초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 적층가공 프로세스로 제작되는 부품의 격자구조 최적설계, CAD 데이터와 격자구조의 통합된 표현, 격자구조의 포스트프로세싱을 지원하는 격자구조 특화 컴퓨터지원 설계/제조 프레임워크를 제시하는 것이다. 개발된 프레임워크는 설계자가 정의한 기능에 최적화된 불균일 메조스케일 내부 격자구조 생성 및 제조를 지원한다. 이를 위하여 일반적인 형태의 격자 유닛셀과 사용자정의 격자 유닛셀의 물성 데이터베이스도 구축한다. 격자구조로부터의 AM 공정계획 계산을 위한 고효율 알고리즘 개발과 프로토타입 소프트웨어

□ 연구개요
본 연구의 최종 목표는 적층가공 프로세스로 제작되는 부품의 격자구조 최적설계, CAD 데이터와 격자구조의 통합된 표현, 격자구조의 포스트프로세싱을 지원하는 격자구조 특화 컴퓨터지원 설계/제조 프레임워크를 제시하는 것이다. 개발된 프레임워크는 설계자가 정의한 기능에 최적화된 불균일 메조스케일 내부 격자구조 생성 및 제조를 지원한다. 이를 위하여 일반적인 형태의 격자 유닛셀과 사용자정의 격자 유닛셀의 물성 데이터베이스도 구축한다. 격자구조로부터의 AM 공정계획 계산을 위한 고효율 알고리즘 개발과 프로토타입 소프트웨어 구현도 최종 목표에 포함된다. 연구목표 달성을 위해 사용하는 적층가공 프로세스는 1차년도에는 FDM으로 시작하여 3차년도에는 메탈프린팅 프로세스로 확장한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
격자구조 특화 컴퓨터지원 설계/제조 프레임워크 개발을 위해 격자구조 최적설계 프로세스 개발, 유닛셀 데이터베이스 구축, 격자구조 최적설계/제조를 위한 소트프웨어 구현, 메탈프린팅 적용, 제작/실험에 의한 검증을 수행하였다. 연구 결과를 토대로 총 6편의 국외 SCI 논문게재 및 7편의 학술대회 논문발표를 하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
적층제조 격자구조의 타입별 특성과 설계에 대한 이해를 돕고 해당 특성을 최적설계에 적용하여 다양한 타입의 최적 불균일 격자구조를 생성하는 기법 개발하였다. 적층제조 격자구조의 물성에 적층제조 프로세스에서 발생하는 이방성을 고려하여 기존 적층제조 파트 최적설계 기술을 발전시켰다. 적층제조 기술을 실제 부품제작에 사용하는 여러 산업분야에서 비용절감(재료, 에너지, 제조 시간 등)과 부품의 기능향상에 사용할 수 있는 향상된 격자구조설계 기법과 설계 소프트웨어 프레임워크를 제시함으로써 격자구조 설계/제조 연구의 발전에 기여하였다.
수혜를 받을 것으로 예상되는 산업계는 항공우주, 자동차 분야 등을 포함하며 바이오메디컬 분야의 의료기구나 tissue scaffold의 설계에도 활용이 가능하다. 일반 소비재의 설계 및 제조에도 활용 가능성이 예측된다. 또한, [CAD]-[격자구조 설계]-[최적설계]-[재조를 위한 포스트 프로세싱]으로 단절되어 있는 적층제조 설계/제조 프로세스를 일부 통합하고 연결 인터페이스를 제공함으로써 생산성의 향상에 크게 기여할 것이 예측된다. 추후 이어지는 중견후속연구 과제를 통해 구조물의 강성이 아닌 변형을 최적화하는 다중모폴로지 격자구조 최적설계 연구가 수행될 예정이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목표 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 격자구조 최적설계 프로세스 개발 ... 6
• 2) 유닛셀 데이터베이스 구축 ... 10
• 3) 격자구조 최적설계/제조를 위한 소프트웨어(CAD) 구현 ... 11
• 4) 메탈프린팅 적용, 제작/실험에 의한 검증 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 35