This paper presents the basic research for the design and fabrication of a 3D-printed load cell made of NCPC (nano-carbon piezo-resistive composite). We designed a structure that can resonate at a low frequency range of about 5-6 Hz with ANSYS using sensitivity analysis and a response surface method. The design was verified by fabricating the device with a low-quality commercial 3D printer and ABS filament. We conducted a feasibility test for a commercial sensor using 1000 cyclic load tests at 0.3 Hz in a material testing system. A manufacturing process for the 3D printer filament based on the NCPC was also developed using the nano-composite process.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.2
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pp.137-143
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2022
Composite materials, being light-weight and of high mechanical strength, are increasingly used in various industries such as the aerospace, automobile, sporting-goods manufacturing, and ship-building industries. Recently, manufacturing of composite materials using 3D printers has increased. 3D-printed composite materials are made in free-form and adapted for end-use by adjusting the fiber content and orientation. However, research on the machining of 3D printed composite materials is limited. The aim of this study is to develop a machine learning method to select machining conditions for machining of 3D-printed composite materials. The composite material was composed of Onyx and carbon fibers and stacked sequentially. The experiments were performed using the following machining conditions: spindle speed, feed rate, depth of cut, and machining direction. Cutting forces of the different machining conditions were measured by milling the composite materials. PCA, a method of machine learning, was developed to select the machining conditions and will be used in subsequent experiments under various machining conditions.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.5
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pp.1-8
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2022
Fused deposition modeling (FDM), based on stacking a continuous filament of polymer or composite materials, is well matured and is thus widely used in additive manufacturing technology. To advance FDM-based 3D printing technology, the mechanical properties of additively manufactured composite materials must be improved. In this study, we proposed a novel FDM 3D printing process using metal wire-polymer composites, enabling enhanced mechanical properties. In addition, we developed a new type FDM filament of copper wire wrapped in nylon material for stable 3D printing without thermal damage during the printing process. After FDM printing of the copper wire-nylon composite filament, we conducted a tensile test to investigate the mechanical behavior of the printed composite materials. The experimental results confirmed that the tensile strength of the 3D-printed metal wire-polymer composites was higher than that of the conventional single polymer material. Thus, we expect that the FDM printing process developed in this study may be promising for high-load-bearing applications.
The purpose of this study is to review the influence of 3D printing technology on the formability and artistic value of ceramic works through a theoretical review of 3D printing technology and a case study of ceramic works that incorporate them creatively. Thus, the following conclusions were drawn from the analysis of the ceramic works of seven artists and two design teams. First, digital production that incorporates 3D printing technology into works can be applied to data applications and changes, unlike the existing manual methods, and the artist's unique creative artwork is possible. Second, a new paradigm has emerged that expresses the new material, method, advanced digital technology, and more stereoscopic and colorful sculptures out of the traditional ceramic concepts. In the future, I hope to find new methodology that meets the developing digital technology through continuous research and utilization of 3D printing and realizing new value of ceramic design.
This research presents tetrahedral amorphous (ta-C) coating on the artificial tooth for improving the durability and functionality (esthtics, foreign body of tooth) by filtered cathodic vacuum arc (FCVA). A differentiated coating method is required for a ta-C coating on polymer owing to the low melting point of the polymer, inter-facial adhesion, low friction, and non-conductivity. Herein, ta-C coating is applied below 50℃, and the potential difference of the carbon plasma drawn to the substrate was controlled by applying a positive duct bias voltage without using a substrate bias voltage. Consequently, the ta-C coating with a thickness of 70nm using the duct bias condition of 20V with the highest plasma intensity satisfies the esthetics of the artificial tooth and had a 5B level of inter-facial adhesion. In addition, the composite hardness of ta-C/polymer is 380 MPa, and correlations with esthetics, sp3 bonding, and mechanical properties. The friction coefficient (CoF) of the ta-C coating in a water-lubricated environment is 0.07, showing a six-fold reduction in CoF compared with that of a polymer.
The purpose of this study was to investigate the effect of 3D PRINTING and physical education central STEAM program on the subject interest and creative attitude of middle school students. In order to achieve this purpose, this research collected data from two different groups; a control group (n=98) and a comparison group (n=101) who are attending middle schools located in Gyeonggi-do. The exploratory factor analysis, reliability analysis, independent t-test and paired t-test were conducted by the IBM SPSS 20.0 program. The results are as follows; First, physical education central STEAM utilizing 3D PRINTING is efficient in the subject interest. Second, physical education central STEAM utilizing 3D PRINTING is efficient in the creative attitude.
Na, Seung Chan;Lee, Hyeon-Jong;Lim, TaeGyeong;Yun, Jeongmin;Suk, Ji Won
Composites Research
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v.35
no.4
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pp.283-287
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2022
Stretchable strain sensors have been developed for potential future applications including wearable devices and health monitoring. For practical implementation of stretchable strain sensors, their stability and repeatability are one of the important aspects to be considered. In this work, we utilized 3D printed polymer structures having kirigami patterns to improve the stretchability and reduce the hysteresis. The polymer structures were coated with graphene/carbon nanofiber hybrids to make a robust electrical network. The stretchable strain sensors showed a high gauge of 36 at a strain of 32%. Because of the kirigami structures and the robust graphene/carbon nanofiber coating, the sensors also exhibited stable resistance responses at various strains ranging from 1% to 30%.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.11
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pp.217-223
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2019
The application of 3D printing technology is expanding due to the production of the complex-shape parts and the one-step manufacturing process. Moreover, various technical solutions in 3D printing are emerging through continuous research and development. Representative technologies include SLS technology, in which a desired area is sintered and laminated by irradiating a powder-type material with a laser. In addition, high-performance engineering plastic parts are being manufactured in increasing numbers. In this study, tensile specimens were fabricated from polyamide 12, a widely available polymer, and the glass bead-reinforced polyamide 12. The specimen-build orientation was divided into 0°, 45°, and 90° on the fabrication platform, and the tensile test temperature was -25℃, 25℃, and 60℃. The test results showed that the tensile modulus of both materials decreases as the build orientation becomes closer to 90°. In addition, the tensile strength of glass bead-reinforced PA12 showed more dependence on the build orientation than PA12. In addition, the tensile modulus and tensile strength decreased with increasing test temperature.
Lee, Jae-Young;Lee, Do Kyeong;Nahm, Sahn;Choi, Jung-Hoon;Hwang, Kwang-Taek;Kim, Jin-Ho
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.30
no.5
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pp.174-182
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2020
The printed electronics field using ink-jet printing technology is in the spotlight as a next-generation technology, especially ink-jet 3D printing, which can simultaneously discharge and precisely control various ink materials, has been actively researched in recent years. In this study, complex structure of an insulating layer and a conductive layer was fabricated with photo-curable silica ink and PVP-added Cu nano ink using ink-jet 3D printing technology. A precise photocured silica insulating layer was designed by optimizing the printing conditions and the rheological properties of the ink, and the resistance of the insulating layer was 2.43 × 1013 Ω·cm. On the photo-cured silica insulating layer, a Cu conductive layer was printed by controlling droplet distance. The sintering of the PVP-added nano Cu ink was performed using an IPL flash sintering process, and electrical and mechanical properties were confirmed according to the annealing temperature and applied voltage. Finally, it was confirmed that the resistance of the PVP-added Cu conductive layer was very low as 29 μΩ·cm under 100℃ annealing temperature and 700 V of IPL applied voltage, and the adhesion to the photo-cured silica insulating layer was very good.
Jang, Jungsik;Hwang, Ga Yeong;Youn, Mun Ku;Jang, Jin Wha;Cheon, Soo Gyeong
Design Convergence Study
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v.16
no.1
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pp.97-109
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2017
Interest in the exterior design of buildings has increased in recent years. Demand for various architectural structures is increasing. However, domestic form liner and design are still limited. Thus, this research uses 3D printers to omit the existing mold production process. Use digital data to produce products economically using various materials. It can be hoped that extending the lifespan of the concrete structure will reduce the cost of saving costs. The purpose of this study is to utilize the 3D printers to develop the design of a suitable formative shape for the purposes of the concrete. In this study, 3D printed form enables the possibility that the actual application is practical. Consideration for the artistic design of the art line was proposed for the purpose of considering the use of concrete structures for concrete structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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