• 제목/요약/키워드: ceramic 3D printing

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잉크젯 프린팅을 이용한 연속 조성 세라믹 화합물 구조체 형성 (Additive Manufacturing of Various Ceramic Composition Using Inkjet Printing Process)

  • 박재현;최정훈;황광택;김진호
    • 한국재료학회지
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    • 제30권11호
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    • pp.627-635
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    • 2020
  • 3D printing technology is a processing technology in which 3D structures are formed by fabricating multiple 2D layers of materials based on 3D designed digital data and stacking them layer by layer. Although layers are stacked using inkjet printing to release various materials, it is still rare for research to successfully form a product as an additive manufacture of multi-materials. In this study, dispersion conditions are optimized by adding a dispersant to an acrylic monomer suitable for inkjet printing using Co3O4 and Al2O3. 3D structures having continuous composition composed of a different ceramic material are manufactured by printing using two UV curable ceramic inks whose optimization is advanced. After the heat treatment, the produced structure is checked for the formation and color of the desired crystals by comparing the crystalline analysis according to the characteristics of each part of the structure with ceramic pigments made by solid phase synthesis method.

고분자와 세라믹의 만남: 고분자를 통한 세라믹 3D 프린팅 기술의 발전 (Polymer meets ceramic: Polymer-driven advancement of ceramic 3D printing technology)

  • 차채녕
    • 세라미스트
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    • 제23권1호
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    • pp.4-15
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    • 2020
  • The recent advances and popularity of 3D printing technology have centered around building polymerbased 'plastic' materials, due to their low cost, simple and efficient processing, and mechanical toughness. For this reason, printable polymers are actively recruited to create 'ceramic resins' that allow more facile fabrication of ceramic materials that are difficult to print directly. Herein, a brief history and the current state of ceramic 3D printing technology aided by polymer is summarized. In addition, a new ceramic 3D printing technology using polymer-derived ceramics (PDC) is also introduced.

DLP 기반 3D 프린팅으로 제조된 Al2O3 절삭공구의 기계적 물성 연구 (A Study on the Mechanical Properties of Al2O3 Cutting Tools by DLP-based 3D Printing)

  • 이현빈;이혜지;김경호;김경민;류성수;한윤수
    • 한국분말재료학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.508-514
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    • 2019
  • In the development of advanced ceramic tools, material improvements and design freedom are critical in improving tool performance. However, in the die press molding method, many factors limit tool design and make it difficult to develop innovative advanced tools. Ceramic 3D printing facilitates the production of prototype samples for advanced tool development and the creation of complex tooling products. Furthermore, it is possible to respond to mass production requirements by reflecting the needs of the tool industry, which can be characterized by small quantities of various products. However, many problems remain in ensuring the reliability of ceramic tools for industrial use. In this study, alumina inserts, a representative ceramic tool, was manufactured using the digital light process (DLP), a 3D printing method. Alumina inserts prepared by 3D printing are pressurelessly sintered under the same conditions as coupon-type specimens prepared by press molding. After sintering, a hot isostatic pressing (HIP) treatment is performed to investigate the effects of relative density and microstructure changes on hardness and fracture toughness. Alumina inserts prepared by 3D printing show lower relative densities than coupon specimens prepared by powder molding but indicate similar hardness and higher fracture toughness values.

실리카 복합소재의 물성에 따른 DLP 3D printing 적용 연구 (The effect of silica composite properties on DLP-stereolithography based 3D printing)

  • 이진욱;남산;황광택;김진호;김응수;한규성
    • 한국결정성장학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.54-60
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    • 2019
  • 최근 3D 프린팅 기술은 산업적인 응용분야의 확대를 위해 다양한 복합소재의 적용이 연구되고 있다. 기존 3D 프린팅 기술은 대부분 플라스틱 소재 위주로 개발되어 왔으며, 세라믹 소재의 경우 물리적, 화학적으로 우수한 물성을 가지고 있음에도 불구하고 상대적으로 3D 프린팅 적용을 위한 연구개발이 초기 단계에 머무르고 있다. 본 연구에서는 DLP(digital light processing) 3D프린팅 공정에 적용을 위해 다양한 입도의 실리카를 기반으로 광경화성 복합소재를 합성하였다. 다양한 적층 방식의 3D 프린팅 기술 중에서 DLP 3D 프린팅 방식은 광경화성 수지에 빛을 조사하여 3차원 기물을 제조하는 기술로 정밀도가 우수하고 다양한 소재 적용성이 높다. 합성된 실리카 복합소재의 충진율에 따른 유변학적 거동분석을 통하여 DLP 3D 프린팅 적용가능성을 확인하였고, 원활하게 적층조형이 잘 이루어지는 것을 확인하였다. 3D 프린팅된 시편의 인쇄 정확도는 디자인과 약 3 % 미만의 차이를 나타내었고, 실리카 입자의 충진율이 80 wt%일 때 34.3 MPa의 강도를 나타내었다.

세라믹 3D 프린팅 소개와 치과분야에서의 활용가능성 (3D printing of Ceramics: Introduction and the Feasibility in Dentistry)

  • 오승한
    • 대한치과의사협회지
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    • 제58권7호
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    • pp.448-459
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    • 2020
  • In addition to extensive research on polymer and metal three-dimensional (3D) printing, ceramic 3D printing has recently been highlighted in various fields. The biggest advantage of 3D printing has the ability to easily create any complex shape. This review introduces the 3D printing technology of ceramics according to the type of material and deals with the latest related research in the industrial field including the biomedical engineering field. Finally, the future of ceramic 3D printing technology available in dentistry will be discussed.

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3D 프린팅 기술을 융합한 도자디자인 사례 연구 (A case study of ceramic design that combines 3D printing technology)

  • 최정화;김원석
    • 디지털융복합연구
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    • 제17권4호
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    • pp.309-317
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    • 2019
  • 본 연구는 3D 프린팅 기술에 대한 이론적 고찰과 이를 창의적으로 작품에 접목시킨 도자작품 사례분석을 통하여 3D 프린팅 기술이 도자작품의 조형성과, 예술적 가치에 미치는 영향을 재조명고자 하였다. 이에 작가 7인과 두 디자인팀의 도자작품 사례분석으로 다음과 같은 결론을 도출하였다. 첫째, 3D 프린팅 기술을 작품에 접목시킨 디지털제작은 기존의 수작업 방식과 달리 데이터 응용 및 변경이 가능하여 작가의 개성 있는 창작 예술품이 가능하다. 둘째, 새로운 소재와 방식, 첨단 디지털기술로 기존의 도자개념을 벗어난 보다 입체적이고 다채로운 조형물로 표현의 새로운 패러다임을 만들어 나가고 있었다. 앞으로 3D 프린팅에 대한 계속적인 연구와 활용으로 발전하는 디지털 기술에 부합하는 새로운 방법론을 찾아내고 실현하여, 미적 가치와 아름다움을 가진 도자디자인의 새로운 가치가 재창조되기를 기대해본다.

Ink-Jet 3D Printability of Ceramic Ink with Contact Angle Control

  • Park, Jae-Hyeon;Lee, Ji-Hyeon;Kim, Deug Joong;Hwang, Kwang-Taek;Kim, Jin-Ho;Han, Kyu-Sung
    • 한국세라믹학회지
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    • 제56권5호
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    • pp.461-467
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    • 2019
  • Ink-jet printing technology, which utilizes a digitalized design to print fine ink directly on a substrate, has been of interest in various industries due to its high efficiency and adaptability to various materials. Recently, active attempts have been made to apply ceramic materials having excellent heat resistance, light resistance, and chemical resistance to the ink-jet printing process. In this study, ceramic ink was synthesized by combining ceramic pigments with UV curable polymer. 3D printability at various contact angles between ceramic ink and substrate was analyzed in detail. Rheological properties of the synthesized ceramic ink were optimized to meet the requirements of the ink-jet printing process, and the contact angle of UV curable ceramic ink was controlled through surface treatment of the substrate. The potential for additive manufacturing of ceramic material using ink-jet printing was investigated by analyzing the effect of contact angle control on ceramic ink droplets and their 3D printability.

광경화 3D 프린팅 공정을 위한 실리카 복합소재 합성 및 특성 분석 (Synthesis and Characterization of Silica Composite for Digital Light Processing)

  • 이진욱;남산;황광택;김진호;김응수;한규성
    • 한국재료학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.23-29
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    • 2019
  • Three-dimensional(3D) printing is a process for producing complex-shaped 3D objects by repeatedly stacking thin layers according to digital information designed in 3D structures. 3D printing can be classified based on the method and material of additive manufacturing process. Among the various 3D printing methods, digital light processing is an additive manufacturing technique which can fabricate complex 3D structures with high accuracy. Recently, there have been many efforts to use ceramic material for an additive manufacturing process. Generally, ceramic material shows low processability due to its high hardness and strength. The introduction of additive manufacturing techniques into the fabrication of ceramics will improve the low processability and enable the fabrication of complex shapes and parts. In this study, we synthesize silica composite material that can be applied to digital light processing. The rheological and photopolymeric properties of the synthesized silica composite are investigated in detail. 3D objects are also successfully produced using the silica composite and digital light processing.

알루미나(Al2O3)를 활용한 3D 노즐 프린팅 기술 연구 (Investigation of alumina(Al2O3) 3D nozzle printing process)

  • 안태규;한규성;김지훈
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.247-253
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    • 2019
  • 최근 3D 프린팅 산업은 다양한 형상의 세라믹 부품을 간소화된 공정으로 제조 가능하여 많은 기대를 받고 있다. 본 연구에서는 세라믹 3D 프린팅을 통하여 알루미나(Alumina) 제품을 구현하기 위하여 3D 프린팅용 점탄성 페이스트(Paste)를 제조하였다. 점탄성 특성은 세라믹 3D 프린팅 공정에서 아주 중요한 역할을 한다. 노즐을 통한 세라믹 페이스트의 압출 시에는 흐름 특성을 가져야 하며, 인쇄되어 정확한 자리에 인쇄되어 안착한 후에는 고체처럼 작동하여 형상을 유지하여야 한다. 이러한 점탄성 특성을 부여하기 위하여 페이스트를 제조할 때 엘라스토머(Elastomer) 등의 첨가물을 첨가하였고, 이렇게 제조된 페이스트의 유변학적 특성을 분석한 결과 점탄성 특성을 보이는 것을 확인하였다. 하지만, 엘라스토머의 함량에 따라 점탄성 특성이 다름을 확인하여, 점탄성 특성의 각 지표가 실질적인 인쇄성에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위하여 다양한 형태로 인쇄성 평가를 진행하였다. 인쇄성 평가 결과 높은 항복 응력을 가지는 페이스트가 인쇄성이 우수함을 확인하였다. 이렇게 개발된 알루미나 인쇄물의 심미성을 증가시키기 위하여 고온에서 소결시에도 안정적으로 발색효과가 있는 세라믹 안료를 제조된 페이스트에 혼합하여 1300 ℃에서 고온 소결을 진행하고, 소결 후 발색 효과를 확인하였다.

광개시제 함량과 노광 시간이 DLP기반 알루미나 3D 프린팅 공정에 미치는 영향 (Effect of Photo Initiator Content and Light Exposure Time on the Fabrication of Al2O3 Ceramic by DLP-3D Printing Method)

  • 김경민;정현덕;한윤수;백수현;김영도;류성수
    • 한국분말재료학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.327-333
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    • 2019
  • In this study, a process is developed for 3D printing with alumina ($Al_2O_3$). First, a photocurable slurry made from nanoparticle $Al_2O_3$ powder is mixed with hexanediol diacrylate binder and phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide photoinitiator. The optimum solid content of $Al_2O_3$ is determined by measuring the rheological properties of the slurry. Then, green bodies of $Al_2O_3$ with different photoinitiator contents and UV exposure times are fabricated with a digital light processing (DLP) 3D printer. The dimensional accuracy of the printed $Al_2O_3$ green bodies and the number of defects are evaluated by carefully measuring the samples and imaging them with a scanning electron microscope. The optimum photoinitiator content and exposure time are 0.5 wt% and 0.8 s, respectively. These results show that $Al_2O_3$ products of various sizes and shapes can be fabricated by DLP 3D printing.