• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.421-428
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• 2018

프리프레그 압축 성형(PCM, Prepreg Compression Molding) 공정을 최적화 하기 위해서 성형 해석을 통해 공정 시 나타날 문제를 사전에 예측할 필요가 있다. 해석 정확도를 높이기 위해서는 성형 물성을 구할 때 정확한 물성 측정이 필요하다. 그러나 대부분의 연구는 프리프레그의 압축 물성을 따로 구하지 않고 인장 물성과 동일하다고 가정하여 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 성형 해석의 정확성을 높이기 위해 섬유의 면내 압축 물성 실험법을 제시했으며 측정 결과, 섬유의 압축 강성은 인장 강성에 비해 약 $10^{-2}$배 낮게 측정되었다. 실제 프리프레그의 성형성을 모사하기 위해 경사면($110^{\circ}$)을 갖는 정사각형 컵 금형을 설계 및 제작하였고 이를 이용한 프리프레그 고온 압축 성형성 평가를 수행하였다. 압축 물성 영향성 확인을 위해 금형 내 취약 지점으로 예상되는 각 코너 부근에서의 전단각을 측정하였으며 동일한 위치에서의 해석 결과와 실험 데이터를 비교하였다. 비교 결과 섬유의 압축 물성이 반영된 해석 결과에서 실험값과 유사한 패턴이 관찰되었으며 면내 압축 물성 반영이 성형 해석결과의 정확도를 향상시키는 것을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.25-29
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• 2015

저가격, 높은 생산성, 고해상도를 가지는 소자의 패턴 제작 방법에 대한 요구가 계속적으로 증가하고 있다. 롤투롤 연속생산 공정은 저비용, 대량생산이 가능한 차세대 공정으로 각광받고 있다. 본 논문에서는 PLC (planar lightwave circuit) 소자의 제작을 위해서 롤투롤 공정을 이용하여 제조하는 방법을 연구하였다. 제안한 기술은 polydimethylsiloxane (PDMS) 고분자를 이용하여 롤투롤 공정을 통해 PLC소자를 제작하는 공정을 연구하였다. 실리콘 웨이퍼에 형성된 마이크로 패턴을 복제 공정을 수행하였으며 이를 원통금형에 적용하여 롤투롤 공정의 롤 몰드(roll mold)로 사용하였다. 웹 텐션과 웹 속도의 공정 조건 최적화로 롤투롤 공정을 이용하여 PLC소자를 제작하였다. 제작된 PLC소자는 약4.0dB의 삽입손실을 가지는 $1{\times}2$ 광분배기이며, 제안한 롤투롤 공정 기술을 이용한 PLC소자의 제작 공정이 대량연속생산에 유효함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.1051-1057
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• 2011

최근 개발된 GMP공정의 활용으로 디지털 카메라, 광저장기기, 각종 전자기기 등의 광응용 기기에서 비구면 유리렌즈가 폭넓게 활용되고 있다. GMP공정은 복잡한 형상의 유리렌즈를 정밀하면서도 경제적으로 생산할 수 있다. 본 연구에서는 다구치 실험계획법을 이용하여 순차이송형 GMP공정에서 비구면 유리렌즈의 성형 조건을 최적화 하였다. 냉각 1단계에서의 압력과 온도, 시간을 3가지 주요 공정변수로 정하였으며, 3캐비티 금형을 이용하여 실험한 결과 순차이송형 유리렌즈 성형공정에서 냉각시간이 비구면 유리렌즈의 형상정밀도(PV)에 가장 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권11호
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• pp.1773-1785
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• 1997

The cooling stage is the very critical and most time consuming stage of the injection molding process, thus it cleary affects both the productivity and the part quality. Even through there are several commercialized package programs available in the injection molding industry to analyze the cooling performance of the injection molding coling stage, optimization of the cooling system has npt yet been accomplished in the literature due to the difficulty in the sensitivity analysis. However, it would be greatly desirable for the mold cooling system designers to have a computer aided design system for the cooling stage. With this in mind, the present study has successfully developed an interated computer aided design system for the injection molding cooling system. The CAD system utilizes the sensitivity analysis via a Boundary Element Method, which we recently developed, and the well-known CONMIN alforuthm as an optimization technique to minimize a weighted combination (objective function) of the temperature non-uniformity over the part surface and the cooling time related to the productivity with side constranits for the design reality. In the proposed objective function , the weighting parameter between the temperature non-uniiformity abd the cooling time can be adjusted according to user's interest. In this cooling system optimization, various design variable are considered as follows : (i) (design variables related to processing conditions) inlet coolant bulk temperature and volumetric flow rate of each cooling channel, and (ii) (design variables related to mold cooling system design) radius and location of each cooling channel. For this optimum design problem, three different radius and location of each cooling channel. For this optimum design problem, three different strategies are suffested based upon the nature of design variables. Three sample problems were successfully solved to demonstrated the efficiency and the usefulness of the CAD system.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1361-1366
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• 2010

본 논문은 매트릭스 수지로 PPS(Poly(phenylene sulfide))와 PP(Polypropylene)를 사용하였으며, 물리적 및 화학적 특성을 증대시키기 위해 주 첨가제로는 팽창 흑연, 합성 흑연과 보조 첨가제로는 유리 섬유, 카본 섬유, 카본 블랙을 사용하여 총 3가지의 복합소재를 제조하였다. 제조한 복합소재를 이용하여 사출 성형 및 평가 전에 CAE(Computer Aided Engineering)해석 프로그램을 통하여 해석을 하였으며, 사출성형을 통하여 사출조건(사출 압력, 가열시간, 금형온도 등)을 최적화하였다. 일반 사출성형의 경우 온도의 제한과 성형성의 한계가 있어 유동성이 낮은 복합소재의 경우 사출성형이 어렵기 때문에 이를 보완하기 위해 E-MOLD와 사출압축 기능을 함께 사용하여 복합소재의 성형성을 향상 시켰다. 사출 성형 된 각각의 최종 시편을 four point probe 장치를 사용하여 전기전도도를 측정/비교 하였고, 3가지 복합소재 중 PP/SG/CB를 혼합하여 제조한 복합소재가 성형성 및 전기전도도가 우수한 것을 확인하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제12권2호
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• pp.11-19
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• 1994

레이저 가공기술은 재료가공 분야에서 넓은 응용분야를 가지고 있으며, 특히 절단, 용접, 열처리 등의 가공분야에서 고정밀도와 자동화의 용이성으로 인해 생산성이 높은, 고부가가치의 첨단응용 기술로 부각되고 있다. 특히 레이저절단은 타 절단법에 비교되는 절단정도, 열영향, 생산성, 작업 환경등의 각종 우위성으로 박판 및 후판절단분야에서 급속한 보급을 보이기 시작하였다. 현재 대 부분의 레이저 가공기는 CNC화 되어가고 있는 추세이며, 레이저 절단의 경우 생산성증대 및 고 정밀화를 위하여 CAD/CAM인터페이스에 의한 자동화가 필연적인 상황이다. 뿐만아니라 고출력 레이저 발전기를 가공 기본체에 탑재한 탑재형 레이저가공기의 출현으로 대형부재의 절단이 가능 하게 되었으며, 더불어 절단공정의 무인화를 지향하는 각종 시스템이 개발되고 있다. 이와 같은 무인화, 생산성증대, 작업시간단축과 러닝 코스트 및 재료의 절감을 위한 노력의 일환으로 컴 퓨터에 의한 자동 및 반자동 네스팅 시스템의 개발을 들 수 있다. 레이저에 의한 2차원 절단응 용분야에서의 네스팅작업은 설계가 끝난 각 부품의 절단작업의 전단계로서 수행되며, 일반적으로 네스팅공정이 완료되면 절단경로를 결정하고 가공조건과 함께 수치제어공작기계의 제어에 필요한 NC코드를 생성하게 된다. 최근에는 이와 같은 네스팅 시스템이 일부 생산현장에 적용되고 있 으나 이러한 시스템들의 대부분이 외국에서 개발된 것을 수입하여 사용하는 실정이다. 2차원 패턴의 최적자동배치문제는 비단 레이저 절단과 같은 열가공 분야에서 뿐만 아니라 블랭킹 금형, 의류, 유리, 목재등 여러분야에서 응용이 가능하며 패키지의 국산화가 시급한 실정이다. 네스 팅작업은 적용되는 분야에 따라 요구사항과 구속조건이 달라지며 이로 인해 알고리즘과 자료구 조도 달라지게 되나 공통적인 목표는 주어진 영역안에서 겹침없이 배치하면서 버림율을 최소화 하는 것이다. 지난 10여년간 여러 산업의 응용분야에서는 네스팅시스템의 도입이 활발하게 이 루어지고 있는데 수동에 반자동 및 자동에 이르기까지 다양하나 자동네스팅시스템의 경우 배치 효율의 신뢰성이 비교적 부족하기 때문에 아직까지는 생산현장에서 기피하는 실정이다. 배치알 고리즘의 관점에서 볼 때 이러한 문제들은 NP-complete문제로 분류하며 제한된 시간안에 최적의 해를 구하기가 가능한 조합 최적화 문제로 알려져 있다. 따라서 이 글에서는 레이저 절단분야 에서의 네스팅시스템에 관한 개요와 최근의 연구동향 그리고 몇 가지 전형적인 네스팅 알고리 즘들을 소개하고 비교분석을 통해 개선점을 간략하게 논의하고자 한다.

• 한국광학회지
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• 제21권2호
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• pp.53-60
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• 2010

본 논문에서는 휴대전화용 백라이트 유닛의 광학시트를 줄이면서도 휘도와 휘도균일도 및 시야각을 유지하기 위한 복합 도광판을 설계하고 가공하였다. 복합 도광판의 패턴은 가공성을 고려하여 윗면에는 마이크로 급의 프리즘 패턴을 형성하고 아랫면은 나노 및 마이크로 급의 크기가 다른 두 개의 음각 프리즘 패턴을 형성하였다. 이러한 패턴 형상은 금형 코어를 이용한 사출성형을 통해 복합 도광판의 가공성을 확인하였다. 특히 최적화된 복합 도광판은 프리즘 시트 한 장만을 채용하여 통상적인 백라이트 유닛과 유사한 휘도 4560 cd/$m^2$, 휘도균일도 83%, 수직 시야각 $60^{\circ}$, 수평 시야각 $56^{\circ}$라는 성과를 얻을 수 있었다. 결과적으로 도광판의 윗면과 아랫면에 복합 패턴들을 형성함으로써 기존의 백라이트 유닛에서 확산시트 및 프리즘시트 1장을 제거하여 BLU에 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.450-455
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• 2017

쉴드 커넥터는 자동차 전장부품으로 차량 내 전기 배선을 연결하는데 사용된다. 이 부품은 전기 전도도가 높은 인청동 재질을 사용하고 프로그레시브 프레스 성형으로 제작된다. 본 제품 형상의 기하학적인 측면을 고려했을 때 복잡하지 않지만, 드로잉, 밴딩 등의 소성가공과 피어싱, 노칭 등의 전단 가공을 실시하여 제품 성형을 완성해야 한다. 프로그레시브 금형을 설계하는 과정 중에 공정 및 스트립레이아웃 설계단계의 성형 해석 모듈을 활용하여 제품의 재질에 따른 두께 변화 및 성형 안전성, 스프링 백 (Spring Back) 검토를 수행하여, 균열 혹은 주름의 경향과 불완전 소성 변형에 대한 보정치를 예측 및 발생 가능한 문제들을 사전에 확인하고, 드로잉 공정 초기에 발생된 성형 불량에 대한 대책으로 드로잉 형상을 수정하여 공정 설계에 반영하였다. 공정설계에서 얻어진 제품의 블랭크 전개 형상은 효과적인 재료 이용을 위해 네스팅에 의한 최적화된 블랭크 배치로 재료의 손실을 최소화하여 3차원 스트립레이아웃 설계를 완성하였다. 본 연구를 통해 프로그레시브 성형을 통해 생산되는 쉴드커넥터 제품의 균열과 스프링백 현상을 사전에 개선하여 생산안정도를 향상시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.560-567
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• 2020

점진판재성형은 금형을 제작하지 않고 판재를 가공하는 방법으로서 빠른 시제품 제작과 소량 생산에 적합한 성형법이다. 이러한 점진판재성형의 공정 변수로 공구 직경, 매 스탭당 Z-방향 깊이, 공구 이송 속도, 공구 회전 속도 등은 성형품의 품질에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 두께가 1.0mm인 Al3004판재를 사용하여 원뿔절두체(VWACF: Varying Wall Angle Conical Frustum) 모델의 점진성형을 실시하였으며, 각각의 변수들의 조합에서 성형성을 판단하였다. BP신경망 (BPNN: Back Propagation Neural Network)를 기반으로 Minitab 소프트웨어를 사용하여 성형 각도를 예측하는 2 차 수학적 모델을 구축하였다. 또한 이 모델을 유전 알고리즘의 목적함수로 사용하였으며 최대 성형 각도로 얻기 위한 최적의 변수 조합을 찾아내었다. 공구 직경은 6mm, 회전 속도는 180rpm, Z-방향 피치는 0.401mm, 이송 속도는 772.4mm/min일 경우 가장 큰 성형 각도인 87.071°를 갖는 컵을 성형할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제34권5호
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• pp.269-276
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• 2021

프리프레그 압축성형(PCM, Prepreg Compression Molding) 공정은 고품질 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 제품을 제조할 수 있는 고속성형기술이다. 오토클레이브 공정에 비해 폐기물 발생이 적고 사이클타임을 크게 줄일 수 있어 항공우주 및 자동차 산업에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 PCM 공정의 품질을 높이기 위해 프리프레그의 경화거동을 따라 프레스의 압축압력을 단계별로 증가시키는 성형법에 대해 연구하였고, 이러한 다단 압축 성형법이 우수한 품질의 CFRP 제품을 생산하고 사이클타임을 단축할 수 있는 좋은 수단임을 확인하였다. 그리고 상온에서 적층한 프리프레그를 금형에 투입하여 예열과 성형을 동시에 함으로써 별도의 예열 공정 없이 제품을 성형할 수 있었다. 또한 평판 성형에 최적화된 공정조건을 3차원 형상물에 동일하게 적용한 결과 외관상 평판과 유사한 제품을 공정조건 수립 과정 없이 만들 수 있었다.