• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권10호
• /
• pp.136-142
• /
• 2018

3D 프린팅 공법으로 알려진 적층 공정 기술은 지속적인 소재 개발을 바탕으로 모형 제작부터 상용화 부품 제작까지 활용도를 확장하고 있다. 최근 들어 고강도 엔지니어링 플라스틱 소재 중의 하나인 polyamide (폴리아미드) 계열의 고분자를 활용하여 경량화 및 고강도의 부품을 제작하는 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이번 연구에서는 polyamide 12 (PA12) 소재를 대상으로 Izod 충격 특성을 분석하였다. 시편 제작을 위해 기계적 특성이 우수한 선택적 레이저 소결 (Selective Laser Sintering) 공정 방식을 적용하였으며, PA12 및 글라스 비드 (glass bead) 보강 PA12 소재로 구분하여 제작하였다. 시편은 제작 플랫폼 상의 제작방향 별로 구분하였으며, 각 시험편을 $-25^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $60^{\circ}C$의 시험온도 환경에서 Izod 테스트를 진행하였다. 그 결과로, 각 PA12 및 글라스 비드 보강 PA12의 충격강도 값은, $25^{\circ}C$시험온도에서 제작방향이 수직인 경우 평행 시편 대비하여 48.8% 및 16.3%의 충격강도 값 저하를, 시험 온도에 따른 영향으로는 평행 시편을 기준으로 $60^{\circ}C$의 충격강도 값이 $-25^{\circ}C$ 대비하여 46.5% 및 20.4% 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권11호
• /
• pp.319-325
• /
• 2018

3D 프린팅 (적층 공정) 기술은 소재와 공정기술의 지속적인 연구개발을 토대로 초기 모형 제작 활용으로부터 현재는 산업현장의 양산형 부품 제작까지 그 쓰임새가 확대되고 있다. 3D 프린팅의 대표적인 고분자 소재로서 고강도 엔지니어링 플라스틱의 하나인 polyamide (폴리아미드) 계열의 소재는 제품의 경량화 및 내구성의 장점으로 자동차용 부품 제작에 주로 활용된다. 이번 연구에서는 적층기법 중 제작품의 물성이 우수한 선택적 레이저 소결 기법 (Selective Laser Sintering)을 적용하여 polyamide 12 (PA12) 및 글라스 비드 (glass bead) 보강 PA12 소재 2가지를 대상으로 시편을 제작하고 온도에 따른 굴곡특성을 분석하였다. 작업 플랫폼 기준으로 $0^{\circ}$, $45^{\circ}$, $90^{\circ}$ 방향으로 각 시편을 제작 후, $-25^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $60^{\circ}C$ 등 3개 시험온도 환경에서 굴곡 테스트를 진행하였다. 그 결과로, PA12 는 $-25^{\circ}C$ 에서 $90^{\circ}$ 제작 방향이, $25^{\circ}C$ 와 $60^{\circ}C$에서는 $0^{\circ}$ 제작방향이 최대 굴곡강도를 가졌다. 글라스비드 보강 PA12는 제작방향이 $0^{\circ}$인 겨우 모든 시험온도에서 최대 굴곡강도 값을 보였다. 두 소재의 서로 다른 굴곡강도 변화 경향은 굴곡시험시 발생하는 응력 종류에 따라 적층 레이어 평면 방향에 의한 영향이 서로 다르기 때문으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권11호
• /
• pp.217-223
• /
• 2019

복합 형상 부품 제작 및 제작 공정의 일체화 장점으로 3D 프린팅 기술의 적용 분야가 확대되고 있으며, 지속적인 연구 개발에 의해 다양한 기술방안들이 등장하고 있다. 대표적인 기술로는 파우더 형태의 소재 위에 레이저를 조사함으로써 원하는 영역을 소결 및 적층 제작하는 방식의 SLS 기술이 있으며, 고성능의 엔지니어링 플라스틱을 활용하여 실제 사용할 수 있는 부품을 제작하는 사례가 늘어나고 있다. 본 연구에서는 활용도가 높은 고분자 소재인 폴리아미드 12 소재 및 글라스 비드가 보강된 폴리아미드 12 소재를 대상으로 인장시편을 제작하여 시편 제작 방향 및 인장 시험 온도에 따른 특성 결과를 비교 분석하였다. 시편 제작방향은 작업 평면 기준으로 0°, 45°, 90° 로 구분하였으며, 인장시험온도는 -25℃, 25℃, 60℃로 조건을 구분하였다. 시험 결과로부터 제작 방향이 90°에 가까울수록 두 소재 모두 탄성률의 미세한 감소를 보였으며, 인장강도는 PA12보다 글라스 비드 보강 PA12가 제작방향에 대한 의존성을 명확하게 보였다. 또한 시험 온도 증가에 따라 탄성률 및 인장강도의 저하를 확인할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.521-527
• /
• 1997

직경 6-7 mm, 길이 20-25 mm인 루비 단결정을 자체 제작한 FZHY1을 이용하여 xenon-arc type floating zone법으로 성장시켰다. 결정성장을 위한 하소 및 소결조건에 대해 조사했으며, 성장시에 성장속도와 회전속도 및 냉각속도를 제어 함으로써 최적 성장조건을 확립하였다. 측정한 투과율 데이터에서 $Cr^{3+}$의 available energy를 계산하였고, Laue 사진으로부터 결정의 성장방향이 [1010]방향임을 확인하였다. 성장된 결정의 wafer의 굴절율은 1.714, ${\Delta} n \le 0.003 으로써 광학적으로 균일하였다. 이 결정들은 693 nm의 파장과 중간상태의 에너지준위를 갖는 레이저 재료로 사용될 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.1299-1302
• /
• 2004

A real object duplication system (RODS), including three dimensional (3D) scanner and solid freeform fabrication system (SFFS), is a device to make three-dimensional objects directly from the drawing or photo data. A Selective Multi-Laser Sintering (SMLS) process designed in this paper is by which computer images received using 3D scanner are built up from polymer powder on building room of large size using dual laser at industrial type SFF system. Using the process can rapidly produce real object duplication components of industrial type such as cylinder, engine block, chassis of automobile, etc. In this paper, the industrial type SFF system using SMLS process is manufactured and the system is satisfied with high precision and high speed processing technique. To research characteristics of each part for theindustrial type SFF system, a structure and thermal analysis and test of each part is carried out. Also, to achievement of high performance for industrial type SFF system, design and fabrication for the structure, heater, nitrogen supply, laser and control part are carried out.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.183-190
• /
• 2006

Digital 3D Real Object Duplication System (RODS) consists of 3D Scanner and Solid Freeform Fabrication System (SFFS). It is a device to make three-dimensional objects directly from the drawing or the scanning data. In this research, we developed an office type SFFS based on Three Dimensional Printing Process and an industrial SFFS using Dual Laser. An office type SFFS applied sliding mode control with sliding perturbation observer (SMCSPO) algorithm for control of this system. And we measured process variables about droplet diameter measurement and powder bed formation etc. through experiments. In case of industrial type SFFS, in order to develop more elaborate and speedy system for large objects than existing SLS process, this study applies a new Selective Dual-Laser Sintering (SDLS) process and 3-axis Dynamic Focusing Scanner for scanning large area instead of the existing f lens. In this process, the temperature has a great influence on sintering of the polymer. Also the laser parameters are considered like that laser beam power, scan speed, and scan spacing. Now, this study is in progress to evaluate the effect of experimental parameters on the sintering process.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제21권3호
• /
• pp.58-67
• /
• 2003

In this study, the formation mechanism of discontinuities in the laser fusion zone of diamond saw blade was investigated. $CO_2$ laser weldings were conducted along the butt between Fe base sintered tip and carbon steel shank with sets of variable welding parameters. The effect of heat input on irregular humps, outer cavity, inner cavity and bond strengh was evaluated. The optimum heat input to have a proper humps was in the range of 10.4~$17.6kJm_{-1}$. With increasing heat input, both outer and inner cavities were reduced. The outer cavity was caused by insufficient refill of keyhole, while inner cavity was caused by trapping of bubble in molten metal. The bubble came from sintered tip and intensive vaporization at bottom tip of the keyhole. A gas formation and low melting point element vaporization were not occurred during welding. We could not find any relationship between bond strength and amount of discontinuities. Because the fracture were occurred in not only sintered tip but also carbon steel shank due to hardness distributions.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.135-139
• /
• 2015

We present a fine patterning method of conductive lines on polyimide (PI) and glass substrates using silver (Ag) nanoparticles based on laser scanning. Controlled laser irradiation can realize selective sintering of conductive ink without damaging the substrate. Thus, this technique easily creates fine patterns on heat-sensitive substrates such as flexible plastics. The selective laser sintering of Ag nanoparticles was managed by optimizing the conditions for the laser scan velocity (1.0-20 mm/s) and power (10-150 mW) in order to achieve a small gap size, high electrical conductivity, and fine roughness. The fabricated electrodes had a minimum channel length of $5{\mu}m$ and conductivity of $4.2{\times}10^5S/cm$ (bulk Ag has a conductivity of $6.3{\times}10^5S/cm$) on the PI substrate. This method was used to successfully fabricate an organic field effect transistor with a poly(3-hexylthiophene) channel.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제17권7호
• /
• pp.124-131
• /
• 2000

Rapid Prototyping(RP) models are no longer used only for design verification. Currently, parts built utilizing layer manufacturing technology can be employed as functional prototypes and as patterns or tools for different manufacturing processes such as vacuum casting, investment casting, injection molding, precise casting and sand casting. This trend of Rapid Prototyping application meets the requirement of concurrent engineering and its range covers a more spreaded area. The aim of this paper is saving the manufacturing lead time and cost of plastic parts having hollow space shapes used by prototype-car. Using rapid prototype patterns, made by the Selective Laser Sintering(SLS) technique, a new approach of manufacturing resin-based blow mold is discussed. It has a great potential fur making prototype-car parts with the batch size of under 200 parts, in case of rapid modification due to a subsequent design changes in developing stage. So, the process proposed in this research shows reduction of process time and manufacturing cost when compared with the conventional process such as a Zinc Alloy fur Stamping(ZAS) mold.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.516-524
• /
• 2012

Selective Laser Sintering(SLS) system consists of various element technologies. Main components of the system include a position control system, a speed control system of the roller, and nitrogen atmosphere furtherance for the powdered sintering. Other systems which make the core of the SLS system are build room and the feed room for powder epitaxial, a temperature control system, and a scan path generator for the laser. The powder material for laser sintering is necessary to produce prototypes in Solid Freeform Fabrication(SFF) based on SLS process. This powder material is sintered in powder room using $CO_2$ laser after spreading evenly using roller to reproduce mold via SFF. This study addresses an SFF system by using the SLS process which applies single laser system to enable manufacturing of 3D shape. And to evaluate applicability of the single laser system, experiments were conducted with optimal fabricating process.