In order to reduce the manufacturing costs of the glass lens, it is necessary to manufacture a lens using a UV curable resin or a thermosetting resin, which is a curable material, in order to replace a glass lens. In the case of forming a lens using a thermosetting material, it is necessary to form several lenses at once using the wafer-level lens manufacturing technologies due to the long curing time of the material. When a lens is manufactured using a curable material, an error in the shape of the lens due to the shrinkage of the material during the curing process is an important cause of defects. The major factors for these shape errors and deformations are the shrinkage and the change of mechanical properties in the process of changing from a liquid material during curing to a solid state after complete curing. Therefore, it is necessary to understand the curing process of the material and to examine the shrinkage rate and change of physical properties according to the degree cure. In addition, it is necessary to proceed with CAE for lens molding using these and to review problems in lens manufacturing in advance. In this study, the viscoelastic properties of the material were measured during the curing process using a rheometer. Using the results, Rheological investigation of cure kinetics was performed. At the same time, The shrinkage of the material was measured and simple mathematical models were created. And using the results, the molding process of a single lens was analyzed using Comsol, a commercial S/W. In addition, the experiment was conducted to compare and verify the CAE results. As a result, it was confirmed that the shrinkage rate of the material had a great influence on the shape precision of the final product.
Eui-Chul Jeong;Yong-Dae Kim;Jeong-Won Lee;Sung-Hee Lee
Design & Manufacturing
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v.17
no.3
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pp.55-60
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2023
The fiber-reinforced plastics and cellular injection molding process can be used to efficiently reduce the weight of battery housing components of mild hybrid electronic vehicles(MHEV) made of metal. However, the fiber orientation of fiber-reinforced plastics and the growth of foaming cells are intertwined during the injection molding process, so it is difficult to predict the mechanical properties of products in the design process. Therefore, it is necessary to evaluate the mechanical properties of the materials prior to the efficient stiffness design of the target product. In this study, a study was conducted to evaluated the mechanical properties of fiber reinforced cellular injection-molded specimens. Two types of fiber-reinforced plastics that can be used in the target product were evaluated for changes in tensile properties of cellular injection-molded specimens depending on the foaming ratio and position from the injection gate. The PP and PA66 specimens showed a decrease of tensile modulus and strength of approximately 30% and 17% depending on the foaming ratio, respectively. Also, the tensile strength decreased approximately 26% and 17% depending on the position from the injection gate, respectively. As a result, it was confirmed that the PP specimens have a significantly mechanical property degradation compared to the PA66 specimens depending on the foaming ratio and position.
Purpose: The purpose of this study was to investigate the influence of mechanical properties of various ultra-dental stone by setting methods. Methods: 240 cylinder specimens($10mm{\times}20mm$) were prepared from three ultra-dental stones(Gemma, Die keen and Fuji rock; n = 80) in accordance with the manufacturers' recommendations. Half of the specimens of each stone(n = 40) were dried in open air within a room temperature; the other half(n = 40) underwent in a silicone rubber mold in open air for 30 minutes and then were dried in a microwave oven for 10 minutes to 600W. Compressive strength(CS), compressive modulus(CM) and diametral tensile strength(DTS) conducted until fracture using Instron 5966 at each of the following periods: 1 and 24 hours from mixing. One-way analysis of variance and Scheffe's post hoc test were performed for statistical comparisons at a significance level of P<.05. Results: The CS and CM values in all dental stone indicated highest after 24h(54.25 MPa < ) than the values for specimens dried in microwave method. The DTS values revealed the highest microwave method. However, in 24h, FJ(Fu-ji rock) and GM(Gemma) had lower mechanical properties than air. Conclusion : Within the limitations of this study, CS did not influence by microwave method but DTS affected according to the setting.
Ti-6Al-4V alloy are widely used in chemical and aircraft industries for their good corrosion resistance and high strength to weight ratio. Surface alloying of Ti alloy by $CO_2$ laser is able to produce few hundred micrometers thick TiN surface-alloyed layer with high hardness on the substrate very simplely by injecting reaction gas($N_2$) into a laser-generated melt pool and adjust the hardness to the specific requirements of the individual application by changing of laser processing parameters. This research has been investigated the effect of such parameters on TiN surface-alloying of Ti-6Al-4V alloy by $CO_2$ laser. The maximum hardness of TiN surface-alloyed zone waw obtained by injecting 100% $N_2$ gas and it was decreased as the amount of $N_2$ gas in Ar and $N_2$ gas mixture was decreased. As scanning speed was increased, the hardness and depth of TiN surface-alloyed zone was decreased at constant laser power. The surface hardness after double scanning laser treatment is higher than that of single scanning. At constant laser power, the surface roughness is increased after the surface alloying if laser scanning speed is decreased.
Sustained economic development around the world is accelerating resource depletion. Research and development of secondary batteries that can replace them is also being actively conducted. Secondary batteries are emerging as a key technology for carbon neutrality. The core of an electric vehicle is the battery (secondary battery). Therefore, in this study, the temperature change by the heat source of the hammer and the rotational speed (rpm) of the abrasive disc of the Classifier Separator Mill (CSM) was repeatedly calculated and analyzed using the heat flow simulation STAR-CCM+. As the rotational speed (rpm) of the abrasive disk increases, the convergence condition of the iteration increases. Under the condition that the inlet speed of the Classifier Separator Mill (CSM) and the heat source value of the disc hammer are the same, the disc rotation speed (rpm) and the hammer temperature are inversely proportional. As the rotational speed (rpm) of the disc increases, the hammer temperature decreases. However, since the wear rate of the secondary battery material increases due to the strong impact of the crushing rotational force, it is determined that an appropriate rpm setting is necessary. In CSM (Classifier Separator Mill), it is judged that the flow rate difference is not significantly different in the direction of the pressure outlet (Outlet 1) right above the classifier wheel with the fastest flow rate. Because the disc and hammer attachment technology is adhesive, the attachment point may deform when the temperature of the hammer rises. Therefore, it is considered necessary to develop high-performance adhesives and other adhesive technologies.
Yong-Dae Kim;Jeong-Won Lee;Eui-Chul Jeong;Sung-Hee Lee
Design & Manufacturing
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v.17
no.1
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pp.48-55
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2023
In this study, on the structure simulation for manufacturing a high strength/light weight 48V battery housing for a mild hybrid vehicle was conducted. Compression analysis was performed in accordance with the international safety standards(ECE R100) for existing battery housings. The effect of plastic materials on compressive strength was analyzed. Three models of truss, honeycomb and grid rib for the battery housing were designed and the strength characteristics of the proposed models were analyzed through nonlinear buckling analysis. The effects of the previous existing rib, double-sided grid rib, double-sided honeycomb rib and double-sided grid rib with a subtractive draft for the upper cover on the compressive strength in each axial direction were examined. It was confirmed that the truss rib reinforcement of the battery housing was very effective compared to the existing model and it was also confirmed that the rib of the upper cover had no significant effect. In the results of individual 3-axis compression analysis, the compression load in the lateral long axis direction was the least and this result was found to be very important to achieve the overall goal in designing the battery housing. To reduce the weight of the presented battery housing model, the cell molding method was applied. It was confirmed that it was very effective in reducing injection pressure, clamping force and weight.
Eui-Chul Jeong;Sung-Hee Lee;Hyunn-Seung Lee;Jung-Gil Oh;Seok-Kwan Hong
Design & Manufacturing
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v.18
no.2
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pp.17-22
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2024
Lightweight of plastic containers is becoming an important issue due to increasing environmental legislation and consumer awareness. In this study, the CAE analysis was conducted to optimize the shape of a 500 ml lightweight square polyethylene terephthalate(PET) bottle. First, the linear buckling alaysis using the finite element method was performed to analyze the correlation between the primary geometric parameters of the bottle and the buckling critical load. Then, the optimal geometry parameters were derived, and the actual buckling load was predicted by non-linear buckling simulation. The validity of the simulation results was verified by top-loading tests of PET bottles molded with the optimized geometry. The elastic modulus and tensile yield strength of PET through tensile tests were measured to improve the accuracy of the simulation. As a result of the tensile tests, the modulus of elasticity of PET increased from 2,900 MPa to 4,275 MPa, and the tensile yield strength increased from 52.4 MPa to 88.1 MPa. Finally the buckling load of the optimized PET bottle was found to be approximately 236 N, which is very similar to the simulation precition of 238 N. This study shows the feasibility and accuracy of the CAE analysis approach for the lightweight design of PET bottles, and will provide useful guidelines for the design of PET bottles.
Pump cap is a product that is widely used due to its ease of use and simple operation. These pump caps are applied to heterogeneous functional cosmetics and are being developed as dual pump caps. However, the conventional dual pump cap has a problem in that it is inconvenient to use and leakage occurs. In addition, it is formed of a plurality of materials, and there is a problem that is difficult to recycle. Lately, since the problem of environmental pollution is getting serious, the dual pump cap, which is difficult to recycle, cannot be used. Currently, eco-friendliness has been considered in Korea, and there are no dual pump cap containers with excellent sealing performance. Therefore, in this study, a dual pump cap container made of eco-friendly material was designed. In addition, finite element analysis was performed to verify the design feasibility of the product.
Currently, Korea is an aging society, and it is expected to enter a super-aging society in about 4 years. Accordingly, many X-ray technologies are being developed. In X-rays, 99% of X-rays are converted into heat energy and 1% into light energy (X-rays). 99% of the thermal energy raises the temperature of the anode and its surroundings, and the cooling system is an important factor as overheating can affect the deterioration of X-ray quality and shortened lifespan. There is a method of forced air cooling using natural convection. Therefore, in this study, when X-rays were taken 5 times, Flow analysis was performed on heat removal according to temperature rise and cooling time for the heat generated at the anode of the X-ray tube (input power 60kW, 75kW, 90kW). Based on one-shot, the most rapid temperature rise section increased by more than 57% to 0.03 seconds, A constant temperature rises from 0.03 seconds to 0.1 seconds, It is judged that the temperature rises by about 8.2% or more at one time. After one-shot cooling, the cooling drops sharply from about 60% to 0.03 seconds, It is judged that the temperature has cooled by more than 86% compared to the temperature before shooting. One-shot is cooled by more than 86% with cooling time after 0.1 seconds, As the input power of the anode increases, the cooling temperature gradually increases. Since the tungsten of the anode target inside the X-ray tube may be damaged by thermal shock caused by a rapid temperature rise, an improvement method for removing thermal energy is required when using a high-input power supply.
As environmental regulations are strengthened, automobile manufacturers continuously research lightweight structures based on carbon fiber reinforced plastic (CFRP). However, it is difficult to see the effect of strength reinforcement when using a single CFRP material. To improve this, a hybrid laminate in which CFRP is mixed with the existing body structural steel was proposed. In this paper, CFRP patch reinforcement is applied to each compression/tensile action surface of a 22MnB5 metal sheet, and it was evaluated through a 3-point bending experiment. Progressive failure was observed in similar deflection on bending deformation to each one-sided reinforced specimen. After progressive failure, the tensile reinforced specimen was confirmed to separate the damaged CFRP patch and 22MnB5 sheet from the center of the flexure. The compression reinforced specimen didn't separate that CFRP patch and 22MnB5, and the strength reinforcement behavior was confirmed. In the compression reinforced specimen, damaged CFRP patches were observed at the center of flexure during bending deformation. As a result of checking the specimen of the compression reinforcement specimen with an optical microscope, It is confirmed that the damaged CFRP patch and the reinforced CFRP patch overlapped, resulting in a concentrated load. Through the experimental results, the 22MnB5 strength reinforcement characteristics according to the reinforcement position of the CFRP patch were confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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