초록 ▼

본 보고서에는 고반응성 금속 분말과 고융점 세라믹소재의 3차원 조형기술을 개발하기 위한 원천기술을 확보하는 연구개발 내용을 다루고 있다. 2차년도의 연구 개발 결과에 이어 3차년도에는 알루미늄계 복합 분말과 고융점 질화규소 소재 원천기술 및 3D 프린팅 공정기술 확보 연구를 수행하였다. 또한 경량구조용 3차원 격자 구조체를 제작하고 특성을 평가하였다. 세부적인 연구 결과는 하기와 같이 요약할 수 있다.

- 알루미늄 합금 분말의 3차원 조형을 통해 99% 이상의 상대밀도를 확보할 수 있는 3D 프린팅 공정기술을 확보하였으

본 보고서에는 고반응성 금속 분말과 고융점 세라믹소재의 3차원 조형기술을 개발하기 위한 원천기술을 확보하는 연구개발 내용을 다루고 있다. 2차년도의 연구 개발 결과에 이어 3차년도에는 알루미늄계 복합 분말과 고융점 질화규소 소재 원천기술 및 3D 프린팅 공정기술 확보 연구를 수행하였다. 또한 경량구조용 3차원 격자 구조체를 제작하고 특성을 평가하였다. 세부적인 연구 결과는 하기와 같이 요약할 수 있다.

- 알루미늄 합금 분말의 3차원 조형을 통해 99% 이상의 상대밀도를 확보할 수 있는 3D 프린팅 공정기술을 확보하였으며, 알루미늄 합금에 강화입자가 포함된 알루미늄 복합 분말의 3D 프린팅 조형기술 연구를 수행하였다. 또한, 알루미늄 분말 소재의 유기물 코팅을 통해 반사율 저감 기술을 확보하여, 저출력 레이저를 사용하여 3D 프린팅 공정이 가능한 소재 원천기술을 확보하였다.
- 대표적인 고융점 난성형 세라믹 소재인 질화규소의 광경화 3D 프린팅을 위해 세계 최고 수준의 충진도를 가지는 광경화성 질화규소 서스펜션 및 세라믹 잉크 소재 원천기술을 확보하였으며, 이를 기반으로 복잡형상 세라믹 구조체 제작기술을 확보하였다.
- 형상자유도가 우수한 3D 프린팅 기술의 장점을 활용하여 격자구조 형상 구현 및 다공성 구조 기반 부품 설계기법과 그에 대한 기계적 특성평가 연구를 수행하였다. 향후 격자구조체 연구는 소재의 고강도 구조용 응용분야에 활용이 기대된다.

(출처 : 보고서 초록 3p)

Abstract ▼

This research is aimed to develop aluminum-based metal or ceramic materials with tailored interfaces for an advanced additive manufacturing process. Three main technologies regarding metal and ceramic powder materials for 3D printing process have studied, as follows.
First, 3D printing process on

This research is aimed to develop aluminum-based metal or ceramic materials with tailored interfaces for an advanced additive manufacturing process. Three main technologies regarding metal and ceramic powder materials for 3D printing process have studied, as follows.
First, 3D printing process on Al alloy powders is investigated to enable fabrication of 3D body with relative density above 99%. Furthermore, 3D printing on Al alloy reinforced with SiC have been conducted. Polymeric coating on Al powder makes reflection of the powder much weaker, and is capable of 3D printing using laser source with lower power. Second, silicon nitride is applied in photo-induced 3D printing (digital light processing, DLP) to fabricate 3D shapes of engineering ceramics. Based on the material research, highly loaded photocurable suspension of silicon nitride is successfully formulated, and applied to DLP for fabrication of various 3D silicon nitride bodies with high density. Third, design and fabrication technology of lattice structures with high porosity for high-strength structural applications has been studied. Structural characteristics of 3D printed lattice structures have investigated under various geometric conditions.
The above mentioned research results show that fundamental study on procssing parameters have been successfully investigated on the additive manufacturing process for metal or ceramic materials. From these researches, 4 domestic patent and 1 international patent (PCT) is applied, 5 paper and 1 book chapter has been published. Also, more than 10 presentation in various conferences are conducted and emphasized the superiority of the research.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1절. 연구개발의 목적 ... 10
• 제 2절. 연구개발의 필요성 ... 11
• 제 3절. 연구개발의 범위 ... 14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 제 1절. 국내외 기술 및 연구동향 ... 15
• 제 2절 국내외 산업동향 ... 21
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제 1절. Al계 합금분말소재 3D 적층 공정 기술 연구 ... 23
• 1. Al계 합금분말소재 기본 특성 평가 ... 23
• 2. Al-Si계 합금분말의 유동도 측정 및 향상기술 연구 ... 23
• 3. Al-Si계 합금분말의 차원 적층공정 ... 27
• 4. Al합금분말 3차원 적층공정 결과 ... 27
• 5. Al합금분말 3차원 적층 조형체 특성평가 ... 36
• 6. Al분말 반사율 저감용 분말 표면 코팅기술 개발 ... 43
• 제 2절 질화규소(Si3N4) 구조체 3D 프린팅 공정 및 치밀화 연구 ... 48
• 1. 질화규소의 광경화 3D 프린팅 적용을 위한 세라믹 suspension의 공정성 ... 48
• 2. 질화규소의 광경화 3D 프린팅 적용을 위한 세라믹 suspension의 광경화성 ... 48
• 3. 광경화 3D 프린팅을 위한 고충진 질화규소 suspension의 제작 ... 50
• 4. 질화규소 3D 프린팅 및 3차원 소결체의 제작 ... 55
• 제 3절 3차원 격자구조체 제작 및 구조적 특성평가 ... 60
• 1. PBF기반 금속 3D 프린팅 공정 기초 연구 ... 60
• 2. 3차원 격자구조체 설계 및 제작 ... 68
• 3. 3D 프린팅된 격자구조체 구조적 특성평가 ... 74
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 85
• 제 1절 기술적 성과 ... 85
• 제 2절 사회.경제적 성과 ... 85
• 제 3절 국가발전의 기여도 ... 86
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 87
• 제 1절 추가 연구의 필요성 ... 87
• 제 2절 타 연구에의 응용 ... 87
• 제 3절 기업화 추진방안 ... 87
• 제 6 장 참고문헌 ... 89
• 끝페이지 ... 91