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보고서 상세정보

고기능 비철금속 고도 가공 기술 개발
Development of Advanced Additive Manufacturing Technology for Hyper Functional Non-Ferrous Metals

  • 사업명

    한국생산기술연구원운영경비

  • 과제명

    고기능 비철금속 고도가공 기술개발(1/1)

  • 주관연구기관

    한국생산기술연구원
    Korea Institute of Industrial Technology

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2016-01

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    Ministry of Science, ICT and Future Planning

  • 등록번호

    TRKO201600002045

  • 과제고유번호

    1711034162

  • 키워드

    3D 프린팅.적층성형가공기술.순수 티타늄.스캡폴드.생체접합성.3D Printing.Additive Manufacturing.Commercial purity titanium.Scaffold.Biocompatiability.

  • DB 구축일자

    2016-05-21

  • 초록 


    ...


    핵심기술
    ◯ 순수 티타늄 소재의 3D 프린팅 공정 설계
    ◯ 순수 티타늄 소재의 후처리 공정 기술 확립
    ◯ 순수 티타늄 Scaffold 설계/제조 기술 확립

    개발의 목표
    순수 티타늄 소재의 3D 프린...

    핵심기술
    ◯ 순수 티타늄 소재의 3D 프린팅 공정 설계
    ◯ 순수 티타늄 소재의 후처리 공정 기술 확립
    ◯ 순수 티타늄 Scaffold 설계/제조 기술 확립

    개발의 목표
    순수 티타늄 소재의 3D 프린팅 공정 최적화를 통한 생체적합성이 우수한 순수 티타늄 소재의 고강도화 기술 개발

    개발내용 및 결과
    ○ 순수 티타늄 소재의 적층공정 기술 확립
    - 적층공정 확립을 위해 다양한 Scanning 속도와 전류밀도에 따른 제품 형상 특징을 조사하였으며 Scanning 속도가 증가할수록 일정영역에서 Build-up이 성공되었으나 Scanning 속도가 높은 영역에서는 Outer hatching 만 제작되었으며 일부 고속의 영역에서는 표면 상태가 매끄럽지 않고 요철의 형태를 나타내었음.
    - 전류밀도도 일정영역에서 제품의 Build-up이 성공적이었으나 전류밀도가 높을 경우 제품 내부가 심각한 Melt로 인해 Build-up이 실패함.
    - 제품의 Build-up이 성공한 영역은 전류밀도와 Scanning 속도에 따라 일정영역이 존재하며 그 원인은 제품 제작에 필요한 Line energy이며 Line energy를 계산하여 제품 Build-up 시 성공한 영역과 비교를 통해 최적을 공정을 도출하였음.
    - 전자빔을 열원으로 하여 Powder bed fusion 방식 적용을 통해 순수 티타늄 소재의 최적 적층공정 개발을 위해 전류밀도와 Scanning 속도에 따른 제품 표면을 분석하였음.
    - Scanning 속도가 증가할수록 일정영역에서 제품 표면의 조도가 20㎛ (Ra) 이하였으며 Scanning 속도가 높은 영역에서는 표면조도가 매우 불안정하여 최대 200 ㎛(Ra) 값을 나타내는 영역도 있음.
    - 전류밀도도 일정영역에서 제품의 표면조도는 20㎛ (Ra) 이하였으며 전류밀도가 높을 경우 제품 내부가 심각한 Melt로 인해 최대 500 ㎛(Ra) 값을 나타내는 영역도 있으며 제품의 표면조도 값은 제품 제작에 필요한 Line energy와 상관관계가 존재함.
    - Scanning 속도가 증가할수록 일정영역에서 제품 내부 미세조직은 Fully Melt하였으며 결정립의 방위가 Build 방향과 동일하게 형성되어 있으며 일부 결정립이 Build 방향과 45° 틀어져 형성되어 있음.
    - 그러나 제품 표면조도가 높은 경우 대부분 내부 미세조직은 Micro/Macro 기공이 내부에 형성되어 있었으며 일부 실험 영역에서는 금속 분말이 완전하게 Melt되지 않았음을 확인할 수 있음.
    - 제품 내부의 미세조직이 Build 방향과 평행한 Lamella 조직을 형성한 영영과 Build 방향과 무관하게 결정립이 Random하게 분포한 Equiaxed 조직을 형성한 영역이 존재함을 확인할 수 있음.
    - Scanning 속도가 증가할수록 일정영역에서 제품의 경도값은 매우 높은 값을 나타내었으며 일부 영역내에서 매우 낮은 경도값을 나타내었음.
    - 제품 제작 영역을 크게 3개의 영역으로 나뉘었으며 Un-Melted Zone, Optimized zone, Over-Melted zone으로 표시하였음.
    - Un-Melted zone 은 제품의 내부가 형성되지 않거나 내부 조직이 un-melted powder로 잔존하는 영역으로 실제 제품의 표면 형성은 요철이 심각하게 형성되어 있어서 표면조도가 200㎛ 임.
    - Over-Melted zone 은 제품내 과도한 에너지가 집중됨으로 인해 각 Layer 적층시 높은 에너지가 축적되었으며 그 결과 Layer delamination 현상이 발생함.
    - Optimized zone은 제품형상이 정상적이며 내부 미세조직도 기공없이 Fully melt 된 상태로서 전류밀도와 스캔속도가 비례한 영역임.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
    4. 목차 ... 6
    5. 제 1 장 서론 ... 7
    6. 제 1 절 개발기술의 중요성ㆍ필요성 ... 7
    7. 제 2 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황 ... 12
    8. 제 2 장 기술개발 목표 및 내용 ......
    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 기관주요사업 요약서(초록) ... 3
    4. 목차 ... 6
    5. 제 1 장 서론 ... 7
    6. 제 1 절 개발기술의 중요성ㆍ필요성 ... 7
    7. 제 2 절 국내ㆍ외 관련 기술의 현황 ... 12
    8. 제 2 장 기술개발 목표 및 내용 ... 19
    9. 제 1 절 당해년도 목표 ... 19
    10. 제 2 절 당해연도 개발 내용 및 개발 범위 ... 19
    11. 제 3 장 결과 및 향후 계획 ... 20
    12. 제 1 절 연구개발 추진 체계 ... 20
    13. 제 2 절 당해년도 기술개발 결과 ... 22
    14. 제 3 절 기대효과 및 사업화 계획 ... 34
    15. 끝페이지 ... 36
  • 참고문헌

    1. 전체(0)
    2. 논문(0)
    3. 특허(0)
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