Abstract
Recently, the size of the IoT sensor has been decreased and the collecting direction of the IoT sensor for acquiring the data have been changed from 2D to 3D. It makes sensor structure complex. In the fabrication of the complex structure, 3D printing technology has more useful than traditional manufacturing technologies. Among 3D printing technologies, FDM (fused deposition modeling) is a candidate technology to fabricate a small IoT sensor because the price of the machine and the material is cheap. In the FDM process, a 3D shape is made by depositing the melted filament. Recently, the patent of FDM technology is expired and cheat machines are developed based on the open-source. In the FDM process, mechanical properties of a fabricated part is affected by a lots of factors such as the kind of material and process parameters. Among them, infill is affecting the mechanical properties and the production lead time as well. In this work, a new method to optimize the FDM process with the consideration of mechanical property and production lead time was proposed. To verify the method, the fabrications were performed with the different infill rates. The results of tensile tests were analyzed to verify the proposed method.
최근의 IoT 센서의 소형화와 센서의 소형화로 인하여 다른 센서 및 구조물들과의 간섭 및 견고성을 고려하여 더욱 복잡해 지고 있다. 최근 3D 프린팅 기술은 센서 직접 제작이나, 센서 소자를 포함하는 기구를 만드는 분야에 다양하게 적용이 되고 있다. 그 중에서, fused deposition modeling(FDM) 기술은 장비 및 소재의 가격이 상당히 저렴하며, IoT 기기의 제작이 활용이 가능한 가장 유력한 기술중에 하나이다. 그런 FDM 프린팅 기술은 플라스틱 소재 기반의 필라멘트를 녹여서 적층하여 3D 형상을 만들어 내는 기술이며, 최근에 특허 종료와 아울러 오픈 소스 기반의 저가형 프린터가 개발됨으로 일반인들에게도 널리 사용되고 있다. 이런 FDM 기술을 이용하여 출력된 출력물에 있어서 기계적 물성치는 소재의 종류와 다양한 공정 변수들에 의해서 영향을 받는다. 그 중에서도 내부 채움(infill)은 기계적 물성치에도 큰 영향을 주면, 출력 시간에도 영향을 준다. 따라서 본 논문에서 내부 채움과 기계적 물성치 및 출력 시간 사이의 관계를 규명하여, 기계 기구물을 제작할 때 출력 시간과 기계적 물성치를 고려한 최적의 내부 채움 조건 선정 방법을 제시하고자 한다. 제시된 방법을 증명하고자, 다른 공정은 모두 고정하고, 내부 채움 조건만을 변경한 인장 시편을 제작하고, 제작된 시편을 인장 실험을 통하여 내부 채움에 따른 출력물의 기계적 물성치를 비교 분석하였다.