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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이태경
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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3D 프린팅 방법 중 DED는 레이저를 사용하여 분말을 용융시켜 기판 위에 적층시키는 방법이다. 큰 부품을 적층하는 경우 자유도가 높은 특성이 있다.하지만 DED 공정의 산업적 적용을 위해 기하학적인 구조를 갖는 고부가가치 제품의 효과적인 생산 방식의 제조가 필요하다. DED 공정 변수로는 레이저 출력(Laser power), 스캔 속도(Scan speed), 층간 냉각 시간(Interlayer cooling) 등이 있다. 이는 형상 및 물성에 영향을 미친다. 이러한 공정변수 중 층간 냉각 시간의 경우 DED 연속 공정으로 인해 발생하는 열 영향의 문제와 연관되어 있다. 연속적인 적층 시, 열의 축적으로 인해 낮은 열 구배가 발생하게 된다. 따라서 측부가 주변 분위기에 의해서 쉽게 냉각되며 용탕은 중앙부에서 아래로 흐르는 현상을 초래한다. 이에 따라 제작된 제품은 비해 중앙부 높이가 낮아지며 이러한 결과에 따라 기계적 특성이 저하됨을 나타낸다.따라서 층간 냉각 시간의 변수를 가지지 않을 경우 기계적 특성 및 기하학적 형상의 극도의 불안정성을 초래한다.
본 연구에서는 단시간 내에 DED 공정으로 적층된 부품의 기하학적 안정성을 확보하기 위해 시행착오가 아닌 로지스틱 함수를 사용하여 최적의 IC 단계를 제안한다. 적층 직전의 표면 온도(Tc)는 층별로 측정되었다. 이후 목표 Tc를 유지하기 위한 모델을 사용하여 다시 계산되었다. 최적의 IC 단계는 적층된 층의 수에 따라 다르며 (i) 3번째 층까지 non-IC, (ii) 4번째 층에 대해 1.05-s IC, (iii) 5번째 이후의 층에 대해 2.21-s IC를 가진다. 이러한 방식은 IC 단계 없이 제작된 DED 시편(오차 33.5%)과 비교하여 기하학적 안정성(오차 5.9%)에서 현저한 개선을 도출하였다. 또한 5초 간격으로 고정된 기존 IC 단계에 비해 처리 시간을 30% 단축하였다. 경도값은 non-IC에 비해 약 16 % 증가하였다.
본 연구에서는 단시간 내에 DED 공정으로 적층된 부품의 기하학적 안정성을 확보하기 위해 시행착오가 아닌 로지스틱 함수를 사용하여 최적의 IC 단계를 제안한다. 적층 직전의 표면 온도(Tc)는 층별로 측정되었다. 이후 목표 Tc를 유지하기 위한 모델을 사용하여 다시 계산되었다. 최적의 IC 단계는 적층된 층의 수에 따라 다르며 (i) 3번째 층까지 non-IC, (ii) 4번째 층에 대해 1.05-s IC, (iii) 5번째 이후의 층에 대해 2.21-s IC를 가진다. 이러한 방식은 IC 단계 없이 제작된 DED 시편(오차 33.5%)과 비교하여 기하학적 안정성(오차 5.9%)에서 현저한 개선을 도출하였다. 또한 5초 간격으로 고정된 기존 IC 단계에 비해 처리 시간을 30% 단축하였다. 경도값은 non-IC에 비해 약 16 % 증가하였다.
목차
1. 서 론 12. 이론적 배경 42.1 직접분사적층 42.2 스테인리스 스틸 소재 선정 62.3 적층물 형상 연구 예시 73. 실험 방법 93.1 스테인리스 스틸 분말 특성 분석 93.2 공정 변수 133.3 열모니터링 방법 144. 실험 결과 및 고찰 174.1 10층 적층 결과 174.1.1 Tc 선정 174.1.2 EGS 분석 194.1.3 IC (Inter-layer Cooling) 도출 214.2 30 layer 검증실험 254.3 기계적 특성 274.3.1 미세구조 274.3.2 비커스 경도 305. 결 론 326. 참고문헌 337. Abstract 37
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