Funtional metal prototypes are often required in numerous industrial applications. These components are typically needed in the early stage of a project to determine form, fit and function. Recent R/P(Rapid Prototyping) part are made of soft materials such as plastics, wax, paper, these master models cannot be employed durable test in real harsh working environment. Parts by direct metal rapid tooling method, such as laser sintering, by now are hard to get net shape, pores of the green parts of powder casting method must be infiltrated to get proper strength as tool, and new type of 3D direct tooling system combining fabrication welding arc and cutting process is reported by song etc. But a system which can build directly 3D parts of high performance functional material as metal part would need long period of system development, massive investment and other serious obstacles, such as patent. In this paper, through the rapid tooling process as silicon rubber molding using R/P master model, and fabricate wax pattern in that silicon rubber mold using vacuum casting method, then we tranlsated the wax patterns to numerous metal prototypes by new investment casting process combined conventional investment casting with rapid pototyping & rapid tooling process. with this wax-injection-mold-free investment casting, we developed new investment casting process of fabricating numerous functional metal prototypes from one master model, combined 3-D CAD, R/P and conventional investment casting and tried to expect net shape measuring total dimension shrinkage from R/P part to metal part.
본 연구에서는 hexagonal-ferrite에서 NiO, CuO의 몰비와 B-Bi-Zn 첨가제에 따른 미세구조, 밀도 흡수율, 수축율, 주파수에 따른 투자율 등의 특성을 관찰하여 수 GHz대역의 고주파 침 인덕터용 재료로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 투자율의 측정은 impedance analyzer 와 network analyzer를 이용하여 100kHz∼3GHz 대역까지 실시하였다. 특성의변화를 살펴본 결과 사용된 B-Bi-Zn 유리분말은 전극돠의 동시소결이 가능하게 보였으며, 복수투자율의 결과에 의하며, 1.8GHz까지는 그 값이 변화를 보이지 않고 일정하였고, 복소투자율의 허수값이 최고값에서 나타나는 공진주파수는 2 GHz 부근에서 관찰되었다.
메탈폼은 매우 많은 기공을 포함하는 세포상 구조를 갖는 고체금속을 일컫는다. 특히 관통 기공 같은 개기공들은 고온용 필터 및 촉매 지지체 등으로 산업적으로 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 슬러리 코팅공정으로 90% 이상의 기공율과 2 mm 이상의 기공크기를 갖는 Fe 폼을 제조하였다. 이때 Fe 분말과 $Fe_2O_3$ 분말의 혼합비를 달리하여 기공율과 기공크기를 제어하였다. 이를 위해 우선 분말, 증류수 및 폴리비닐알콜(PVA)를 균일하게 혼합하여 슬러리를 제조하였다. $Fe_2O_3$ 분말의 혼합 비율이 증가할수록 PU 폼에 코팅된 슬러리의 양이 증가한 반면 Fe 폼의 수축 및 기공율은 각각 감소하였다.
Conventional methods for preparing ceramic bodies, such as cold isostatic pressing, gypsum-mold slip casting, and filter pressing are not completely suitable for fabricating large and thick ceramic plates owing to disadvantages of these processes, such as the high cost of the equipment, the formation of density gradients, and differential shrinkage during drying. These problems can be avoided by employing a pressure-vacuum hybrid slip casting approach that considers not only by the compression of the aqueous slip in the casting room (pressure slip casting) but also the vacuum sucking of the dispersion medium (water) around the mold (vacuum slip casting). We prepared the alumina formed bodies by means of pressure-vacuum hybrid slip casting with stepwise pressure loading up to 0.5 MPa using a slip consisting of 40 vol% solid, 0.6 wt% APC, 1 wt% PEG, and 1 wt% PVA. After drying the green body at $30^{\circ}C$ and 80% RH, the green density of the alumina bodies was about 56% RD. The sintered density of an alumina plate created by means of sintering at $1650^{\circ}C$ for 4 h exceeded 99.8%.This method enabled us to fabricate a $110{\times}110{\times}20$ mm alumina plate without cracks and with a homogeneous density, thus demonstrating the possibility of extending the method to the fabrication of other ceramic products.
Today, silicon and epoxy resin are used as materials of conversion lenses for white LEDs on the basis of their good bonding and transparency in LED packages. But these materials give rise to long-term performance problems such as reaction with water, yellowing transition, and shrinkage by heat. These problems are major factors underlying performance deterioration of LEDs. In this study, in order to address these problems, we fabricated a conversion lenses using glass, which has good chemical durability and is stable to heat. The fabricated conversion lenses were applied to a remote phosphor type. In this experiment, the conversion lens for white LED was coated on a glass substrate by a screen printing method using paste. The thickness of the coated conversion lens was controlled during 2 or 3 iterations of coating. The conversion lens fabricated under high heat treatment temperature and with a thin coating showed higher luminance efficiency and CCT closer to white light than fabricated lenses under low heat treatment temperature or a thick coating. The conversion lens with $32{\mu}m$ coating thickness showed the best optical properties: the measured values of the CCT, CRI, and luminance efficiency were 4468 K, 68, and 142.22 lm/w in 20 wt% glass frit, 80 wt% phosphor with sintering at $800^{\circ}C$.
Glass infiltration 방법을 이용하여 '$A_2O_3$/Glass/$Al_2O_3$' 구조의 무수축 LTCC 기판을 제조하였다. Glass infiltration 법에 의한 무수축 기판 제조에 있어 가장 중요한 요소로는 Glass의 점성은 낮고, alumina에 대한 Glass의 젖음성 (wettability)이 좋으며. 낮은 반응성이 요구되기 때문에 Glass의 조성 선정이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 Na, Pb, Mg 계열의 각기 다른 glass들의 alumina에 대한 젖음성을 평가하여 젖음성 및 치밀성이 우수한 Pb 계열의 Glass를 이용하여 LTCC 기판으로 적용 가능한 온도인 $700{\sim}900^{\circ}C$에서 '$A_2O_3$/Glass/$Al_2O_3$'구조의 glass infiltration 특성을 고찰하였다. 소성 후 수축율은 x-y축 0.2%, Z축 40%, 밑도 $3.8g/cm^3$, 유전율 6.8, 품질계수 552로 무수축 기판으로서의 적용 가능성을 확인하였다.
연구목적: 본 연구의 목적은 냉간 정수압 성형법 (cold isostatic press forming)을 이용한 새로운 지르코니아 블록의 제조와 이를 이용한 코어와 완전 도재관의 적합도를 비교 평가하여 임상적 이용 가능성을 평가 하고자 함이다. 연구 재료 및 방법:지르코니아 분말 (KZ-3YE Type A)을 단일 압축 성형하여 블록의 형태로 제작 한 후, 냉간 정수압 성형하여 블록을 제작하고, 성형이 끝난 지르코니아 블록은 $1040^{\circ}C$의 온도에서 반 소결하였다. 대조군은 상용 제품 ($Everest^{(R)}$, KAVO, Biberach/$Ri{\beta}$.)을 이용하였다. $1450{^{\circ}C}$의 온도에서 완전 소결된 실험군 블록과 대조군 블록의 수축률을 측정하고 비교하였다. CAD/CAM을 이용하여 총 21개의 코어를 제작하고 세 그룹으로 나누었다. Group I은 대조군 블록을 이용해 7개의 코어를 제작하고, Group II는 실험군 블록을 이용해 7개의 코어를 제작하였다. Group III은 실험군 블록을 이용해 7개의 코어를 제작하고 도재 ($Cerabien^{TM}$)를 축성하여 완전 도재관을 제작하였다. 제작된 코어와 완전 도재관을 모형에 합착한 후 레진으로 매몰하여 치관 장축의 협설과 근원심 방향을 따라 절단하고 지대치와 코어 사이의 변연 간격과 내부 축면 간격 그리고 내부 교합면 간격을 SEM ($S-4700^{(R)}$)을 이용해 측정하였다. 모든 측정값은 평균과 표준편차를 계산하고, one-way ANOVA test를 시행하여 실험 결과를 분석하였고, 95%유의 수준으로 검정하였다. 결과:실험군과 대조군 블록의 수축률을 측정한 결과 실험군 블록의 수축률은 19.00%였고, 대조군 블록의 수축률은 20.09%로 실험군 블록의 수축률이 더 낮은 것으로 나타났다. 적합도 측정 결과 변연 간격의 측정값에서 Group II의값($29.67{\pm}6.58 {\mu}m$)이 Group I의값($36.84 {\pm}7.18 {\mu}m$)보다 통계적으로 유의하게 작은 것으로 나타났다. 또한 Group II와 Group III의 값 사이에서는 유의한 차이가 없었다. 내부 측면 간격의 측정값에서 Group III의값($32.23{\pm}6.33 {\mu}m$)이 Group I와 Group II의내부측면간격의값($37.57{\pm}6.81{\mu}m$, $38.14{\pm}6.81{\mu}m$)보다 큰 것으로 나타났다. 각 부위의 간격 측정결과 내부 교합면 간격의 값이 변연 간격 및 내부 축면 간격의 값보다 유의하게 큰 것으로 나타났다. 결론: 현재 상용중인 대조군 블록과 비교하여 냉간 정수압 성형법으로 제조된 실험군 블록의 적합도는 유의한 차이를 보이지 않았다. 변연 적합도는 실험군에서 더 우수하였으며 도재를 축성한 완전 도재관의 적합성이 약간 더 향상되는 경향을 보였다. 변연 적합도는 대조군과 실험군 모두에서 임상적으로 허용되는 양호한 수치를 보였다.
목적: 지르코니아는 소결 과정에서 3차원적으로 수축이 일어나기 때문에, 원하지 않는 체적 변화에 따른 오차가 존재하여 완전 소결된 지르코니아를 밀링하여, 오차를 줄이려는 노력이 있었으나, 재료의 단단함으로 인해 밀링 시간이 오래 걸리고, 밀링기구에 손상이 생길 수 있고, 기공 과정 중 칩 생성이 있을 수 있다. 삭제된 치아의 평균값을 구하여 제작된 맞춤 지르코니아 블락은 이러한 단점을 극복 할 수 있을 것이다. 재료 및 방법: 삭제된 치아들을 모델화하여 스캔 후 얻어진 STL file을 이용하여, 치아 크기를 분석하였다. Mimics 및 포토샵을 사용하여 각각의 치아의 횡단면, 전두면, 시상면, 세 면을 기준면으로 정하여, 각각의 면에 3D volume을 투영 후 외곽의 크기는 외곽 접선을 통해, 내곽의 크기는 내부 홀의 상단 부 변곡점에 접선을 구하여 각각 치아의 크기를 분석하였다. 결과: 측정에서 보여준 삭제된 전치군(N = 57) 치아의 평균 치관 길이는 $6.60{\pm}1.05mm$, 근원심 $2.98{\pm}0.73mm$, 협설 $2.04{\pm}0.73mm$이고, 소구치군(N = 15) 치아의 평균 치관 길이는 $5.37{\pm}1.49mm$, 근원심 $4.10{\pm}1.78mm$, 협설 $5.86{\pm}1.55mm$, 대구치군(N = 13) 치아의 평균 치관길이는 $5.11{\pm}1.29mm$, 근원심 $6.80{\pm}1.18mm$, 협설 $7.34{\pm}1.40mm$이다. 결론: 한국인의 전치부, 소구치부, 대구치부 치아의 삭제량과 치아 크기 값의 평균값을 구함으로써 그 값을 이용하여 맞춤형 지르코니아 블락을 만들 수 있다.
칩인덕터용 $Ni_{0.4}Zn_{0.4}Cu_{0.2}Fe_2O_4$ ferrite(NiZnCu ferrite)를 고상반응법 및 졸겔법으로 제조하였다. 고상반응법에 의해 제조된 마이크론크기의 NiZnCu ferrite 분말과 졸겔법에 의해 제조된 나노크기의 분말을 혼합하여 소결성 및 자기적 특성을 증가 시켰다. 나노크기의 분말을 20wt%첨가한 토로이달 코아 시편의 초투자율은 1 MHz에서 $880^{\circ}C$ 소결시 78.1에서 $920^{\circ}C$ 소결시 178.2의 값을 가졌으며 소결온도가 증가할수록 초투자율값이 증가하였다. 소결 밀도, 수축율 및 포화자화값도 소결온도가 증가함에 따라 증가하였으며 이것은 grain사이즈 효과 및 소결성이 증가 되었기 때문이다. 고상반응법에 의해 제조한 ferrite에 졸겔법에 의해 제조한 나노크기의 ferrite 분말을 혼합하여 소결성을 향상시키고 자기적 특성을 향상시킬 수 있었다.
본 연구에서는 $ZnWO_4-LiF$계를 이용하여 RF모듈 구현을 위한 새로운 조성의 LTCC 소재를 개발하고자 하였다. 순수 $ZnWO_4$의 경우 98% 이상의 상대밀도를 얻기 위해서는 $1050^{\circ}C$이상의 소결온도가 필요하였고 소결체의 고주파유전특성은 유전율($\epsilon_r$) 15.5, 품질계수($Q{\times}f0$) 74000 GHz, 공진주파수 온도계수$(\tau_f)-70ppm/^{\circ}C$이었다. $ZnWO_4$에 LiF의 첨가는 상호 반응에 의해 $810^{\circ}C$ 부근에서 액상을 형성하였고 따라서 0.5에서 1.5 wt%의 LiF의 첨가로 $ZnWO_4$를 $820^{\circ}C$에서 치밀화를 얻을 수 있었다. 주어진 LiF의 첨가범위에서 소결 수축률은 LiF 량의 증가와 함께 증가하였다. LiF의 첨가는 LiF 자체의 낮은 유전율에 의해 유전율을 15.5에서 14.2∼15의 범위로 감소시켰으며 품질계수($Q{\times}f0$)도 LiF와 $ZnWO_4$의 반응 및 미세구조의 불균일화로 LiF의 첨가량의 증가와 함께 낮아지는 경향을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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