초록 ▼

현재까지 CAD/CAM 시스템들은 제품의 기하학적 형상의 표현 및 가공정보의 생성에 초점을 맞추어 왔다. 하지만 최근에 들어 최적구조설계(structural optimization) 및 적층제조 (Layered Manufacturing, LM) 방식과 같은 신기술이 개발됨에 따라, 경사기능재료(Functionally Graded Materials, FGMs), 마이크로 시스템 패키징 및 복합 MEMS 장치 등의 기능성 복합재의 설계 및 제조에 이 기술들을 응용할 수 있는 가능성이 열리고 있다. 그러므로 현재의 CAD/CAM 시스템은

현재까지 CAD/CAM 시스템들은 제품의 기하학적 형상의 표현 및 가공정보의 생성에 초점을 맞추어 왔다. 하지만 최근에 들어 최적구조설계(structural optimization) 및 적층제조 (Layered Manufacturing, LM) 방식과 같은 신기술이 개발됨에 따라, 경사기능재료(Functionally Graded Materials, FGMs), 마이크로 시스템 패키징 및 복합 MEMS 장치 등의 기능성 복합재의 설계 및 제조에 이 기술들을 응용할 수 있는 가능성이 열리고 있다. 그러므로 현재의 CAD/CAM 시스템은 제품의 기하학적 형상뿐 아니라 형상 내부의 재질성분이나 미세결정구조를 모델링 할 수 있도록 그 기능이 확장되어야만 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 정/역공학 기반 기능성 복합재의 효율적인 모델링을 위한 CAD 표현 방법의 개발, 정공학 기반 기능성 복합재의 최적설계 및 역공학 기반 시변 불균일 복합재의 건정성 모니터링을 위한 CAE 전처리기 및 해석 툴과의 인터페이스 개발, 5축 레이저 응용 적층제조를 위한 효율적인 공정계획법의 개발, 이들을 통합한 시스템의 구현 및 실제 적용 가능한 경사기능재료의 제조, 물성평가, 피드백을 목표로 연구를 수행하여 아래와 같은 연구성과를 도출하였다.
❏ 1차년도 : 정/역공학 기반 복합재의 효율적인 모델링을 위한 CAD 표현방법 개발(Fig. 1)
- 정공학(Forward Engineering) 기반 복합재 모델러의 기능 확장 및 구현
- 역공학 기반 시변(time-variant) 불균일 복합재 모델링을 위한 위한 CAD 표현법 개발
❏ 2차년도 : 복합재의 최적설계를 위한 CAE 전처리기 및 해석 툴과의 인터페이스 개발(Fig. 2)
- 부피분율(volume fraction) 기반 재질성분 근사화 알고리즘 개발
- 적응 메쉬(adaptive mesh) 생성 알고리즘 개발
❏ 3차년도 : 레이저 응용 적층제조를 위한 CAPP 툴 개발( Fig. 3)
- 복합재의 레이저 적층제조를 위한 material-pixel 기반 재질성분 근사화 알고리즘 개발
- 적응 슬라이싱(adaptive slicing) 알고리즘 개발
❏ 4차년도 : 복합재 모델링/해석/제조를 위한 통합 CAD/CAM/CAE 시스템의 원형 구축
❏ 4~5차년도 : 실제 적용 가능한 경사기능재료의 제작/물성평가/피드백
- DMT(Laser-aided Direct Metal Tooling)를 이용한 1차원 P21/Cu FGM의 제조/물성 평가/피드백(열전도도, 열팽창계수, 인장강도)(Fig. 4)
- 가압성형소결을 이용한 M2/Cu FGM의 제조/물성 평가/피드백(열전도도, 열팽창계수)(Fig. 5)
- 열전도성 금형에 적용 가능한 P21/Cu FGM 구조를 가지는 형상적응형 냉각회로의 모델링 기법 개발 및 국내특허 등록(국내외적으로 현재까지 연구적용사례가 없음).
● 정량적 연구성과(논문, 특허, 수상실적)는 아래와 같다.
- 논문 실적: SCI 급 4건, SCOPUS 급 3건, 다수의 국내외 학술대회 논문 발표.
- 특허 실적 : 국내특허 1건.
- 수상 실적 : ISGMA2015 국제학술대회 Best Poster Award 수상.