| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 가을 (11/24 ~ 11/26, 경주 라한호텔) |
| 권호 | 27권 2호 |
| 발표분야 | D. 구조 재료 분과 |
| 제목 | 선택적 레이저 용융 방식의 고분자 적층 제조 공정에서 용융 풀과 형상 재현성과의 상관관계 |
| 초록 | 본 연구는 선택적 레이저 용융 방식을 활용하여 산업의 경량화 요구 추세에 대응이 가능한 고분자 소재의 적층제조 공정을 최적화하고자 하는 것이 목적이다. 레이저 파워, 스캔스피드, 해칭간격 그리고 레이어 두께 등의 공정 파라미터드를 기반으로 한 에너지 밀도를 산출하여 70W CO2 레이저를 활용해 싱글 및 멀티 레이어의 용융 풀(Melt Pool) 제작 적층공정을 수행하였다. 주사전자현미경을 통해 에너지 밀도에 따라 상이한 용융 풀을 갖는 것을 확인하였고, 이 용융 풀의 너비와 깊이 등을 정량적으로 분석하였다. 이를 통해 적층 제조를 위한 최소 에너지 밀도는 0.05J/mm3, 용융 풀의 너비와 깊이가 최대가 되는 임계점은 0.6J/mm3라는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 출력 제품의 형상 재현성을 확인하기 위해 기준 시편 10×10×10mm3를 에너지 밀도별로 출력하여 수축률을 측정하였고, 그 결과 에너지 밀도가 높아질수록 시편의 첨단부 형상 재현성은 저하되고, 팽창이 발생되는 것을 확인하였다. 특히, 에너지 밀도 1.0J/mm3이상의 일부 시편에서는 소재의 녹는 점 이상으로 용융 온도가 높아짐에 따라 용융 풀 내 유동도가 상승해 용융 풀의 너비와 깊이가 크게 증가되어 팽창이 발생된 것을 확인할 수 있었다. 반면 에너지 밀도가 낮으면 소재 간 결합력이 저하되어 층간 수축변형, 층간 박리 현상 등이 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 최종적으로 적층제조 시편의 형상 품질 측면에서는 0.24J/mm3~0.3J/mm3범위의 에너지 밀도 조건이 최적 조건임을 확인하였다. 하지만 이런 형상 재현성을 위한 공정 최적화가 실제 산업 적용이 가능한 기계적 특성까지 포함하는 것은 아니므로 향후 산업 요구 성능에 맞는 형상 재현성과 기계적 특성 확보를 위해 지속적으로 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다. |
| 저자 | 심은정 |
| 소속 | 한국생산기술(연) |
| 키워드 | <P>선택적 레이저 용융 방식; 용융 풀; 에너지 밀도; 형상 재현성</P> |
