주조의 공정으로는 왁스패턴(wax pattern), 매몰(Investment), 탈왁스(Dewaxing)와 소성(Curing), 주물(Casting)등으로 나눌 수 있으며, 이러한 공정이 하나라도 소홀하게 되면 좋은 결과를 얻을 수 없게 된다. 2000년 이후, 3D 프린터가 발전되고 사용 횟수가 증가하였으나, 왁스 방식보다 광경화수지 방식의 프린터를 선호함으로 그의 따른 주물 결함이 더 심해지고 있다. 이러한 결함을 해결하기 위해 기존 왁스방식의 주조 결함을 선행논문을 통해 제시하였고, 특히 광경화수지 방식의 결함은 매몰과 탈왁스, 탈수지와 소성에서 기존과 다른 차이를 보였다. 이에 주조 실험을 통해 결과를 제시 하였으며, 특히 기존 방식의 승온곡선이 아닌 광경화수지만의 승온곡선을 제시하였다. 마지막으로 다이렉트 주조가 되지 못하는 것을 분류하고 형틀(Mold)제작에 대하여 제시하였다. 이에 본 연구를 통해 3D 프린터를 사용하는 사용자 또는 광경화수지를 다이렉트로 주조하려는 이들에게 조금이나마 도움이 되고자 한다.
주조의 공정으로는 왁스패턴(wax pattern), 매몰(Investment), 탈왁스(Dewaxing)와 소성(Curing), 주물(Casting)등으로 나눌 수 있으며, 이러한 공정이 하나라도 소홀하게 되면 좋은 결과를 얻을 수 없게 된다. 2000년 이후, 3D 프린터가 발전되고 사용 횟수가 증가하였으나, 왁스 방식보다 광경화수지 방식의 프린터를 선호함으로 그의 따른 주물 결함이 더 심해지고 있다. 이러한 결함을 해결하기 위해 기존 왁스방식의 주조 결함을 선행논문을 통해 제시하였고, 특히 광경화수지 방식의 결함은 매몰과 탈왁스, 탈수지와 소성에서 기존과 다른 차이를 보였다. 이에 주조 실험을 통해 결과를 제시 하였으며, 특히 기존 방식의 승온곡선이 아닌 광경화수지만의 승온곡선을 제시하였다. 마지막으로 다이렉트 주조가 되지 못하는 것을 분류하고 형틀(Mold)제작에 대하여 제시하였다. 이에 본 연구를 통해 3D 프린터를 사용하는 사용자 또는 광경화수지를 다이렉트로 주조하려는 이들에게 조금이나마 도움이 되고자 한다.
Casting process includes wax pattern, investment, dewaxing, curing, casting, etc., and each single process is important to achieve a good result. Since 2000, 3D printers have been developed and widely used; as more prefer UV Curavle resin method over wax method, resultant casting defects have become...
Casting process includes wax pattern, investment, dewaxing, curing, casting, etc., and each single process is important to achieve a good result. Since 2000, 3D printers have been developed and widely used; as more prefer UV Curavle resin method over wax method, resultant casting defects have become worse. To resolve such problem, preceding research revealed casting defects of existing wax method. In particular, defects of UV Curavle resin method showed difference in investment, dewaxing, deresinating and curing compared to the existing one. Accordingly, results were presented through casting tests; especially, a temperature rising curve only for UV Curavle resin was shown rather than one for the existing method. Lastly, this research classified those not available with direct casting and suggested mold manufacturing. This research is expected to be useful for 3D printer users or those who would conduct direct casting with UV Curavle resin.
Casting process includes wax pattern, investment, dewaxing, curing, casting, etc., and each single process is important to achieve a good result. Since 2000, 3D printers have been developed and widely used; as more prefer UV Curavle resin method over wax method, resultant casting defects have become worse. To resolve such problem, preceding research revealed casting defects of existing wax method. In particular, defects of UV Curavle resin method showed difference in investment, dewaxing, deresinating and curing compared to the existing one. Accordingly, results were presented through casting tests; especially, a temperature rising curve only for UV Curavle resin was shown rather than one for the existing method. Lastly, this research classified those not available with direct casting and suggested mold manufacturing. This research is expected to be useful for 3D printer users or those who would conduct direct casting with UV Curavle resin.
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문제 정의
기존 탈왁스 온도는 150～250℃이지만, 탈수지 온도는 380～500℃였다. 이것으로 기존 승온곡선과 다른 것을 알게 되었으며, 그에 따른 승온곡선을 제시하였다. 광경화수지의 소성에서 가장 중요한 것은 두께에 따른 소성하는 온도와 소성시간, 그리고 마지막 두께에 따라 낮추는 온도가 결과물의 많은 영향을 미쳤다.
이에 본 연구자는 3D CAD와 3D 프린터를 활용한 제품 개발에서 정밀주조의 결함을 조금이나마 보완하기 위해 먼저 왁스 방식의 정밀주조 결함을 선행논문을 통하여 알아보고 광경화수지를 사용했을 때 달라지는 방법을 모색하여 더 좋은 결과물을 찾고자 하는데 목적을 둔다.
가설 설정
2. 유동성이 생길 때까지 충분히 교반한다.
4. 2차 탈포도 반드시 시행해야 한다. 2차 탈포는 1차 탈포한 석고를 플라스크에 주입하면서 제품과 잘 혼합될 수 있게 하는 작업으로 제품 속에 공기를 빼는 작업이다.
제안 방법
그에 따라 연구 방법으로는 각종문헌과 선행논문 그리고 인터넷을 통한 자료수집과 주조 실험을 통해 해결 방법을 모색하였다.
둘째, 주조시설과 방법은 일반흡입방식으로 한다.
셋째, 정밀주조에서 왁스방식결함과 광경화수지 방식의 결함을 분석하고 해결 방법을 제시한다.
대상 데이터
석고 계 매몰재는 기본 재로서 실리카, 지르콘을 사용하고 결합재는 α(알파)형 석고(20～30%)를 사용한다[12].
첫째, 3D 프린터는 국내에서 많이 가장 많이 사용하는 Envisiontec사의 저가용 3D 프린터 ‘마이크로’를 사용하였으며, 주재료는 광경화수지(재료명: PIC-100)를 사용한다.
성능/효과
5. 매몰시 작업 전체공정을 10분 내에 끝내야 [14]하지만, 여름철이나 더운 날씨, 또는 실내온도가 높을 경우, 물의 량이 적을 경우에 따라 8분 이내에 끝내는 것이 좋다.
끝으로 3D CAD 디자이너와 3D 프린터의 기술발전이 국내 주얼리 시장 변화에 많은 영향을 줄 것으로 본다. 3D 프린터의 발전은 대량생산의 시대에서 맞춤형 소량생산의 시대로 변화하고 있다.
넷째, 제품에 글씨나 마크, 양각 또는 음각으로 문양이 새겨져 있는 것들은 형틀 작업하는 것이 좋다.
둘째, 두껍고 면이 넓은 것은 무조건 형틀 작업을 하는 것이 좋다.
하지만 3D 프린터의 활용으로 주얼리 정밀주조 결함이 많이 발생하고 있다. 이것을 해결하기 위해 일반적인 다섯 가지의 결함 왁스패턴, 매몰, 탈왁스와 소성, 탈수지와 소성, 주물 등을 알아보았으며, 특히 소성시 탈왁스와 광경화수지의 탈수지(脫樹脂)의 온도 차이가 있다는 것을 알게 되었다. 기존 탈왁스 온도는 150～250℃이지만, 탈수지 온도는 380～500℃였다.
Fig 7번은 물줄기 왁스가 녹아 석고 매몰재에 스며든 자국이 보이고 광경화수지는 검게 탔지만 말랑말랑하고 표면은 갈라진 것을 볼 수 있다. 이와 같이 기존 왁스 방식의 승온곡선으로는 광경화수지를 소성할 수 없다는 결과를 얻을 수 있었다.
첫 번째, 너무 얇고 가는 제품은 몰드틀에 고무를 넣으면서 부서질 위험이 있기 때문에 피하는 것이 좋다.
후속연구
기존 정밀 주조는 왁스를 사용하였기 때문에 큰 어려운 문제가 없었으나 3D 프린터의 수요가 증가하면서 주재료인 광경화수지가 증가하였으며 그에 따른 광경화수지에 대한 데이터 부족으로 많은 문제가 발생하고 있다. 앞으로 3D CAD 디자이너의 수가 증가하고, 3D 프린터의 보급 수요가 증가함에 따라 정밀 주조의 주물 결함은 더 많아 질 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
RP는 어떻게 불리는가?
국내 주얼리 산업에서는 1990년대 후반에 RP(Rapid Prototype:고속모형제작)System이라는 이름으로 생소하게 우리에게 다가왔다. RP라는 이름은 최근 3D 프린터라는 이름으로 불리고 있으며, 본 연구에서는 RP라는 용어 대신 3D 프린터라는 용어를 사용하겠다.
3D 프린터의 보급에 따른 문제점은?
반면 3D 프린터의 보급에 따른 문제점이 발생 하고 있다. 광경화수지를 사용하는 3D 프린터의 정밀주조 주물결함이다. 기존 정밀 주조는 왁스를 사용하였기 때문에 큰 어려운 문제가 없었으나 3D 프린터의 수요가 증가하면서 주재료인 광경화수지가 증가하였으며 그에 따른 광경화수지에 대한 데이터 부족으로 많은 문제가 발생하고 있다. 앞으로 3D CAD 디자이너의 수가 증가하고, 3D 프린터의 보급 수요가 증가함에 따라 정밀 주조의 주물 결함은 더 많아 질 것이다.
주조의 공정은 어떻게 나눌 수 있는가?
주조의 공정으로는 왁스패턴(wax pattern), 매몰(Investment), 탈왁스(Dewaxing)와 소성(Curing), 주물(Casting)등으로 나눌 수 있으며, 이러한 공정이 하나라도 소홀하게 되면 좋은 결과를 얻을 수 없게 된다. 2000년 이후, 3D 프린터가 발전되고 사용 횟수가 증가하였으나, 왁스 방식보다 광경화수지 방식의 프린터를 선호함으로 그의 따른 주물 결함이 더 심해지고 있다.
참고문헌 (16)
http://www.etnews.com/20141219000122. Is a 3D printer expired patent safe?. 2014
Daum: Knowledge Search: Definition and Concept of CAD / CAM
https://en.wikipedia.org/wiki/Rhinoceros_3D
K. H. Ryu, Jewelry manufacturing and cad / cam use. Journal of the Korean Gems and Jewelry. Vol.5,No.1(2011)158-171, 2011
I,H,Lee. Development of Micro-stereolithography Technology Considering Photopolymer Solidification Phenomena and Its Applications. Pohang University of Science and Technology. 2002
C. M. Lim,, A Study on the method of Design Development and prevention method of Casting Defect of Commercial Jewelry, Chonbuk National University, 2009
E. J. Kim, A study on the design of ornaments using precision casting technique, Keimyung University ,2002
J. H, Park. A study of expression on sculpture in bronze casting. University of Seoul. 2007
O. S. Lim., A Study of jewelry by precision casting, Hongik University. 1973
Youngjintools-http://blog.naver.com/youngjin.
http://cafe.daum.net/RingTogether/5ePJ/38
Y. G. Won,.-A Study of Making Jewelry Ornaments Using Centrifugal Casting Method by High Frequency Melting. The Korea Society of Art & Design. Vol.4 No.2.111-123. 2001
S. S. Park. Wax Modeling Jewelry Casting. TaeKwanWon, 2004
H. S, Kim. Precision Casting of Precious Metals.Korea Industrial Property Corporation. 2011
SNC KOREA .Coordination of data
J. H Lee, A study on quality improvement of silver jewelry in lost wax casting, Kookmin University, 2015
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