• Title/Summary/Keyword: 형상 및 두께 최적화

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Identification and Optimization of Dominant Process Parameters Affecting Mechanical Properties of FDM 3D Printed Parts (압출적층조형 공정 기반 3D 프린팅 제품 기계적 특성의 지배적 공정인자 도출 및 최적화에 관한 연구)

  • Kim, Jung Sub;Jo, Nanhyeon;Nam, Jung Soo;Lee, Sang Won
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.41 no.7
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    • pp.607-612
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    • 2017
  • Recently, additive manufacturing (AM) technology, also known as 3D printing technology, has attracted attention as an innovative production method to fabricate functional components having complex shapes with saving materials. In particular, a fabrication of poly lactic acid (PLA) parts through a fused deposition modeling (FDM) technique has attracted much attention in the medical field. In this paper, an experimental study on the identification of dominant process parameters influencing mechanical properties of PLA parts fabricated by the FDM process is conducted, and their optimal values for maximizing the mechanical properties are obtained. Three process parameters are considered in this research, namely, layer thickness, a part orientation and in-fill. It is known that thin layer thickness, part orientation diagonal to the tension direction, and full in-fill are optimal conditions to maximize the mechanical properties.

Reduction of Melting Energy by Customized Charging of Press Scrap (생압고철의 맞춤형 장입을 통한 용해에너지 절감)

  • Lee, Sang-Hwan
    • Journal of Korea Foundry Society
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    • v.41 no.4
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    • pp.342-348
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    • 2021
  • Almost all ferrous foundries use press scrap as the main charge material. In this study, we tried to reduce the melting energy by optimizing the shape and size of press scrap. The experiment was conducted using 3t/h medium frequency induction melting furnaces at two foundries. In the case of the improved condition, customized press scrap was used for initial charging, and small press scrap was used for additional charging. The energy reduction effect of the improved condition was enhanced by reinforcing the cleaning process of the return scrap surface. The reduction ratios of the melting energy basic unit by the improved condition at the two foundries were almost the same (23.3 and 23.9%). The improved condition was very effective in both foundries with different basic unit levels. The reasons for energy reduction and the economic effects of the improved condition were described.

A Study on the Optimization of Anti-Jamming Trash Screen with Rake using by Response Surface Method (반응표면분석법을 이용한 제진기의 목메임 방지 개선 및 레이크 최적화)

  • Seon, Sang-Won;Yi, Won;Hong, Seok-Beom
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.21 no.3
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    • pp.230-236
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    • 2020
  • A trash screen is installed in front of the inflow channel of a drainage pumping station, sewage treatment plant, and a power plant to block floating contaminants. The bottleneck phenomenon, which decreases the water inflow, causes damage to the damper as a result of clogging in between the screen if string type obstacles are not removed. In this paper, the apron was removed, and the screen was expanded, to prevent breakage of the bottleneck phenomenon and string type obstacles. This was designed using an extended rake by adding an inner rake in between the screen interspace to remove the bottleneck phenomenon and string type obstacles. To design the inner rake that satisfies the allowable stresses of the existing damper rake, the experiment points were determined according to the experimental design method using the inner rake vertical length and the thickness of the reinforced section as parameters. The use of the ANSYS static structural module and statistical analysis tool R software gives the optimized shape according to the response surface method. The relative error between the response surface analysis results and the simulation results was 1.63% of the determined optimal design-point rake length of 210.2 mm and the reinforcement section thickness of 2 mm. Through empirical experiments, a test rake was constructed to the actual size, and approximately 97% of the bottleneck phenomenon and string type obstacles could be removed.

Determination of Feed System and Process Conditions for Injection Molding of Automotive Connector Part with Two Warpage Design Characteristics (두 개의 휨 설계특성을 갖는 자동차 커넥터 부품의 사출성형을 위한 피드 시스템 및 공정조건의 결정)

  • Yu, Man-Jun;Park, Jong-Cheon
    • Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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    • v.20 no.12
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    • pp.36-43
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    • 2021
  • In this study, the optimal feed system and process conditions that can simultaneously minimize each warpage occurring in the two shape features of the 2P Header HSG, a connector part for automobiles, were determined through injection molding simulation analysis. First, we defined each warping deformation of the two features geometrically and quantified them approximately using the injection molding simulation data. For design optimization, a full factorial experiment was conducted considering the feed system, resin temperature, and packing pressure as design variables, and a follow-up experiment was conducted based on the analysis of the average warpage. In this study, an optimal design was generated considering both the warpage result and resin-saving effect. In the optimal design, the warpages of the two shape features were predicted to be 0.18 and 0.29 mm, and these warpages were found to meet the allowable limit of warpage, which is 0.3 mm, for part assembly.

The Multi-legged Small Sized Robot Drive using Piezoelectric Benders (압전벤더를 이용한 소형 다족 로봇 구동원)

  • Park, Jong-man;Kim, Young-hyun;Jeong, Won-chan;Ryu, Jeong-min
    • Journal of Advanced Navigation Technology
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    • v.24 no.5
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    • pp.444-449
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    • 2020
  • I proposed small ambulatory robot actuators using piezoelectric benders. In order to make the motion of the biomimetic robot legs similar to the movements of the cockroaches or similar insects, two pairs of legs in the diagonal direction in the four leg structures are required to make the same movement. And elliptical displacement is realized by taking into account horizontal and vertical displacement of multimode oscillations and driving them by electrical signals with differences step by step, for example of 90° the T-shaped robot actuator showed wide range of speed (From 2 mm/sec. up to 266 mm/sec.) and ability of transportation (up to 10 g with 50 mm/s). Locomotive performance of the robot was competitive to the preceding robots, and moreover, the modular type actuators of a segmented myriapods robot could be added and removed for different tasks or performances.

The Study of the Geometric Structure Optimization for the Stereo X-ray Inspection System Using the Calibration (Calibration을 통한 스테레오 X-ray 검색장치의 기하구조 최적화 연구)

  • Hwang, Young-Gwan;Lee, Nam-Ho;Lee, Seung-Min;Park, Jong-Won
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.11 no.9
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    • pp.3422-3427
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    • 2010
  • In this paper, we presents a sensor calibration technique using stereo X-ray images to provide efficient inspection of fast moving cargo objects. Stereo X-ray scanned images are acquired from a specially designed equipment which consists of a X-ray source, dual-linear array detector, and a conveyor system. Dual detector is installed so that rectified stereo X-ray images of objects are acquired. Using the stereo X-ray images, we carry out a sensor calibration to find the correspondences between the images and reconstruct 3-D shapes of real objects. Using the Image acquired from the stereo detectors with varying distances, we calculated the GCP(ground control point)of the image. And we figure out the error by comparing calculated GCP and GCP of the real object. The experimental results show the proposed technique can enhance the accuracy of stereo matching and give more efficient visualization for cargo inspection image.

A Complementary Analysis for the Structural Safety Evaluation of the Spent Nuclear Fuel Disposal Canister for the Canadian Deuterium and Uranium Reactor (중수로(CANDU)용 고준위폐기물 처분용기의 구조적 안전성 평가 보완 해석)

  • Kwon, Young-Joo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.22 no.5
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    • pp.381-390
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    • 2009
  • In this paper, a complementary analysis for the structural safety evaluation of the spent nuclear fuel disposal canister developed for the Canadian Deuterium and Uranium(CANDU) reactor for about 10,000 years long term deposition at a 500m deep granitic bedrock repository has been performed. However this developed structural model of the spent nuclear fuel disposal canister which has 33 spent nuclear fuel baskets and whose diameter is 122cm is too heavy to handle without any structural safety problem. Hence a lighter structural model of the spent nuclear fuel disposal canister which is easy to handle has been required to develop very much. There are two methods to reduce the weight of the CANDU canister model. The one is to alleviate severe design conditions such as external loads and safety factor. The other is to optimize the cross section shape of the canister by reducing the spent nuclear fuel basket number. Hence, in this paper a complementary analysis to alleviate such severe design conditions is carried out and simultaneously structural analyses to optimize the cross section shape of the canister by reducing the spent nuclear fuel basket number below 33 are carried out by varying the external load and the canister diameter for the reduction of the canister weight. The complementary analysis results show that the diameter of canister can be shortened below 122cm to reduce the weight of the spent nuclear fuel disposal canister.

Flexible 의료 영상 센서로 적용하기 위한 Flexible ITO substrate의 가스분압 특성 및 Bending의 전기적 특성 연구

  • Gang, Jin-Ho;Hong, Ju-Yeon;Kim, Dae-Guk;O, Gyeong-Min;Heo, Seung-Uk;Nam, Sang-Hui
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.08a
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    • pp.185-185
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    • 2013
  • 최근 의료 영상 센서는 급속도로 발전을 이룩하여 미세 병변의 위치와 그 크기를 진단하는 데에 많은 이용이 되고 있다. 하지만 기존 flat panel형태의 의료영상 센서는 인체의 굴곡으로 인한 영상 왜곡으로 발전의 한계에 이르고 있는 실정이다. 이 영상 왜곡으로 인한 오진은 환자에게 불필요한 피폭, 수술적 요법, 약물치료 등 환자에게 치명적인 의료사고를 일으킬 수 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 flexible substrate을 이용한 투명전극들이 의료영상 센서로서의 적용을 연구 되어 졌다. IZO, ITO, FTO 등의 투명전극들 중 Indium Tin Oxide(ITO)는 다른 전극에 비해 높은 투명도와 낮은 저항으로 인하여 다양한 부분에서 널리 이용 되고 있다. 그러나 ITO를 flexible substrate로 적용 시 불충분한 resistivity와 기계적 강도를 지니고 있으며, 유연성을 위해 전극 재료의 두께를 감소시키면 전도성의 문제를 일으키는 단점이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 문제점을 보완 및 해결하기 위하여 본 연구에서는 sputtering magnetron system를 이용하여 polyethylene terephthalate(PET) substrate 위에 ITO을 증착함으로써 전기적 특성을 알아보았다. PET 필름의 크기를 55 절단하였고 증착 온도는 고온에서 수축하는 PET 필름의 물성을 고려하여 $23^{\circ}C$로 설정 하였다. 가스의 분압 비를 Ar는 50ccm으로 고정하고 O2의 비율을 각각 0, 0.2, 0.4, 0.8, 1ccm으로 나눈 후, 비율에 따라 각각 30, 60, 90sec간 sputtering 증착을 하였다. 또한 각각 30, 60, 90sec간 sputtering 증착하여 O2 유량과 sputtering 증착 시간의 변화에 따른 ITO의 전도특성과 유연성에 대한 전도특성을 측정하였다. 유연성을 측정하기 위해선 bending 각도를 각각 $0^{\circ}$ $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$로 구부린 후, Two-point probe를 이용하여 변화된 저항을 통해 ITO의 전기적 성질의 변화를 측정 하였다. 측정결과 flexible ITO substrate의 전도특성은 sputtering 증착시간이 증가할수록 저항 값이 낮아지는 것을 확인하였지만, O2 유량이 증가 시 저항이 낮아지다가 다시 증가하는 결과를 알 수 있었다. 본 연구에서는 Ar:O2의 50:0.8의 조건에서 90sec동안 sputtering 증착한 ITO가 131 ${\Omega}/cm^2$의 저항 값이 측정 되었고 다른 조건에서는 164 ${\Omega}/cm^2$에서 4.7 $k{\Omega}/cm^2$까지 저항변화를 가져 Ar:O2의 50:0.8의 조건이 최적화에 좋은 조건이라 판단하였다. 또한 50:0.8의 조건의 ITO의 경우 bending test시에서도 131 ${\Omega}/cm^2$에서 316 ${\Omega}/cm^2$ 정도의 안정적인 저항변화를 가지는 반면 다른 조건에서는 128 ${\Omega}/cm^2$에서 6.63 $k{\Omega}/cm^2$까지의 변화를 나타나 기계적 형상변화에도 분압비가 영향을 주는 것을 확인 할 수 가 있었다. bending 각도에 따른 저항의 변화를 측정하였을 시, 각도 변화에 따라 중심부의 저항 값이 $60^{\circ}$에서 가장 높은 변화가 나타나 전기저항이 높아진 원인을 찾기 위해 Scanning Electron Microscope (SEM)촬영을 한 결과 저항값이 높아짐에 따라 ITO의 압축응력이 작용하는 부근에 Crack이 발생함을 알 수 있었다. 이러한 결과로 flexible ITO substrate의 Crack발생률을 최소화 시키고 bending시 전도성을 유지하기 위해서는 가스의 유량 최적화가 flexible substrate의 기계적형상변화에 대한 ITO의 내구성을 향상시킬 수 있는 해답이 될 것으로 사료된다.

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특집: 미래주도형 성형공정과 수치 해석기술 - 재료이용률 향상을 위한 차세대 압출공정

  • Choe, Ho-Jun;Im, Seong-Ju;Choe, Seok-U
    • 기계와재료
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    • v.23 no.3
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    • pp.96-113
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    • 2011
  • 녹색기술 및 친환경 공정의 필요성이 급증함에 따라 재료이용률 향상을 지향하는 차세대 압출공정의 대두가 필요하게 됨에 따라 유압 CNC(Servo) 제어를 이용한 가변단면 압출기술을 개발하게 되었다. 이러한 가변단면 압출(Varied section extrusion, VSE)기술은 공정 중에 압출구를 빠져 나가는 소재의 단면 형상을 변화시켜 재료이용률을 향상을 도모하였으며, 후가공 공정의 생략도 가능하여 국내 압출업체의 생산원가 절감 및 글로벌 기술경쟁력 확보에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 아직은 소수의 선진국에서 시도한바 있으나 양산품 적용에는 생산원가 및 생산속도, 상품성 등에 문제가 있어 자동차 부품 적용에 한계를 보이고 있는 기술이다. 따라서 본 연구팀이 가변단면 압출용 금형을 포함한 최적의 압출공정 및 양산성 문제의 해결점을 거의 확보하고 있는 단계로 세계를 선도하는 리딩기술(Leading technology)을 보유하게 됨으로써 국가의 기술경쟁력 향상에 중요한 역할을 수행할 수 있을 것이다. 본 연구의 내용을 요약하여 정리해 보면 첫째로는 CNC 제어 가변단면 압출공정에 대하여 자세하게 소개하고 특징 및 장 단점을 설명하였으며, 자동차 부품군에로의 적용에 많은 이점들을 갖고 있음을 설명하였다. 두 번째로는 가변단면 압출을 위한 이동 금형(Moving die)부품을 갖는 구조의 압출금형에 관하여 기존의 압출금형과 비교하여 설명하였으며, 가변단면 압출용 금형의 구조 및 메커니즘의 최적화를 이루고자 하였다. 세 번째로는 가변단면 압출공정을 실현하기 위한 CNC 제어 압출시스템에 대하여 간략히 설명하였다. 네 번째로는 자동차 부품 적용을 위한 정밀 압출공정으로서 가변단면 압출공정에 대하여 유한요소해석을 통하여 가변단면 압출공정 변수 및 금형 변수 등에 대한 엄격한 검토를 선행적으로 수행하여 양산성 확보를 위한 정보들을 분석 정리하였다. 끝으로는 세 가지 단면형태를 갖는 가변단면 압출제 시제품에 대하여 CNC 제어 가변 단면 압출공정의 상용화 가능성을 확인 적용성 검토를 완료하였다. CNC 제어 가변단면 압출기술은 압출공정에 있어서 많은 경험과 기술적 검토가 선행되어져야 하는 고부가가치 성형공정으로써 재료 이용률을 획기적으로 향상시킬 수 있는 압출공법으로 향후 자동차 부품 뿐만아니라 다양한 알루미늄 제품군에 적용이 가능하다고 판단된다.

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Experimental Evaluation of Flexural Performance Evaluation of Tapered H-Section Beams with Slender Web (춤이 큰 웨브 변단면 H형 보의 휨내력에 대한 실험적 평가)

  • Shim, Hyun Ju;Lee, Seong Hui;Kim, Jin Ho;Lee, Eun Taik;Choi, Sung Mo
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.19 no.5
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    • pp.483-492
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    • 2007
  • Pre-Engineering Building (PEB) system is one of the most economical structural systems. Tapered members can resist a maximum stress at a single location, whereas stresses of the rest of the members are considerably low. This results in appreciable savings both in terms of materials and construction costs. However, it was appreciated that special consideration would be required for certain aspects of this structural form. In particular, because of their slenderness, webs would buckle laterally and torsionally under the combined action of excessive axial, bending and shear forces. In this study, a total of four large-scale rafters with simple ends were tested. The main parameters were the width-thickness ratio of the web, the stiffener, and the flange brace. The purpose of this experiment is to evaluate the structural stability and to offer back-data on PEB design.