금
Table 2
Fig. 4

Fig. 5

3.3 경사 기능 재료
Table 3
Fig. 6

Fig. 7

4. 결 론
1) 아크 용접 공정 대비 LAM-DED 공정은 상대적으로 적은 입열량과 빠른 응고 속도에 의해 미세한 탄화물 (MxCy)을 수지상정 사이에 석출된 응고조직에 의해 건전한 모재/적층부의 결합층을 갖는 이종소재 보수품을 제작할수 있었고 표면경도를 향상시켰다. 이런 적층부의 석출경화 거동은 주철 부품의 내마모성을 향상 시키는 결과를 가져왔다.
2) 주철과 적층소재 사이에 소재의 결합력을 향상 시키고 급격한 특성 변화가 아닌 단계적인 합금 조성 변화와 특성변화를 줄 수 있는 제3의 분말 소재를 적용하는 경사소재 적층 기법을 적용했다. NiCu, Fe-3 6Ni, Ni-Cr 분말 소재를 버퍼층(Buffer layer) 으로 적층하여 적층부와 모재부에서 발생하는 수축변형에 의한 잔류응력을 감소 시킬수 있고, 탄소 확산을 방지해서 백선의 발생을 최소화할 수 있는 공정으로 확인됐다. 또한 주조과정에서 발생하는 주철 내부 분포된 미세기공 속에 포함된 다량의 산소가 공정 중에 CO 가스를 발생시키고 레이저 공정의 빠른 응고속도에 의해 생성될수 있는 적층부 내부의 미세 기공을 제어 할 수 있었다.
3) Ni계 합금 superalloy의 소재가 주로 보수 적층소재로 사용됐고, FCC 원자 구조에 의해 크리프 성장 속도가 느리며 고온에서의 제한적인 상변태 거동을 보이는 γ-Ni 기지상을 갖는 특성을 보인다. Ni계 superalloy는 최적의 LAM-DED 공정조건으로 레이저 클래딩 시 모재와 접합부에서는 γ-Ni 또는 γ-FeNi 가 우세한 상변화 거동을 보였고, 이런 특성은 조직변화에 의한 내부응력이 적어 적층균열 발생을 줄일수 있다는 결론을 도출했다.
4) LAM-DED 공정에 탄소 용해도가 낮은 Ni과 같은 금속기지 합금을 모재/적층 사이의 삽입소재로 사용한 경사기능소재 적층 적용시 모재/적층 혼합부의 탄소 확산이 제어됐고 금속간 화합물과 마르텐사이트와 같은 냉금조직 생성을 방지할 수 있었다 더불어 구상흑연주철의 열 영향부를 최소화해 열변형과 응력에 의한 균열을 최소화했다.
5) Laser 기반 DED 공정을 적용하여 주철 부품 보수 및 유지를 위한 분말 적층공정에서는 모재와 적층소재의 소재 적합성도 중요하지만 장비의 차이와 공정변수 제어에 의한 부품의 품질의 차이가 발생한다. 모재의 영향을 최소화 할 수 있게 입열량을 가능한 적게 하고 조직 생성을 제어할 수 있는 예열 또는 항온 시스템 적용시 적층부에 가해지는 열충격이 완화되고 균열이 발생하지 않은 건전한 주철 보수품을 제작 할 수 있을 것이다.