초록 ▼

첫번째로 Laser Plastic Welding 기술에 필요한 Laser Source, 광학계, 시편 현상 및 제조 방법 및 로드셀을 이용한 가압장치 등 모든 주변 기술을 확보하였다.
두번째로 재료 내의 광학적 Energy의 분포를 위하여 제어할 수 있는 요인인 집속광학계를 실험하여 약 2mm의 Spot Size를 만들 수 있는 f=100mm에서의 결과가 가장 양호하다는 판단을 하였다.
세번째로 Laser 가공에서 가장 중요한 요소 중의 하나인 흡수율 측정장치를 개발하였다.
네번째로 Laser Plastic Weld

첫번째로 Laser Plastic Welding 기술에 필요한 Laser Source, 광학계, 시편 현상 및 제조 방법 및 로드셀을 이용한 가압장치 등 모든 주변 기술을 확보하였다.
두번째로 재료 내의 광학적 Energy의 분포를 위하여 제어할 수 있는 요인인 집속광학계를 실험하여 약 2mm의 Spot Size를 만들 수 있는 f=100mm에서의 결과가 가장 양호하다는 판단을 하였다.
세번째로 Laser 가공에서 가장 중요한 요소 중의 하나인 흡수율 측정장치를 개발하였다.
네번째로 Laser Plastic Welding이라는 비접촉 가공방법의 장점을 이용하기 위한 3차원 Universal Jig의 개발을 시도했으나 처음의 단순 고정장치개념으로부터 위치정밀도까지 요구하는 장치로 변함에 따라 매우 불편한 장비가 되었다. 이와 같은 경험의 바탕위에서 제4장에서 언급한 바와 같이 Pin Array를 이용한 자유곡면의 고정 방법을 통한 위치정밀도를 확보하고, 본 설계 방법과 같은 가압 부분을 고려한다면 훌륭한 해결책이 되리라 생각한다. 3차원 Universal Jig의 개념은 비접촉 Laser 가공 기술의 도입으로 얻을 수 있는 중요한 생산기술의 장점이므로, 이 장점을 학보하기 위하여 계속 개발하는 것이 필요하다고 생각한다.
다섯번째로 본 과제에서 가장 중요한 Laser Plastic Welding의 주요공정변수 연구를 위하여 실험계획법을 도입하여 주인자들에 대한 효과를 측정하였다. 실험은 제조사별, Color별, 사용 광학계별로 Block화 하였고, Path Energy, Feed Rate, Pressure, Focal Position라는 4가지를 Parameter로 선점하였으며, 평가 기준인 Object Function으로 용착폭, 용착력, 용착강도, 잔류응력이라는 4가지를 선정하였다. 이 조사에 의하여 Laser Welding용 Plastic 재질에 대한 필요성을 파악할 수 있었다.
여섯번째로 실제로 작업조건으로 사용할 수 있는 Laser Plastic Welding 공정의 특성 Curve를 구하여, 각 제조사 별 Color별 최적 조건을 제시하였다.
마지막으로 2회 조사를 통하여 Annealing이라는 후처리 공정을 생략할 수 있고 불량품을 재처리할 수 있는 가능성을 확인하였다. 특히 중복 조사는 가공 시간은 증가하지만 기밀이 유지되지 않은 부분을 다시 용융 응고시킬 수 있으므로 Repair 작업의 가능성을 제공하는 장점도 있다. Red Color에서는 용착력이나 용착강도가 오히려 감소한다. 그러나 Black Color에서는 전반적인 거동이 2회조사를 하여 용착력이나 용착강도가 증가한다. 흡수제를 넣지 않은 Plastic는 흡수율이 작기 때문에 Path Energy를 많이 공급해야 하고 그 입열량이 Laser Plastic Welding의 품질을 저하시키는 결과를 가져오므로, Laser Plastic Welding에 가능은 하지만 적합하지는 않다. 그러므로 가능한 한 Laser Plastic Welding용 Plastic 재료를 사용해야 하고 따라서 그 거동은 Black Color와 유사하게 되는데, 이 경우 2회 조사는 불량을 개선할뿐만 아니라 강도도 증가시키는 긍정적인 결과를 가져올 것이다.
위의 결론들에 대한 수치적 Data들은 필요하면 제9장을 참조하면 되고, 더 필요하다면 각 해당 장을 참조하면 된다. 더 연구되어야 할 부분에 대한 내용은 제9장 제3절을 참조하면 된다.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술지원성과 요약서 ... 3
• 기술지원성과 요약문 ... 4
• 목 차 ... 8
• 제 1 장 서론 ... 10
• 제 1 절 기술지원의 필요성 ... 10
• 제 2 절 기술지원의 목표 및 내용 ... 11
• 제 2 장 국내외 기술현황 ... 13
• 제 1 절 Plastic Laser Welding 기술의 개요 ... 13
• 제 2 절 국외기술현황 ... 17
• 제 3 절 국내기술현황 ... 24
• 제 3 장 실험 대상 및 실험방비의 구축 ... 26
• 제 1 절 Laser Source의 선정 및 구성 ... 26
• 제 2 절 Focusing Optic의 선정 및 제작 ... 27
• 제 3 절 시편 제작용 금형 제작 및 시편 제조 ... 35
• 제 4 절 시편 가압 장치의 설계 제작 및 Calibration ... 36
• 제 5 절 실험용 Plastic 재질의 물성 정리 ... 39
• 제 4 장 제품 고정장치 개발 ... 40
• 제 1 절 3D Data의 분석 ... 40
• 제 2 절 제품 고정장치 설계 ... 46
• 제 3 절 제품 고정장치 제작 및 평가 ... 57
• 제 5 장 흡수율 측정장치 개발 ... 59
• 제 1 절 흡수율 측정의 원리 및 개념 설계 ... 59
• 제 2 절 흡수율 측정 장치의 설계 ... 62
• 제 3 절 사용된 Plastic 흡수율 측정 장치를 이용한 측정 ... 65
• 제 6 장 DOE에 의한 Laser Plastic Welding의 주요공정변수 연구 ... 71
• 제 1 절 Laser Plastic Welding Process의 공정변수 결정 예비실험 ... 71
• 제 2 절 DOE를 이용한 Parameter 선정 및 object Function의 결정 ... 74
• 제 3 절 LG 제품의 Process Parameter 조사 ... 75
• 제 4 절 BASF 제품의 Process Parameter 조사 ... 83
• 제 5 절 Schulmann 제품의 Process Parameter 조사 ... 86
• 제 6 절 DOE에 의한 Parameter 연구의 결과 ... 89
• 제 7 장 Laser Plastic Welding 공정의 특성 Curve 실험 결과 ... 90
• 제 1 절 Path Energy에 따른 특성곡선 조사 ... 90
• 제 2 절 긴 Focal Length를 사용하는 경우의 조사 ... 100
• 제 3 절 Residual Stress에 대한 Parameter 조사 ... 102
• 제 4 절 중복조사를 통한 품질 개선의 가능성 조사 ... 103
• 제 8 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 105
• 제 9 장 결론 및 기술지원 결과의 활용계획 ... 106
• 제 1 절 결론 ... 106
• 제 2 절 타 연구에의 응용 및 기업화 추진 방안 ... 108
• 제 3 절 추가연구의 필요성 ... 108
• 참고문헌 ... 110