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분말적층용융 기술을 활용한 산업용 중자 제작

Production of Casting Cores using Powder Bed Fusion Techniques

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.5, 2019년, pp.239 - 244  

최진용 (한세대학교 대학원 IT 융합학과) ,  신승중 (한세대학교 ICT융합학과)

초록
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기존의 주조 방식은 긴 제작 시간과 많은 비용이 소모되며, 즉각적인 디자인 수정이 불가능하여 다변화하는 현대사회에 대응하기 어려웠다. 때문에 주조 산업은 새로운 대안이 필요했으며 그 중 하나가 적층 제조 기술과의 접목이다. 적층제조기술에는 7가지가 있으나 본 논문에서는 PBF를 활용한 중자 제작을 살펴보려고 한다. 현재의 적층 제조 기술 장비들은 대부분 외산 장비들로 기능 활용과 서비스의 제약이 따르고 있어서 장비의 국산화가 필요하였고 장비의 개발과 함께 기술 활용의 내용을 담았다. 각 장에서는 PBF의 장비 개발 단계 및 소재 적용과 변수 설정에 대해서 서술하고 있으며, 최종적으로 기술을 활용한 산업용 중자 개발의 성공과 특성에 대한 정보를 보여주고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Traditional casting methods require long production lead time and high cost while not accommodating design changes easily. One of the technological alternatives to improve casting method to meet diversifying needs is Additive Manufacturing (AM). Among the 7 AM techniques, Powder Bed Fusion (PBF) is ...

주제어

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 적층제조 기술의 종류에는 제조 공법에 따라 여러 가지가 존재하며 각 방식의 주조산업에 대한 적합성에 대해서는 아직까지 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 기존의 사형주조 방식을 대체 가능한 적층 제조 기술들을 찾아내는 것을 목표로, 각 방식을 적용한 장비와 적용 소재를 개발하고 적합한 공정 파라미터를 찾아 출력한 결과물과 특성을 비교하여 적층 제조 기술의 주조 공정 적합성을 확인하고자 한다.
  • 파라미터를 조합하여 여러 테스트를 진행한 결과의 일부를 그림 4에 나타내었다. 레이저 세기가 65W, 스캔 스피드가 2000mm/s의 조건에서 해칭 간격만 변경하였을 때 출력물의 품질을 비교하는 실험이다. 해칭 간격이 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
분말적층용융 방식은 무엇인가? [1]경제성, 실현 가능성, 효율성 등 다양한 부분을 고려한 결과, 분말적층용융 방식을 활용하여 산업용 중자를 생산하기로 결정하였다. 분말적층용융 방식은 베드에 도포된 분말 (Powder)에 선택적으로 레이저를 조사, 소결하고 분말을 도포하는 공정을 반복하여 적층하는 방식으로 조형 속도가 빠르고 다양한 응용 분야 및 활용 가능 소재가 광범위하기 때문에 파급효과가 클 것으로 판단된다. 하지만 레이저와 같은 고가의 부품이 사용되며 후처리 공정이 필요하고 사용 소재에 따라 가열 온도와 레이저 변수를 조절해야하기 때문에 파라미터 설정 작업이 까다로운 단점이 있다.
분말적층용융 기술과 접착제분사 기술이 주목받는 이유는 무엇인가? 이 기술은 부가적인 전문가의 작업이나 치구 없이 오직 CAD데이터로부터 제작이 가능하다는 점 때문에 개발 시간을 단축시킬 수 있다. 그중에서도 분말적층용융 기술과 접착제분사 기술의 경우, 사용 소재의 범위가 넓어 산업 활용 접근성이 용이하여 주목을 받고 있다. 다만 해외 기술의존도가 높으며 헤드 시스템과 레이저 시스템이 고가라는 단점이 있다.
적층 제조기술의 장점은 무엇인가? 이런 전통적인 사형주조 방식의 복잡한 제작과정의 단순화를 위해 제안되는 기술이 바로 적층 제조 (Additive Manufacturing) 기술이다. 이 기술은 부가적인 전문가의 작업이나 치구 없이 오직 CAD데이터로부터 제작이 가능하다는 점 때문에 개발 시간을 단축시킬 수 있다. 그중에서도 분말적층용융 기술과 접착제분사 기술의 경우, 사용 소재의 범위가 넓어 산업 활용 접근성이 용이하여 주목을 받고 있다.
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참고문헌 (13)

  1. ASTM International Committee F42 on Additive Manufacturing Technology defines AM as the process of joining materials to make objects from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methods. 

  2. 3D Printing technology trends, korea creative content agency, pp. 4-8, 2013, 

  3. Global 3D printer industry technology trend analysis, KIMM, pp. 1-7, 2013, 

  4. Implemented 3D printing industry promotion in 2019, KAIT, pp. 2, 2019, 

  5. K.W. Dalgarno, T.H.C.Childs, "Finite Element Analysis of Curl Development in the Selective Laser Sintering Process, Deparment of Mechanical Engineering, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK 

  6. Senthilkumaran K, Pandey P M, and Rao P V M. "Influence of building strategies on the accuracy of parts in selective laser sintering". Materials & Design, pp. 5, 2009 

  7. Qin Dandan, Dang Jingzhi, Bai Peikang, et al. "Experimental study of selective laser sintering on the foundry coated sand. Foundry Technology", 2006 

  8. Gean V S, Priscila K, Rodrigo A P, et al. "Structure and mechanical properties of cellulose based scaffolds fabricated by selective laser sintering". Polymer Testing, pp. 6-10, 2009 

  9. Gibson and Cheung W. "Effects of Energy Density on Bonus Z, Surface Roughness and Warpage of Selective Laser Sintered Polycarbonate", Proceedings of the Eighth International Conference on Rapid Prototyping, held in Tokyo, Japan, 2000 

  10. Wulfhorst, J., Seide, G., Gries, T., Rietzel, D. Drummer, D, "Substitution of powders by ultrashort cut fibers for selective laser sintering (SLS)", 11th World Tex-tile Conference AUTEX, Mulhouse, France, 2011 

  11. Dong-Hwan Gong, Seung-Jung Shin, "Comparative Analysis between Super Loop and FreeRTOS Methods for Arduino Multitaskin", DOI : https://doi.org/10.7236/JIIBC.2018.18.6.133 

  12. Seung-Mok Le, "Implementation of 3D Printer Using DLP for Ceramic Resi", Journal of KIIT. Vol. 15, No. 8, pp. 95-100, Aug. 31, 2017, DOI : http://dx.doi.org/10.14801/jkiit.2017.15.8.95 

  13. Suk-Jae Jung, Tae-Hee Lee, "Study of Trends in The Architecture and The Economic Efficiency of 3D Printing Technology", Vol. 15, No. 10 pp. 6336-6343, 2014, DOI : https://doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.10.6336 

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