• 대한치과보철학회지
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• 제59권2호
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• pp.248-260
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• 2021

코발트-크롬 합금은 다양한 치과보철물 제작에 이용되고 있고, 다른 합금에 비해 저렴한 가격과 우수한 기계적 특성이 장점이다. 최근, 기존 제작 방식의 단점을 극복하기 위해 적층제조 방식인 선택적 레이저 용융 방법이 보철물 제작에 이용되고 있다. 선택적 레이저 용융 방법의 공정 중 급속 가열과 냉각 과정은 제작된 합금의 미세구조와 결정립을 미세화하고, 기포를 감소시켜 기존 제작 방식에 의한 합금에 비해 기계적 특성을 향상시킨다. 반면, 적층과 급속 가열 및 냉각은 다량의 잔류응력 축적을 초래하는데, 추후 기계적 특성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 잔류응력을 제거하기 위해 주로 열처리를 시행하고, 회복과 재결정화에 의한 잔류응력의 감소뿐만 아니라 상변태, 석출물 및 미세구조의 균질화가 동반되어 기계적 특성의 복잡한 변화가 나타난다. 본 문헌고찰에서 코발트-크롬 합금의 제작 방식 비교 및 선택적 레이저 용융 방법으로 제작된 합금의 특징에 대해 알아보고자 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제23권3호
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• pp.195-203
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• 2020

Selective laser melting(SLM) is one of the powder bed fusion(PBF) processes, which enables quicker production of nearly fully dense metal parts with a complex geometry at a moderate cost. However, the process still lacks knowledge and the experimental evaluation of possible process parameter sets is costly. Thus, this study presents a finite element analysis model of the SLM process to predict the melt pool characteristics. The physical phenomena including the phase transformation and the degree of consolidation are considered in the model with the effective method to model the volume shrinkage and the evaporated material removal. The proposed model is used to predict the melt pool dimensions and validated with the experimental results from single track scanning process of Ti-6Al-4V. The analysis result agrees with the measured data with a reasonable accuracy and the result is then used to evaluated each of the process parameter set.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권8호
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• pp.42-51
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• 2021

Investigations of process parameters are essential when fabricating high-quality parts using additive manufacturing. This study investigates the change in the mechanical characteristics of a SUS316L specimen fabricated using selective laser melting based on the energy density and bead overlap ratio. The SUS316L powder particles were spherical and 35 ㎛ in size. Single-bead and hexahedral shape deposition experiments were performed sequentially. A single bead experiment was performed to obtain the bead overlap ratios for different laser parameters utilizing laser power and scan speed as experimental parameters. A hexahedral shape deposition experiment was also performed to observe the difference in mechanical properties, such as the internal porosity, surface roughness, and hardness, based on the energy density and bead overlap ratio of the three-dimensional printed part. Laser power, scan speed, overlap ratio, and layer thickness were chosen as parameters for the hexahedral shape deposition experiment. Accordingly, the energy density applied for three-dimensional printing, and the experimental parameters were calculated, and the energy density and bead overlap ratio for fabricating parts with good properties have been suggested.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.115-119
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• 2020

선택적 레이저 용융 (SLM, Selective Laser Melting) 기술은 미세한 금속 분말 위에 레이저를 조사하여 특정 영역의 융착을 진행하고 이 과정을 반복적으로 진행함으로써 최종적으로 3차원 형태의 구조물을 제작하는 최신의 적층 공정 기술이다. 적층 공정 기술 특성상 레이저에 의한 금속 소재의 용융 현상은 레이저의 조사 방향과 적층 방향 등 공정 조건에 의해 방향성을 가지게 되며 이로 인해 구조물 내에서 금속 소재 조성은 불균일 특성을 보인다. 본 연구에서는 SLM 기술을 적용하여 알루미늄 (AlSi10Mg) 시편을 제작하고 시편 내부의 소재 조성 특성을 분석하였다. 시편은 적층 제작 방향을 기준으로 0°, 45°, 90°로 구분하여 실린더 형태로 제작하였으며 시편 평면의 표면 형상을 광학적으로 분석하였다. 그리고 레이저 조사로 생성되는 시편 내부의 멜팅풀 형상을 대상으로 하여 멜팅풀 내부와 경계면에 대해 각각 TEM 분석을 수행하였다. 분석 결과로부터 멜팅풀 내부와 경계면의 미세 셀 구조의 차이를 확인하였고, Si 의 조성 비율이 셀의 경계면에서 더 높게 보임을 확인하였다.

• 소성∙가공
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• 제19권8호
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• pp.517-522
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• 2010

Selective laser melting (SLM) is emerged as a new manufacturing technique to directly fabricate precise parts using metallic materials. The final characteristics of a component fabricated through the SLM process are strongly dependent upon various parameters such as laser power, scan rate and pulse duration, etc. This paper, therefore, focuses on the dimensional characteristics of melted $20{\mu}m$ Fe-Cr-Ni powder by fiber laser for the selective laser melting process. With energy density decrease, the height and depth were decreased. Although the conditions are of the same energy density, the shape is different by laser power and scan rate. The shapes at various laser parameters were divided into 3 groups based on depth over height. The smooth regular shape is obtained under the conditions of $50{\mu}m$ of powder height and $15-20{\mu}s$ of pulse duration. And the laser power influenced the variation of shape more significantly than the scan rate.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.25-31
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• 2018

선택적 레이저 용융 (Selective Laser Melting) 기법은 금속 소재를 다루는 대표적인 3D 프린팅 기법중의 하나이다. SLM 기법으로 제작되는 구조물의 특성을 좌우하는 주요 제작 인자로는 구조물의 적층 제작 방향, 레이저 파워, 레이저 스캔 스피드 및 스캔 간격 등을 고려할 수 있다. 이번 연구에서는 AlSi10Mg 합금을 대상 소재로 하여, 인장 시편의 제작 방향, 레이저 스캔 스피드 및 스캔 간격을 변수로 하여, 인장특성 결과를 비교 분석하였다. 인장특성으로는 항복 응력, 인장강도 및 연신율을 고려하였다. 시험결과로부터, 인장 시편의 제작 방향 기준으로 0도, 45도, 90도 순서로 항복 응력 값이 낮아짐을 확인하였다. 레이저 스캔 스피드 기준으로는 1870mm/min에서 가장 큰 항복 응력값을 보였으며, 스캔 스피드가 낮아질수록 항복 응력 크기도 줄어들었다. 레이저 스캔 간격 기준으로, 그 크기가 증가할수록 항복 응력값은 증가하지만, 다른 시험 기준에 비해 그 변화폭은 가장 적었다. 인장강도 및 연신율은 시험조건에 따른 명확한 경향성을 파악하기 어려웠다.

• 한국분말재료학회지
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• 제29권1호
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• pp.1-7
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• 2022

This study investigates the effect of process stopping and restarting on the microstructure and local nanoindentation properties of 316L stainless steel manufactured via selective laser melting (SLM). We find that stopping the SLM process midway, exposing the substrate to air having an oxygen concentration of 22% or more for 12 h, and subsequently restarting the process, makes little difference to the density of the restarted area (~ 99.8%) as compared to the previously melted area of the substrate below. While the microstructure and pore distribution near the stop/restart area changes, this modified process does not induce the development of unusual features, such as an inhomogeneous microstructure or irregular pore distribution in the substrate. An analysis of the stiffness and hardness values of the nano-indented steel also reveals very little change at the joint of the stop/restart area. Further, we discuss the possible and effective follow-up actions of stopping and subsequently restarting the SLM process.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권5호
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• pp.217-221
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• 2018

Selective laser melting(SLM)은 적층 제조 방법 중 하나로서, 분말을 선택적으로 용융하여 기능적이고, 복잡한 형상을 즉각적으로 제작 가능하다는 장점이 있다. Ti-6Al-4V 합금의 경우 높은 융점과 산화문제로 인하여 SLM 공정도입에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 SLM 장비를 사용하여 Ti-6Al-4V 파트를 성공적으로 적층하였으며 스캔속도, 레이저 파워의 변수를 조절하여 적층 가능 조건을 도출하였다. 또한 적층 된 Ti-6Al-4V 파트의 형상 정밀도, 면밀도 및 기계적특성 평가를 통하여 일반적으로 사용되는 공정조건(스캔 속도 200~700 mm/s)으로 제작된 제작품 물성치와 비교를 통해 Ti-6Al-4V 합금의 고속 적층 영역에서의 최적 공정을 확립하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권4호
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• pp.301-309
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• 2021

In this study, an AISI 316 L alloy was manufactured using a selective laser melting (SLM) process. The tensile and impact toughness properties of the SLM AISI 316 L alloy were examined. In addition, stress relieving heat treatment (650℃ / 2 h) was performed on the as-built SLM alloy to investigate the effects of heat treatment on the mechanical properties. In the as-built SLM AISI 316 L alloy, cellular dendrite and molten pool structures were observed. Although the molten pool did not disappear following heat treatment, EBSD KAM analytical results confirmed that the fractions of the low- and high-angle boundaries decreased and increased, respectively. As the heat treatment was performed, the yield strength decreased, but the tensile strength and elongation increased only slightly. Impact toughness results revealed that the impact energy increased by 33.5% when heat treatment was applied. The deformation behavior of the SLM AISI 316 L alloy was also examined in relation to the microstructure through analyses of the tensile and impact fracture surfaces.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.210-215
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• 2017

In this study, STS316L powders prepared by gas atomization are used to manufacture bulk structures with dimensions of $10{\times}10{\times}10mm^3$ using selective laser melting (SLM). The microstructures and hardness of the fabricated 316L stainless steel has been investigated with the laser beam overlap varied from 10% to 70%. The microstructures of the fabricated STS316L samples show a decrease in the balling and satellite of powders introducing defect in the bulk samples and the porosity caused by the gap between the molten metal pools disappearing as the overlap ratio increases, whereas a low overlap ratio results in significant balling and a large amount of isolated powders due to the increased gap between the melt pools. Furthermore, the highest value in Vickers hardness is obtained for the sample fabricated by 30% overlapped laser beams. These results show that the overlap ratio of laser beams in the SLM process should be considered as an important process parameter.