Lee, Hwaseon;Kim, Dae-Kyeom;Kim, Young Il;Nam, Jieun;Son, Yong;Kim, Taek-Soo;Lee, Bin
Journal of Powder Materials
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v.27
no.1
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pp.44-51
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2020
Powder characteristics, such as density, size, shape, thermal properties, and surface area, are of significant importance in the powder bed fusion (PBF) process. The powder required is exclusive for an efficient PBF process. In this study, the particle size distribution suitable for the powder bed fusion process was derived by modeling the PBF product using simulation software (GeoDict). The modeling was carried out by layering sintered powder with a large particle size distribution, with 50 ㎛ being the largest particle size. The results of the simulation showed that the porosity decreased when the mean particle size of the powder was reduced or the standard deviation increased. The particle size distribution of prepared titanium powder by the atomization process was also studied. This study is expected to offer direction for studies related to powder production for additive manufacturing.
Kim, Seung-Eon;Hyeon, Yong-Taek;Yun, Hui-Suk;Heo, Su-Jin;Lee, Si-U;Sin, Jeong-Uk;Kim, Yeong-Gon
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2009.05a
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pp.49.1-49.1
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2009
최근 손상된 생체조직의 재생 또는 대체를 위하여 다공성의 지지체(scaffold)를 이용하는 연구가 활발히 이루어져 왔다. 지지체 재료는 조직 재생을 목적으로 하는 경우에는 생분해성 고분자, 생흡수성 세라믹스 또는 이들의 복합재료가 사용되고, 조직 대체를 목적으로 하는 경우에는 금속 또는 세라믹스 재료가 단독으로 사용된다. 현재 경조직 대체를 위한 임플란트 재료로 사용되고 있는 금속재료 중 대부분이 타이타늄 또는 타이타늄 합금이다. 타이타늄은 비강도, 내식성이 우수하며, 생체 내 환경에서 부동태피막 재생 속도가 빠르고, 섬유상 결체조직 형성 두께가 얇아 생체의료용 소재로서 각광을 받고 있다. 다공성 타이타늄은 기존 타이타늄 소재의 장점에 다공체의 구조적인 특성을 부가하여 하중을 받는 골 결손부에 사용될 경우 뼈와의 탄성계수 차이에서 기인하는 응력차폐(stress shielding) 효과를 최소화할 수 있고, 다공체 내부로 골조직 성장을 유도할 수 있어 지지체와 골조직이 일체화되는 골융합 효과의 극대화를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 기공 구조를 다양하게 제어할 수 있고, 3차원적 연결 기공구조를 만들 수 있는 적층조형(layer manufacturing) 기술을 이용하여 3차원 다공성 타이타늄 지지체를 제조하였으며, 이에 대한 세포독성, 조골세포 증식능 등 in vitro 생체적합성을 평가하고, Rat model 을 이용한 in vivo 생체적합성을 평가하였다. 또한 지지체의 골조직 재생 유도성의 증대를 위한 생체활성처리 영향도 분석 평가하였다.
Recently, additive manufacturing (AM) technology such as powder bed fusion (PBF) and directed energy deposition (DED) are actively attempted as consumers' needs for parts with complex shapes and expensive materials. In the present work, the effect of processing parameters on the mechanical properties of 316L stainless steel coupons fabricated by PBF and DED AM technology was investigated. Three major mechanical tests, including tension, impact, and fatigue, were performed on coupons extracted from the standard components at angles of 0, 45, 90 degrees for the build layers, and compared with those of investment casting and commercial wrought products. Austenitic 316L stainless steel additively manufactured have been well known to be generally stronger but highly vulnerable to impact and lack in elongation compared to casting and wrought materials. The process-induced pore density has been proved the most critical factor in determining the mechanical properties of AM-built metal parts. Therefore, it was strongly recommended to reduce those lack of fusion defects as much as possible by carefully control the energy density of the laser. For example, under the high energy density conditions, PBF-built parts showed 46% higher tensile strength but more than 75% lower impact strength than the wrought products. However, by optimizing the energy density of the laser of the metal AM system, it has been confirmed that it is possible to manufacture metal parts that can satisfy both strength and ductility, and thus it is expected to be actively applied in the field of electric power section soon.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.11a
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pp.190-190
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2008
자연적으로 발생되는 파도, 비, 우박 등과 철도, 차량 및 엘리베이터 등과 같은 인위적인 설치, 이동에 의해 발생되는 진동에너지는 우리 일상생활에서 가장 흔하게 발생할 수 있는 에너지원인데, 이러한 진동에너지는 압전 소재를 이용하여 재생 가능하여 최근에는 이에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 예를 들면, 미국의 MIT에서는 인간이 걸을 때 신발에 가해지는 압력을 이용하여 전력을 발생시키는 연구를 진행하여 2.9 mW의 전력을 얻었다. 특히 이러한 기술은 인간의 걷기 운동 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 소형 전자기기 등에 서 기존 이차전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 기술로 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 우수한 압전특성으로 이러한 압전발전 분야에서 가장 널리 사용되어지고 있다. 하지만 에너지 효율을 높이기 위하여 적층 구조의 제작 시 구조적 특성상 내부전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, $1000^{\circ}C$ 이상의 높은 소결온도 때문에 소재 원가가 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제성이 떨어지는 단점을 갖게 된다. 순수 Ag 전극을 사용하거나 Ag의 비율이 높은 내부전극을 사용하기 위해서는 $900^{\circ}C$ 이하에서 소결되고 우수한 전기적 특성을 보이는 압전 세라믹스 소재를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.25}(Zr_{0.35}/Ti_{0.4})O_3$ 계의 조성을 설계하고, 소결온도를 낮추기 위해서 2 단계 하소법을 이용하였다. 또한 $MnCO_3$, $SiO_2$, $Pb_3O_4$ 등을 소랑 첨가하여 액상 소걸 특성을 부여하여 소결 온도를 감소시키려는 시도도 하였다. 소결체의 전체적인 제조 공정은 일반적인 벌크 세라믹의 소걸 공정을 따랐다. 최종 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고 SEM을 이용하여 미세조직을 관찰 하였다. 전기적 특성을 평가하기 위하여 두께를 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 $650^{\circ}C$ 에서 열처리한 후, 분극처리 하였다. Impedance analyzer를 이용하여 압전 특성 (전기기계결합계수 및 기계적품질계수)을 측정 하였고, 압전전하상수는 $d_{33}$-meter로 측정하였다. 본 연구에서는 압전체에 가해지는 하중의 크기, 시편의 크기, 하중을 가하는 방법, 에너지 저장회로의 최적화 등을 다양하게 시도하면서 에너지 변환 및 저장 효율을 평가하였다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.11
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pp.5344-5351
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2013
Chambers in a continuous furnace were designed. A chamber consists of inlets and outlets of nitrogen gas which is used to discharge burned gas and heating pipes (HP) which are used to keep temperature of fired materials at $1,300^{\circ}C$. Design variables were numbers of inlets and outlets, distance between floor and lower HP ($h_1$), distance between lower HP and fired materials ($h_2$), distance between fired materials and upper HP ($h_3$), temperature of HP, numbers of HP and distance between HP. The numbers of inlets and outlets were determined so that nitrogen gas formed a laminar flow for efficient discharge. All other design variables were determined so that temperature of fired materials is as uniform as possible near $1,300^{\circ}C$. Chambers were produced and temperature was measured at 21 points using thermocouples. The largest deviation from $1,300^{\circ}C$ was less than ${\pm}2.2^{\circ}C$.
Kim, Kwang-Mo;Shim, Sang-Ro;Shim, Kug-Bo;Park, Joo-Saeng;Kim, Wun-Sub;Kim, Byoung-Nam;Yeo, Hwanmyeong
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.37
no.3
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pp.184-191
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2009
In the southern part of the Korean Peninsula including Jeju-island, the production amount of domestic cedar has increased gradually. However, their low qualities, expected to be caused by the low density and frequent knots, have restricted their practical utilization as the high value-added products. In this study, it is aimed to look for the new uses of domestic cedar and to examine the applicability for lamination lumbers of structural glued laminated timber (glulam). Above all, machine stress ratings for individual sawn lumbers confirmed that modulus of elasticity (MOE) of cedar lumber was lower than that of other common softwood species in Korea. On the other hand, cedar lumbers have enough stiffness to manufacture the structural glulam in accordance with Korean Industrial Standard (KS). The bonding strength and durability also met the KS limitation. Nevertheless, from the result of bending tests for cedar glulam, it was shown that the modulus of elasticity (MOE) did not meet the KS limitation. Therefore, it was concluded that additional researches were needed for reinforcing the stiffness of cedar glulam.
In the shipbuilding and marine industry, as a technology for reducing the weight of parts to reduce energy and improve operational efficiency of ships is required, a method of applying fibers-reinforced composites which is high-strength lightweight materials, as part materials can be considered. In this study, the possibility of applying fibers-reinforced composites to the pipe support clamps was evaluated to reduce the weight of LNGC. The fibers-reinforced composites were manufactured using carbon fibers and glass fibers as reinforcing fibers. Through the computer simulation program, the properties of the reinforcing materials and the matrix materials of the composites were inversely calculated, and the performance prediction was performed according to the change in the properties of each fiber lamination pattern. In addition, the structural analysis of the clamps according to the thickness of the composites was performed through the finite element analysis program. As a result of the study, it was confirmed that attention is needed in selecting the thickness when applying the fibers-reinforced composites of the clamp for weight reduction. It is considered that it will be easy to change the shape of the structure and change the structure for weight reduction in future supplementary design.
This study aims to characterize the material of the finishing materials used in the No.1 stone chamber tomb of the Baekje-era tumuli in Songjeri, Naju with mineralogical, chemical, and physical analyses. The finishing material is a mixture of white lumps and fragments, presumed to be shells, that remain on the surface and between the gaps of the stone walls inside the tomb. The analysis results revealed that the main constituent mineral of the finishing material is calcite. Infrared spectroscopy showed peaks due to calcium carbonate, and thermal reaction decarbonation in the 700~800℃ range, high calcium content, and loss on ignition were confirmed. Therefore, the main material of the finishing materials was determined to be lime, and since no aggregates such as sand or gravel were found, it was identified as lime paste. The shell fragments mixed into the lime paste appear dark blue or grayish-white in color, with no original shape remaining. The surface has a layered structure, and microscopic observations revealed prismatic layers with a columnar structure and nacreous layers with a consistent orientation, suggesting that the shells are from bivalve mollusks. Additionally, X-ray imaging of the shell fragments showed holes and tunnels caused by boring marine organisms both on the surface and inside, and radiocarbon dating results confirmed that the dating of the shells was consistent with the construction period of the tomb. It is concluded that the finishing material used in Tomb No. 1 in Songje-ri, Naju, was lime paste mixed with shell fragments, and the lime was made using the shells of bivalve mollusks as the raw material.
Purpose. With the advancement of digital technology, 3D printing is being utilized in the fabrication of denture base. Nevertheless, increasing microbial adhesion to the surface of denture base has been reported as the disadvantage of 3D-printed denture base. The purpose of this study is to investigate the antifungal properties and flexural strength of 3D-printed denture base resin according to the different contents of titanium dioxide nanoparticles. Materials and methods. Titanium dioxide nanoparticles were mixed with the 3D printing resin at the ratios of 0.5, 1, 1.5, and 2 wt%. Twenty specimens per each group were printed in the form of cylindrical shape (diameter: 20 mm, height: 3 mm) to evaluate antifungal properties. Ten specimens from each group underwent polishing using autogrinder, while the remaining ten specimens did not. Candida albicans in hyphae form was inoculated onto each specimen, optical density and colony-forming unit were analyzed. The surface of the specimen was observed using scanning electron microscopy. To evaluate the flexural strength, twenty specimens per each group were 3D printed in the form of rectangular prism shape (length: 64 mm, height: 10 mm, width: 3 mm) and three-point bending tests were conducted using universal testing machine according to ISO 20795-1. Results. Colony-forming unit of C.albicans and optical density of culture medium showed no difference between non-polished groups, but decreased in the polished groups at concentration of 1, 1.5, 2 wt% titanium dioxide nanoparticles. Flexural strength increased with titanium dioxide nanoparticle at concentration of 0.5, 1, 1.5 wt%, but decreased at 2 wt% compared to 1.5 wt%. Conclusion. When 1.5 wt% of titanium dioxide nanoparticles were added to the 3D-printed denture base resin with polishing, antifungal properties were increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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