A new rapid prototyping process, as a transfer type of Variable Lamination Manufacturing by using expandable polystyrene foam (VLM-ST), has been developed to reduce building time, apparatus cost including the introduction and the maintenance and additional post-processing. The objective of this study is to propose a VLM-ST process and to develop an apparatus for implementation of the process. Design criteria of the apparatus were defined and the techniques were proposed to satisfy the design criterion. In order to examine the efficiency and applicability of the developed process, various three-dimensional shapes, such as a world-cup logo, a knob shape and a character, Son-o-kong, were fabricated on the apparatus in which unit shape layer (USL) was generated to build up each layer.
The Direct Metal Prototyping(DMP), one of the rapid prototyping technologies, allows the manufacturing of three-dimensional metallic parts using metal powders directly from the CAD data. Laser power and scanning speed are the most important variables of the process. The objective of this study is to obtain the design data for laser power and scanning speed to bond metal powders effectively using the finite element method. To obtain the design values, a numerical analysis considering two-dimensional heat transfer during the sintering of metal powder layers of the process was performed. The laser beam has been modeled to have directionality in its heat flux distribution, i. e., in the scanning direction a Gaussian beam mode distribution has been assumed and in the thickness direction a square beam mode distribution. The three-dimensional irregular distribution of metal powders of the powder layer is idealized as two-dimensional distribution in which metal powders are located regularly and periodically on the plate. In this study the design values of laser power vs scanning speed have been obtained. Temperature distribution and temperature variation of the powder layers with respect to time have been predicted. The commputed dsign data will be useful in determining the initial conditions of the process.
Most companies use technologies such as stereolithography, selective laser sintering, and fused deposition modeling to make parts for such small consumer products as telephones, heads, and shoes. The largest part that the existing RP systems can make is only 600 mm in length. Because most RP systems build parts by depositing, solidifying, or sintering material point-by-point, making larger objects takes a long time. and in many cases, large objects won't fit the build size. A new effective thick-layered RP process. Transfer type Variable Lamination Manufacturing using expandable polystyrene foam (VLM-ST) has been developed with thick layers and sloped surfaces. In this paper, a scaledown model of F16 Fighter with the length of 800 mm is rapidly fabricated using the VLM-ST process. In order to build a CAD model of F16 larger than 600 mm in length, the approach in VLM-ST is to build larger parts in multiple sub-parts and then glue them together. The fabricated result shows that the VLM-ST process employing thick layers and sloped surfaces is adequate for creating the real-sized large objects in the diverse fields such as automobiles, electric home appliances, electronics. and etc.
RP techniques have inherent disadvantages caused by their working principles: stair-stepped surface of parts due to layer-by-layer stacking of layers, low build speed caused by line-by-line solidification to finish one layer, and post processing to improve surface finish, etc. The objective of this study is to propose a new RP technique, variable deposition manufacturing (VDM), which can make up for the disadvantages of the existing RP techniques, and to develop an apparatus to implement the technique. The proposed process can greatly reduce the building time and improve the surface finish of parts generated. The experiments are carried out to obtain the range of temperature of molten material to maintain its fluidity and to investigate the effect of gas cooling on the preservation of the slopes. Based on the results, some simple shapes such as a line-shape. an S-shape, and a circle-shape were fabricated from Ethylene Vinyl Acetatecopolymer (EVA). In order to examine the applicability of VDM to more general shapes, a tensile specimen and a yo-yo shape were manufactured by the proposed RP method using EVA material as the first trial approach. The present basic study has shown the possibility of a practicable utilization of the proposed VDM process to prototyping of a general three-dimensional shape.
A novel rapid prototyping (RP) process, an automated transfer type variable lamination manufacturing process (Automated VLM-ST) has been developed. In Automated VLM-ST, a vacuum chuck and linear moving system transfer the plate type material with two pilot holes to the rotation stage. A four-axis synchronized hotwire cutter cuts the material twice to generate Automated Unit Shape Layer (AUSL) with the desired width, side slopes, length, and two reference shapes in accordance with CAD data. Each AUSL is stacked on the stacking plate with two pilot pins using the pilot holes in AUSL and the pilot pins. Subsequently, adhesive is supplied to the top surface of the stacked AUSL by a bonding roller and pressure is simultaneously applied to the bottom surface of the stacked AUSL. Finally, three-dimensional shapes are rapidly fabricated. This paper describes the procedure for generating the cutting path data (AUSL data) f3r automated VLM-ST. The method for the generation of the Automated Unit Shape Layer (AUSL) in Automated VLM-ST was practically applied and fabricated for a various shapes.
PolyJet technology is an additive manufacturing (AM) technology commonly used for modeling, prototyping, and production applications. It is one of the techniques used for 3D printing. The PolyJet technique is a process that joins materials to fabricate a product from 3D CAD data in a layer-by-layer manner. The orientation of a layer can affect the mechanical properties of the product manufactured by the PolyJet technique because of its anisotropy. In this paper, tensile and shearing tests of specimens were developed with the PolyJet technique in order to study the mechanical properties according to the orientation of a layer. The mechanical properties of the specimens were determined on the basis of true stress-strain curves from tensile and shearing tests. In addition, the tensile and shearing tests were simulated under the same conditions as those of experiment, and the experiment and simulated results were compared. Through this study, the fracture criteria could be established.
본 연구에서는 인체 모사 조형물을 3차원 프린팅으로 출력한 사례를 보고하고자 하였다. 재료는 용융적층방식의 개인용 3차원 프린터 장비와 폴리락트산을 소재로 사용하였다. 3차원 인체 모사 조형물 출력은 모델링하는 단계, 평면화 작업과 G-code 변환 단계,출력변수 설정 단계, 3D 출력단계, 마지막으로 후처리 단계 순으로 진행하였으며, 학생들의 학습만족도(해부학인지도, 수업흥미도)를 리커트 5 점 척도로 조사하였다. 그 결과, 총 20가지의 3차원 인체 모사 조형물을 성공적으로 출력하였다. 총 출력소요시간은 11,691분(194시간 85분)이었으며 평균 출력소요시간은 584.55분(9시간 7분)이었다. 이에 소요된 필라멘트량은 총 2,390.2 g 이었으며 평균 119.51 g 이 소요되었다. 학습만족도의 해부학인지도는 평균 4.6 점, 수업흥미도는 평균 4.5 점으로 높은 것으로 나타났다. 앞으로 3차원 프린팅 기술은 영상해부학 교육의 학습효과를 높여줄 수 있으리라 기대한다.
컴퓨터에 의한 입체 형상 이용 기술의 발달로 3차원 CAD 데이타 형상의 제품을 2차원 형상의 층으로 연속적으로 적층 하는 입체인쇄(Stereolithography)기술개발이 활발하게 이뤄지고 있어 부품설계와 생산에 혁신을 예고하고 있으며, 이 같은 입체 인쇄 기술 중에서 특히, 특정 주파수의 빛에 의하여 경화되는 광 경화성수지(Photopolymer)에 레이저(Laser)를 주사하면 표면의 미소경화부만 경화되는 성질을 이용하여 소재를 경화시키는 광 조형법리 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 광조형법에 의한 모델성형시 레이저빔의 조사에 의하여 야기되는 광경화성 수지의 상변화에 의한 성형물의 수축 및 뒤틀림에 대한 연구를 수행하였다
쾌속조형기술은 설계형상의 확인, 시작품의 제작, 금속 및 세라믹 부품에의 응용, 동시공학, 의료, 마이크로 머신 둥 제조업 전반에 걸쳐서 많은 응용이 이루어지고 있다 여러 가지의 기술들이 개발되고 이를 응용한 장비들이 생산되어 보급됨으로써 이러한 적용분야들은 점차 확대되고 있다. 본 연구에서는 분말을 소결, 적층하여 원하는 형상을 만들어내는 SLS(Selective Laser Sintering) 장비를 개발하는데 있어서 레이저 경로의 제어를 통한 분말을 소결시키는 부분인 레이저 주사 시스템(laser scanning system)을 개발하고자 한다.(중략)
대부분의 금속 공예가들은 자신의 개념 속에 있는 조형언어를 표현하기 위하여 필요한 재료를 찾고 기법을 연구함으로써 작품을 제작해 왔다. 그 중에서도 금속 공예는 재료의 제한 된 색상을 극복하려고 여러 가지 기법을 바탕으로 금속 표면에 변화를 주어 조형적 장식성을 표현했으며 미적 가치를 높이려 노력하고 있다. 이러한 시점에 과거의 전통 기법에 머물지 않고 새로운 방법을 연구해 나가는 작업이 가치 있는 일이므로, 본 연구는 이러한 요건에 맞추어 재료, 도구, 미적 표현의 가능성을 제시하고자 하였다. 이에 본 연구는 전통 금속 공예 기법 가운데 모꾸메가네(Mokumegane)기법을 활용하여 기존에 사용해 왔던 금속재료와 현대의 합금 금속재료를 적층융접하여 금속 표면 색상 표현을 연구하였다. 또한 작업 종류에 따른 문양표현 기법을 제시하여 기계에서 찾아볼 수 없는 금속표면의 무늬를 연구하여 전통 기법의 계승을 발전시킴과 동시에 고급공예시장에 대한 객관적 대비에 대하여 모색하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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