스테인리스강을 사용한 분말 적층 용융 방식의 금속 3차원 프린터에서 제작된 물체의 최소 선폭 측정

손봉국; 정연홍; 조재흥

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자료유형: 학술저널

저자정보: 손봉국 (한남대학교) 정연홍 (국제대학교) 조재흥 (한남대학교)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제19권 제10호

발행연도: 2018.10

수록면: 346 - 351 (6page)

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금속 3D 프린팅 기술은 레이저 빔의 초점에 금속분말을 주입하는 방식에 따라 대표적으로 PBF(Powder Bed Fusion) 방식과 DED(Direct Energy Deposition)방식으로 나뉜다. DED 방식은 금속 분말 도포와 동시에 레이저를 조사하여 3차원 구조물을 제작하는 금속 3D 프린팅 기술이고, PBF 방식은 일정 높이로 3차원 그래픽을 슬라이싱 한 후 한 층씩 금속 분말을 적층하여 레이저를 이용해 3차원 구조물을 제조하는 방식이다. DED 방식을 사용하면 레이저 클래딩, 금속 용접 등에는 강점을 가지지만 3D 형상을 제작할 경우 밀도가 낮아지는 문제점이 발생한다. DED 방식에서의 구조체 밀도 문제를 해결하기 위해 PBF 방식을 도입하면 상대적으로 밀도가 높은 3차원 구조물을 제작하는데 용이하다. 본 논문에서는 갈바노 스캐너와 광섬유로 전송되는 Nd:YAG 레이저 빔을 이용한 약 30 ㎛ 크기의 스테인리스 강 분말을 이용하는 PBF 방식의 3차원 프린터를 제작하고, 이를 이용하여 얇은 금속 구조물을 제작하였다. 또한 레이저의 조사 횟수, 출력, 초점 크기, 스캐닝 속도에 따른 선폭의 최적조건을 찾았으며, 그 결과 최적 조건은 레이저 조사 횟수 2회, 출력 30 W, 초점 크기 28.7 ㎛, 스캐닝 속도 200 mm/s에서 최소 선폭은 약 85.3 ㎛로 측정되었다.

#Additive manufacturing #Galvano scanner #Line width #wall thickness #Metal 3D printing #Powder bed fusion

참고문헌 (10)

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K. W. Dalgarno, J. H. Pallari, J. woodburn, K. Xiao, D. J. Wood, R. D. Goodridge & C.Ohtsuki, “Mass customization of medical devices and implants: state of the art and future directions,” Virtual and Physical Prototyping, Vol. 1, No. 3, pp. 137-145, September, 2006. DOI: https://doi.org/10.1080/17452750601092031 Ian Gibson, David Rosen, Brent Stucker, “Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing Second Edition,” pp. 35, 107-146, 245-268, Springer, 2015 Zhuqing Wang, Todd A. Palmer, Allison M. Beese, “Effect of processing parameters on microstructure and tensile properties of austenitic stainless steel 304L made by directed energy deposition additive manufacturing,” Acta Meterialia, 110, pp. 226-235, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.03.019 Young Jin An, Sungwoo Bae, Dong Soo Kim, Jae Yeol Kim, “Study on the Development and Sintering Process Characteristics of powder Bed Fusion System,” J. Korean Soc. Precis. Eng., Vol. 32, No. 9, pp. 773-779 DOI: https://doi.org/10.7736/KSPE.2015.32.9.773 Haijun Gong, Khalid Rafi, Hengfeng Gu, Thomas Starr, Brent Stucker, “Analysis of defect generation in Ti-6Al-4V parts made using powder bed fusion additive manufacturing processes,” Additive Manufacturing, 1, 87 ?98. 2014 DOI:https://doi.org/10.1016/j.addma.2014.08.002

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