• 제목/요약/키워드: 3-D printing

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Laser Powder Bed Fusion 공정으로 제조된 Ti-6Al-4V 합금의 형상 차이에 따른 기계적 특성 변화 (Effect of Bulk Shape on Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Alloy Manufactured by Laser Powder Bed Fusion)

  • 박하음;김연우;이승연;최중호;유지훈;김정기;박정민
    • 한국분말재료학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.140-145
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    • 2023
  • Although the Ti-6Al-4V alloy has been used in the aircraft industry owing to its excellent mechanical properties and low density, the low formability of the alloy hinders broadening its applications. Recently, laser-powder bed fusion (L-PBF) has become a novel process for overcoming the limitations of the alloy (i.e., low formability), owing to the high degree of design freedom for the geometry of products having outstanding performance used in high-tech applications. In this study, to investigate the effect of bulk shape on the microstructure and mechanical properties of L-PBFed Ti-6Al-4V alloys, two types of samples are fabricated using L-PBF: thick and thin samples. The thick sample exhibits lower strength and higher ductility than the thin sample owing to the larger grain size and lower residual dislocation density of the thick sample because of the heat input during the L-PBF process.

식염 함량에 따른 식품 3D 프린팅용 연육 잉크의 적합성 조사 (Optimization of the salt content in fish surimi ink for food 3D Printing)

  • 이채현;김명은;양위지아;손유진;이지아;류은순;정운주;강버들;이상길
    • 한국식품과학회지
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    • 제53권1호
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    • pp.29-33
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    • 2021
  • 본 논문에서는 3D 프린터의 원료로 이용하기 위하여 연육의 물성을 조정하기 위하여 식염의 함량을 변화시키는 연구를 수행하였다. 이를 토대로 식염 3%를 첨가하였을 때 연육의 물성이 3D 프린터에 더 적합한 물성을 갖는 것을 확인하였다. 식품산업은 식품 안전성의 특성상 3D 프린터의 적용 가능한 잉크 원료개발에 제한이 많은 분야이다. 그러므로 본 연구는 연육이 물성조절을 통해 3D 프린터용 잉크로 개발될 수 있음을 확인한 기초 연구이며, 수산식품산업의 3D 프린팅 기술 응용에 매우 중요한 연구이다. 향후 연육의 3D 프린터 원료로의 개발이 표준화 된다면, 개인맞춤형 수산 식품 제작, 수산 단백질을 이용한 다양한 대체육 개발 등 많은 분야에서 응용이 가능할 것으로 생각된다.

임의 전압파형발생기를 이용한 다중 피에조 잉크젯 3D 프린팅 장비 개발 (Development of Multi Piezo Ink-Jet Printing System Using Arbitrarily Waveform Generator)

  • 김정수;김동수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제32권9호
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    • pp.781-786
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    • 2015
  • Recently, studies of 3D printing methods have been working in various applications. For example, the powder base method laminates the prints by using a binding or laser sintering method. However, the draw back of this method is that the post process is time consuming and does not allow for parts to be rapidly manufactured. The binding method requires the post process while the time required for the post process is longer than the manufacturing time. This paper proposes a UV curing binding method with an integrated piezo printing head system. The optimization of an arbitrary waveform generation for the control of a UV curable resin droplet was researched, in addition to developed optimized UV curing processes in multi nozzle ink jet heads.

AlSi10Mg 합금분말 크기가 선택적 레이저 용융된 3차원 조형체 특성에 미치는 영향 (Influence of Powder Size on Properties of Selectively Laser-Melted- AlSi10Mg Alloys)

  • 엄영성;김동원;김경태;양상선;최중호;손인준;유지훈
    • 한국분말재료학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.103-110
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    • 2020
  • Aluminum (Al) - based powders have attracted attention as key materials for 3D printing because of their excellent specific mechanical strength, formability, and durability. Although many studies on the fabrication of 3D-printed Al-based alloys have been reported, the influence of the size of raw powder materials on the bulk samples processed by selective laser melting (SLM) has not been fully investigated. In this study, AlSi10Mg powders of 65 ㎛ in average particle size, prepared by a gas atomizing process, are additively manufactured by using an SLM process. AlSi10Mg powders of 45 ㎛ average size are also fabricated into bulk samples in order to compare their properties. The processing parameters of laser power and scan speed are optimized to achieve densified AlSi10Mg alloys. The Vickers hardness value of the bulk sample prepared from 45 ㎛-sized powders is somewhat higher than that of the 65 ㎛m-sized powder. Such differences in hardness are analyzed because the reduction in melt pool size stems from the rapid melting and solidification of small powders, compared to those of coarse powders, during the SLM process. These results show that the size of the powder should be considered in order to achieve optimization of the SLM process.

다중써멀버블 잉크젯방식의 3D 프린팅 시스템 개발 및 성능평가 (Evaluation and Development of Multi Thermal Bubble Ink Jet 3D Printing System)

  • 신문관;배성우;김정수
    • 한국정밀공학회지
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    • 제32권9호
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    • pp.787-792
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    • 2015
  • Recently, 3D printing technology is a hot issue in various industrial fields. According to the user's application, it allows for the free form fabrication method to be utilized in a wide range. The powder based fusion technique is one of the 3D printing methods. When using this method it is possible to apply the various binder jetting techniques such as piezo, thermal bubble jet, dispenser and so on. In this paper, a multi thermal bubble ink jet was integrated for jetting of powder binding material and developing a power fused 3D printing system. For high quality 3D printing parts, it needs an analysis and evaluation of the behavior of the thermal bubble ink jet head. In the experiment, a correlation between jetting binder quantity and layer thickness of powder was investigated, and a 3D part model was fabricated, which was used by measuring the scale factor.

3D 프린팅 적용 철도차량용 공기압축기의 열교환기 설계 및 제작 기술 연구 (Design and Manufacturing Technology of Heat Exchanger in Air Compressor for Railroad Vehicle by 3D Printing Process)

  • 김무선
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권11호
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    • pp.802-809
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    • 2017
  • 3D 프린팅 제조 기술은 폴리머 및 금속 소재를 구조물 형상으로 적층하여 제품을 제작하는 성형기술로서, 설계 자유도가 높고 기능성을 요구하는 부품 제작에 유리하다. 또한 다품종 소량 생산 특성으로, 향후 철도 차량 부품 제작에 적합한 기술이다. 3D 프린팅 기술의 장점을 충분히 활용하기 위해서는 제품 설계시 공정 특성 고려가 필수이다. 이번 연구에서는 철도차량용 공기압축기의 열교환기를 대상으로, 3D 프린팅 기법 적용을 통한 제작을 위해, 성능과 공정조건을 고려한 제품의 재설계 및 제작 기술을 연구하였다. 먼저 열교환기의 성능을 높이기 위한 설계 컨셉을 정의하고 기존 열교환기의 시험을 통해 성능 분석 후, 이를 만족하기 위한 컨셉 설계 범위를 지정하였다. 또한 금속 3D 프린팅의 제작 한계 및 제작 시간, 특성 등을 고려하여, 상세 설계에 관한 수정을 진행하였다. 도출된 최종 설계안을 토대로, 알루미늄 소재를 사용하여 3D 프린팅 공정을 통해 제품을 제작하고 치수 정밀도를 만족함을 확인하였다. 최종 중량은 기존 제품 대비 41%의 중량 절감 효과를 보였다. 본 연구를 통해, 3D 프린팅 기술 활용을 위한 제품 설계 과정을 정립함으로써, 향후 3D 프린팅 기술 적용시 효율적인 설계가 가능할 것이다.

3D printing으로 제작된 금속 코어와 치과용 도재 간의 전단결합강도 평가 (Evaluation of shear bond strength between metal core fabricated by 3D printing and dental porcelain)

  • 정재관;이수옥;김기백
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제16권4호
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    • pp.2585-2592
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    • 2015
  • 3D 프린팅 기술은 최근 치과용 보철물 제작 기술로 도입이 되었다. 본 연구의 목적은 3D 프린팅 기술에 의해 제작된 금속 코어와 상부 도재와의 전단결합강도를 평가하는 것이다. 본 연구를 위해 30개의 금속 코어를 제작하였다(cast 15개, 3D printing 15개). 금속 코어에 치과용 도재를 축성하여 시편 제작을 완료하였다. 완성된 시편의 전단결합강도는 crosshead speed 1mm/min으로 하중을 가하여 측정하였으며, 두 그룹의 전단결합강도 값 사이에는 통계적으로 유의한지 알아보기 위하여 Mann-Whitney test를 이용하였다(유의수준 0.05). 측정이 끝난 후 시편을 대상으로 파절양상을 분석하였다. 본 연구를 위한 실험 설계, 금속 코어 제작, 도재 축성 등의 시편 제작부터 실험 수행과 수행 후 실험 데이터 분석과 통계 분석 그리고 파절된 시편을 대상으로 한 파절 양상 분석까지 총 6개월이 소요되었다. 실험 결과 cast 50.14, 3D printing 54.36 MPa를 갖는 것으로 조사되었고, 통계적으로도 유의하였다. 파절양상은 두 집단 모두 시편의 대부분이 혼합형 파절양상을 보였다. 이와 같은 결과들로 미루어볼 때 3D 프린팅에 의해 제작된 금속도재관 제작을 위한 금속 코어는 임상적으로 허용이 가능할 것으로 사료된다.

건설용 3D 프린팅 압출 및 적층공정에 따른 시멘트계 복합재료의 수축 특성 영향 (Effect of Shrinkage Characteristics of Cement-Based Composites by Extrusion and Lamination Process of Construction 3D Printing)

  • 이호재;김원우;서은아;문재흠
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제24권6호
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    • pp.113-118
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    • 2020
  • 본 연구의 목적은 적층 시공을 위해 개발한 시멘트계 복합재료 배합의 수축특성을 평가하며, 출력공정 중 압출 전/후, 적층 후의 수축을 평가하는데 있다. OPC배합과 프린팅 배합의 재령별 압축강도를 평가한 결과 재령 7일까지 유사한 경향을 보였으나, OPC 배합의 경우 프린팅 배합과 비교하여 최대 252 ㎛/m 수축이 더 크게 나타났다. 출력공정 중 압출 후 재료의 압축강도는 압출 전 재료보다 재령 7일차까지 약 6.5 MPa 낮았으나, 재령 28일에는 동등 수준의 강도가 발현되었다. 수축특성은 적층 이후 재료의 수축 측정 결과 압출 전 재료와 비교하여 220-260 ㎛/m 범위로 수축이 더 크게 나타났다.

Design and 3D-printing of titanium bone implants: brief review of approach and clinical cases

  • Popov Jr, Vladimir V.;Muller-Kamskii, Gary;Kovalevsky, Aleksey;Dzhenzhera, Georgy;Strokin, Evgeny;Kolomiets, Anastasia;Ramon, Jean
    • Biomedical Engineering Letters
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    • 제8권4호
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    • pp.337-344
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    • 2018
  • Additive manufacturing (AM) is an alternative metal fabrication technology. The outstanding advantage of AM (3D-printing, direct manufacturing), is the ability to form shapes that cannot be formed with any other traditional technology. 3D-printing began as a new method of prototyping in plastics. Nowadays, AM in metals allows to realize not only net-shape geometry, but also high fatigue strength and corrosion resistant parts. This success of AM in metals enables new applications of the technology in important fields, such as production of medical implants. The 3D-printing of medical implants is an extremely rapidly developing application. The success of this development lies in the fact that patient-specific implants can promote patient recovery, as often it is the only alternative to amputation. The production of AM implants provides a relatively fast and effective solution for complex surgical cases. However, there are still numerous challenging open issues in medical 3D-printing. The goal of the current research review is to explain the whole technological and design chain of bio-medical bone implant production from the computed tomography that is performed by the surgeon, to conversion to a computer aided drawing file, to production of implants, including the necessary post-processing procedures and certification. The current work presents examples that were produced by joint work of Polygon Medical Engineering, Russia and by TechMed, the AM Center of Israel Institute of Metals. Polygon provided 3D-planning and 3D-modelling specifically for the implants production. TechMed were in charge of the optimization of models and they manufactured the implants by Electron-Beam Melting ($EBM^{(R)}$), using an Arcam $EBM^{(R)}$ A2X machine.

3D 가상착의를 활용한 미래주의 패션 디자인 (Development of futurism fashion design based on 3D digital clothing technology)

  • 최설맹;이윤미;이연희
    • 복식문화연구
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    • 제30권5호
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    • pp.732-751
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    • 2022
  • In this study, we aimed to apply 3D digital printing to basic clothing production and to propose futuristic fashion design and production methods that correspond to contemporary trends. Literature on future trends, dynamism, mechanical aesthetics, and experimentalism were used to define the characteristics of "futurism." Based on theoretical considerations about futurism, we created fashion designs using 3D digital printing methods. These designs were produced using the aesthetic characteristics of futurism; the 3D digital clothing program; and application of digital printing technologies to futuristic silhouettes, colors, and materials. The results were as follows: First, with the application of futurism as a fashion motif, we pursued collaboration between artistic work and fashion, and we then explored the possibility of creative expression. Second, harmony between achromatic and chromatic colors revealed even better dynamism and activeness, and the potential to express dynamism was observed. Third, with the development of fashion design processes based on 3D digital printing methodologies, it was found to be possible to eliminate the limitations of time and space, solve problems related to limited budget or communication, and positively influence the fashion industry by enhancing convenience and diversity. Fourth, with the development of fashion design that utilizes digital printing, it was found that problems related to time, space, or limited budget were able to be solved, as compared to the use of traditional printing and image reproduction.