• 제목/요약/키워드: Metallic mold

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다구찌 방법을 이용한 3차원 용접과 밀링 공정의 최적화 (Optimization of 3D Welding and Milling Process by Taguchi Method)

  • 신승환;박세형;송용억;조정권;채수원
    • 한국정밀공학회지
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    • 제17권8호
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    • pp.46-52
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    • 2000
  • 3D Welding and Milling is a solid freeform fabrication process which is based on the combination of welding as additive and conventional milling as subtractive technique. This hybrid approach enables direct building of metallic parts with high accuracy and surface finish. Although it needs further improvements it shows an application potential in rapid tooling of injection mold inserts as the investigation results show. To optimize the process for higher surface quality and accuracy effectively Taguchi method is applied to the experimental investigation. in this way relationships between process parameters and final product qualities such as tensile strength and surface hardness are found with minimal efforts.

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적층 제조된 H13 공구강의 미세조직과 기계적 특성간의 상관관계 (Correlation between Microstructure and Mechanical Properties of the Additive Manufactured H13 Tool Steel)

  • 안우진;박준혁;이정섭;최중호;정임두;유지훈;김상식;성효경
    • 한국재료학회지
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    • 제28권11호
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    • pp.663-670
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    • 2018
  • H13 tool steels are widely used as metallic mold materials due to their high hardness and thermal stability. Recently, many studies are undertaken to satisfy the demands for manufacturing the complex shape of the mold using a 3D printing technique. It is reported that the mechanical properties of 3D printed materials are lower than those of commercial forged alloys owing to micropores. In this study, we investigate the effect of microstructures and defects on mechanical properties in the 3D printed H13 tool steels. H13 tool steel is fabricated using a selective laser melting(SLM) process with a scan speed of 200 mm/s and a layer thickness of $25{\mu}m$. Microstructures are observed and porosities are measured by optical and scanning electron microscopy in the X-, Y-, and Z-directions with various the build heights. Tiny keyhole type pores are observed with a porosity of 0.4 %, which shows the lowest porosity in the center region. The measured Vickers hardness is around 550 HV and the yield and tensile strength are 1400 and 1700 MPa, respectively. The tensile properties are predicted using two empirical equations through the measured values of the Vickers hardness. The prediction of tensile strength has high accuracy with the experimental data of the 3D printed H13 tool steel. The effects of porosities and unmelted powders on mechanical properties are also elucidated by the metallic fractography analysis to understand tensile and fracture behavior.

대퇴부 거동 해석 및 복합재료 보철물 설계 (Behavior Analysis of the Treated Femur and Design of Composite Hip Prosthesis)

  • 임종완;하성규
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.119-130
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    • 2002
  • 무시멘트 인공 고관절 전치환술 후, 복합재료 스템을 갖는 대퇴골의 장기 거동과 인공 대퇴 보철물의 설계 성능을 분석하기 위하여 비선형 유한요소 프로그램이 개발되었다. 한 발로 서 있을 때의 관절 접촉 하중과 근육하중이 적용되었고, 816개의 brick요소를 갖는 타원형 단면의 복합재료 스템으로 치환된 대퇴골이 3차원 유한요소로 모델링 되었다. 프로그램을 사용하여 대퇴골의 밀도 변화, 응력분포, 상대미소운동이 plate cut과 bend mold와 같은 제작 방법에 대한 스템의 적층 각도 변경에 따라서 평가되었다. 결과는 코발트 크롭 합금, 티타늄 합금, 스테인레스 강과 같은 금속 재료보다 AS4/PEEK, T300/976과 같은 복합재료가 적은 골 흡수를 보였다. 대퇴골 보철물의 장기 안정성 증대는 적당한 복합재료의 적층과 적층 각도의 선택에 의하여 얻어질 수 있었다.

타원형 다단 딥 드로잉 제품의 성형성 향상을 위한 초기 소재 형상 최적 설계 (Optimization of Initial Blank Shape of Multi-stage Deep Drawing for Improvement of Formability)

  • 이사랑;박상민;홍석무
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권10호
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    • pp.696-701
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    • 2016
  • 다단계 딥 드로잉(multi-stage deep drawing)은 산업현장에서 대형의 금속 제품 뿐만 아니라 소형의 제품에 까지 많은 제품으로 확대되고 있는 제조 공정 중 하나이다. 예를 들어, 스마트 폰에 사용되는 USB-C형 소켓은 매우 작고, 정밀하며 세장비가 큰 부품이며, 이 제품은 타원형 다단계 딥드로잉 방법으로 제조된다. 다단계 딥 드로잉에 최종 제품의 두께 분포를 보장하기 위해서 다단계 딥드로잉 전체 공정에서 제품의 두께 분포가 균일하게 유지되어야 한다. 따라서 첫 번째 드로잉 작업 후에 타원형 제품의 장변과 단변쪽 측벽의 높이 차를 최소화하는 것은 최종 제품의 균일한 두께를 보장하는 가장 중요한 공정 설계 인자이다. 본 연구에서는 첫 번째 드로잉 공정 후 소재가 균일한 높이를 지속적으로 유지될 수 있도록 하기 위해서 유한요소해석을 기반으로 초기의 타원형 소재 형상 결정에 대한 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계된 초기 블랭크 형상으로 성형된 제품의 경우 전체 균일한 두께 분포를 가질 뿐만 아니라 드로잉 후 제품의 장변과 단변의 높이 단차가 최소화 되었다. 최종적으로 최적 설계로 예측된 초기 소재 형상은 실제 실험 결과와 비교하여 검증되었고, 매우 양호한 결과의 일치를 보여주었다.

고분자 전해질 연료전지 가스켓 설계 및 성능 평가 (Development and Evaluation of Gasket for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Stacks)

  • 서하규;한인수;정지훈;김민성;신현길;허태욱;조성백
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.90.1-90.1
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    • 2010
  • The design and fabrication of a metallic bipolar plate-gasket assembly for polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs) is defined. This bipolar plate-gasket assembly was prepared by inserting a previously prepared bipolar plate in the specially designed gasket mold. For this aim, a proprietary fluoro-silicone based rubber was injected directly into the bipolar plate borders. Gaskets obtained like this showed the chemically / physically stable and the good sealibilty in typically operating PEM fuel cell conditions. And also, this bipolar plate-gasket assembly shows lots of advantages with respect to traditional PEMFCs stack assembling systems: useful application to automative stacking due to easy handling, reduced fabrication time, possibility of quality control and failed elements substitution. This bipolar plate-gasket assembly was evaluated in the short fuel cell stack and met the leakage requirement for normal operation both in short-term and in long-term operation. Especially, it was confirmed that this gasket could be applied successfully even in the high pressure FEM fuel cell systems(over 2.0 bar in absolute pressure).

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유리성형시스템의 힘측정기반 가압장치를 이용한 곡면유리 성형조건 (Forming Conditions of Curved Glass using Force Applying System of Glass Molding System)

  • 홍태경;김갑순
    • 한국정밀공학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.335-342
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    • 2014
  • This paper describes the forming conditions of smart-phone curved glass using the glass molding system with force applying system. The force applying system is composed of a body, a motor and gear, a rectilinear movement structure, a force sensor, a LVDT sensor (Linear Variable Differential Transformer), a up and down moving block, and so on. The glass molding system for characteristic test to find the forming conditions consists of the force applying system and a chamber, a metallic mold, a upper heater, a lower heater and so on. The characteristic test for forming conditions of smart-phone curved glass was carried out at forming temperature $620^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$ using the glass molding system. As a result of the characteristic test, the forming conditions of curved glass could be found, and it is thought that the conditions can be used to apply to the system for producing in large quantities.

스퍼터링법으로 TiN 및 ZrN 피막 코팅된 STD 61의 표면특성 (Surface Characteristics of TiN and ZrN Film Coated STD 61 by Sputtering)

  • 은상원;최한철
    • 한국표면공학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.260-265
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    • 2010
  • STD 61 steel has been widely used for tools, metallic mold and die for press working because of its favorable mechanical properties such as high toughness, and creep strength as well as excellent oxidation resistance. The STD 61 tool steel coated with TiN and ZrN by sputtering results in improvement of wear and corrosion resistance. In this study, surface characteristics of TiN and ZrN film coated STD 61 by sputtering were studied by using FE-SEM, EDS, XRD, and XRR and nanoindentation tests. From the results of surface characteristics of coated specimen, the ZrN coated surface showed finer granular than that of TiN coated surface. The coated layer structures of ZrN and TiN were grown to (111) and (200) preferred orientation. From the results of XRR test for surface roughness, density and growth rate of coating film, surface roughness and growth rate of ZrN coated film revealed lower values those of TiN coated film, whereas density of ZrN coated film showed higher values than that of TiN coated film. From the nanohardness and elastic modulus test, nanohardness value and elastic modulus of ZrN coated film became higher than those of TiN coated film.

자동굴절검사기용 대형 원판형 기어의 변형 최적화 (Optimization of the Deflection for large Disk type Gear of Auto Phoropter)

  • 정태성
    • 한국정밀공학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.370-376
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    • 2011
  • Recently, the application range of plastic gears is widely expanding by the development of engineering plastics with good mechanical properties. Plastic gears have excellent performances such as light weight, water resistance and vibration absorbing ability for metallic gears. In this study, the optimization of injection molding process was done for the large disk type plastic gears of auto phoropter. Design Of Experiment (Taguchi method) was adopted to find a tendency of molding conditions that influence the flatness of disk type gear. Four main factors for molding conditions were selected based on injection temperature, filling time, packing pressure and mold temperature. Also, Filling, packing and cooling analyses were carried out to evaluate Z directional deflection of large disk type gear by using the simulation software (Moldflow) based on the DOE. From the results, it was found that the injection temperature and packing pressure are the most sensitive parameters for the Z directional deflection of large disk type gears.

유연성 높은 캔틸레버 제작을 위한 스프레이 코팅 방법 연구 (Study of Manual Spray Coating Method for Fabricating Flexible Cantilever)

  • 김지관
    • 센서학회지
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    • 제26권5호
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    • pp.366-369
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    • 2017
  • This work presents a detailed study of several parameters on the spray coating method for fabricating a flexible cantilever. Conventionally, spin coating method have been widely used in the microelectromechanical system (MEMS) fabrication process. However, the major drawback of this method is the difficulties in protecting various topography with photoresist film, particularly when the device is manufactured in high aspect ratio. It is also a challenging process to form a small pattern in the etched area. On the other hand, the commercial spray coating systems are not advantageous from an economic perspective and the technique is also providing less efficient. In order to solve these issues, we have developed a manual spray coating system which can be efficiently used by combining the accessories available in the laboratory. The developed spray coating system consists of a spin-coater, motorized stage, a spray gun with the capable of controlling centrifugal force, injection amount, injection angle, and spray range. The major advantage of the proposed spray coating system is its reasonable fabrication cost. Secondly, the system can be easily disassembled after finishing the coating experiment. Owing to the mentioned advantages, we sincerely believe that the proposed spray coating system can be effectively used in many related applications.

연료전지용 금속분리판 성형 금형 장수명화 코팅 기술 연구 (A Study on PVD coating technology for Metallic Bipolar Plate Forming Mold)

  • 김은영;전유택
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.166-166
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    • 2011
  • 연료전지 핵심 부품 가운데 하나인 분리판(Bipolar plate)는 막전극체(MEA), 기체확산층(GDL)과 함께 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응 가스의 수송, 반응/생성물의 수송 및 제거, 반응열 제거 등을 위한 냉각수 전달 등의 다양한 역할을 담당한다. 이러한 역할을 위하여 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 화학적 안정성이 요구되어 진다. 기존의 연료전지용 분리판은 흑연계 소재 및 수지와 흑연을 혼합한 복합 흑연 재료를 통해 제조하여 요구 되어지는 물성을 만족시켜 왔으나 흑연계 분리판의 경우 강도 및 가스 밀폐성 측면에서 낮은 특성을 보이며 특히 고가의 제조 공정 비용과 낮은 양산성으로 인하여 자동차 연료전지 상용화에 수많은 해결 과제를 안고 있었다. 흑연계 분리판의 이러한 문제점을 대체하기 위한 연구로 최근 금속계 분리판의 적용 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히 금속계 분리판은 양산 제조 공정이 적용 가능하여 대량생산이 가능하며 자동차 연료전지 스택의 경량화 및 박판화가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 박판의 스테인리스강을 소재로 적용한 금속분리판의 양산을 위하여 반드시 선행되어야 할 연구가 바로 금형 코팅 연구이다. 일반 자동차 생산 금형을 평균 약 50만타로 예측한다면 연료전지 금속계 분리판 성형 금형의 현재 수명은 약 10만타로 추정 가능하다. 이러한 원인은 고하중의 프레스 사용과 정밀 금형으로 인한 극한 공정 조건으로 야기된 결과이며 문제 해결을 위하여 성형 금형에 PVD 코팅 적용 연구를 진행하였다. 성형 금형의 PVD 코팅 적용을 통하여 금형 교체 주기 감소를 통한 생산 원가 절감 및 이형성 개선을 통한 성형성 확보를 목표로 본 연구를 진행하였다.

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