적층조형(additive manufacturing, AM)은 액체, 고체 상태인 폴리머, 금속 등의 재료를 층층이 쌓아서 3 차원 형상을 제조하는 기술이다. AM 기술은 제품 개발 초기단계에서 시제품 제작에 주로 사용되었으나, 최근 들어 이를 실제 제품제작에 적용하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편 AM 기술에서 적층방향은 최종성형품의 기계적 물성에 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 폴리머 재료를 사용하는 대표적인 AM 기술인 FDM, PolyJet 그리고 SLA 방식으로 제작되는 재료의 기계적 물성을 실험을 통해 파악하여 보았다. 이때 시험편의 형상은 ASTM D 638 을 참고하였고 적층방향을 달리하여 성형하였다. 시험편의 인장시험으로부터 얻은 응력-변형률 선도를 바탕으로 기계적 물성을 조사하였다. 또한 시험편의 파단부를 SEM 촬영하여 물성차이의 결과를 분석하였다.
Gha-Young Kim;Jeong-Hyun Woo;Junhyuk Jang;Yang-Il Jung;Young-Ho Lee
방사성폐기물학회지
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제22권2호
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pp.211-217
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2024
The growing significance of sustainable energy technologies underscores the need for safe and efficient management of spent nuclear fuels (SNFs), particularly via deep geological disposal (DGD). DGD involves the long-term isolation of SNFs from the biosphere to ensure public safety and environmental protection, necessitating materials with high corrosion resistance for DGD canisters. This study investigated the feasibility of a Cu-Ni film, fabricated via additive manufacturing (AM), as a corrosion-resistant layer for DGD canister applications. A wire-fed AM technique was used to deposit a millimeter-scale Cu-Ni film onto a carbon steel (CS) substrate. Electrochemical analyses were conducted using aerated groundwater from the KAERI underground research tunnel (KURT) as an electrolyte with an NaCl additive to characterize the oxic corrosion behavior of the Cu-Ni film. The results demonstrated that the AM-fabricated Cu-Ni film exhibited enhanced corrosion resistance (manifested as lower corrosion current density and formation of a dense passive layer) in an NaCl-supplemented groundwater solution. Extensive investigations are necessary to elucidate microstructural performance, mechanical properties, and corrosion resistance in the presence of various corroding agents to simplify the implementation of this technology for DGD canisters.
In order to develop innovative metallic fuels with improved economy and enhanced safety of SFR, it is necessary to develop powder manufacturing technology for applying additive manufacturing technology.
Recently, design for additive manufacturing (DfAM) technology has become a prominent design methodology for exploiting 3D printing, which leads the Fourth Industrial Revolution. When manufactured by the 3D printing method, it is possible to produce several shapes compared to the conventional casting or cutting process. DfAM-as a newly-proposed design methodology-can be used to specially design products with various shapes to apply functional requirements. Topology optimization verifies load paths to determine the draft design, and a shape-optimized design with objective functions for weight reduction enables efficient lightweight product design. In this study, by using these two DfAM technologies, a lightweight and optimal design is constructed for a node part of a vehicle body with a space frame designed for a lightweight vehicle. DfAM methodologies for concept design and detailed design, and the associated results, are presented. Finally, the product was additively manufactured, a fatigue performance test was performed, and the design reliability was verified.
The enamel powders used traditionally in Korea are produced by a ball-milling process. Because of their irregular shapes, enamel powders exhibit poor flowability. Therefore, polygonal enamel powders are only used for handmade cloisonné crafts. In order to industrialize or automate the process of cloisonné crafts, it is essential to control the size and shape of the powder. In this study, the flowability of the enamel powders was improved using the spheroidization process, which employs the RF plasma treatment. In addition, a simple grid structure and logo were successfully produced using the additive manufacturing process (powder bed fusion), which utilizes spherical enamel powders. The additive manufacturing technology of spherical enamel powders is expected to be widely used in the field of cloisonné crafting in the future.
This paper presents the experimental results of hydrophobic surfaces developed using a stereolithography-based additive-manufacturing technique. The additive manufacturing technique can be used to manufacture objects with complex geometries from computer-aided design data. Several additive manufacturing methods, such as selective laser sintering, fused deposition modeling, stereolithography apparatus (SLA), and inkjet-based system, have been developed. The SLA is a form of three-dimensional printing technology used to create prototypes, patterns, and production parts in successive layers through photochemical processes. Light causes chemical monomers and oligomers to cross-link together to form objects composed of polymers. Moreover, this method is economical for fabricating surfaces with high output resolution and quality. Here, we fabricate various surfaces using different shapes using an SLA. The surfaces with micro-patterns are fabricated for 10 cases, including the biomimetic surface. The fabricated surfaces with various micro-patterns are evaluated for hydrophobicity performance based on the static contact angle. The contact angle is measured three times for each case, and the averaged value is used. The results indicate that the arrangements in a staggered structure have a larger contact angle than those in a line when the same micro-pattern is applied. Moreover, the mimetic surfaces exhibit more hydrophobic characteristics than those of artificial micro-patterns.
Li, Shanggeng;Zhang, Shuai;Xie, Mengmeng;Li, Jing;Li, Ning;Yin, Qiang;He, Zhibing;Zhang, Lin
Current Optics and Photonics
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제6권4호
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pp.381-391
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2022
Two-photon-polymerization additive-manufacturing systems feature high resolution and precision. However, there are few reports on specific methods and possible problems concerning the use of small lasers to independently build such platforms. In this paper, a femtosecond-laser two-photon-polymerization additive-manufacturing system containing an optical unit, control unit, monitoring unit, and testing unit is built using a miniature femtosecond laser, with a detailed building process and corresponding control software that is developed independently. This system has integrated functions of light-spot detection, interface searching, micro-/nanomanufacturing, and performance testing. In addition, possible problems in the processes of platform establishment, resin preparation, and actual polymerization for two-photon-polymerization additive manufacturing are explained specifically, and the causes of these problems analyzed. Moreover, the impacts of different power levels and scanning speeds on the degree of polymerization are compared, and the influence of the magnification of the object lens on the linewidth is analyzed in detail. A qualitative analysis model is established, and the concepts of the threshold broadening and focus narrowing effects are proposed, with their influences and cooperative relation discussed. Besides, a linear structure with micrometer accuracy is manufactured at the millimeter scale.
Additive manufacturing with 3XX austenitic stainless steels has been widely investigated during a decade due to its high strength, good corrosion resistance, and fair weldability. However, in recently, Ni price drastically increased due to the high demand of secondary battery for electric mobilities. Thus, it is essential to substitute the Ni with Mn for reducing stainless steels price. Meanwhile, the chemical composition changes in stainless steels not only affect to its properties but also change the optimal processing parameters during additive manufacturing. Therefore, it is necessary to optimize the processing parameters of each alloy for obtaining high-quality product using additive manufacturing. After processing optimization, mechanical properties and microstructure of the laser-powder bed fusion processed Fe-15Cr-7Ni-3Mn alloy were investigated in both room (298 K) and cryogenic (77 K) temperatures. Since the temperature reduction affects to the deformation mechanism transition, multi-scale microstructural characterization technique was conducted to reveal the deformation mechanism of each sample.
The objective of this study was to evaluate corrosion resistance of additive manufactured 316L stainless steel and alloy 625 powders widely used in corrosion resistance alloys of marine industry in comparison with cast alloys. Directed Energy Deposition (DED) method was used in this work for sample production. DED parameter adjustment was also studied for optimum manufacturing and for minimizing the influence of defects on corrosion property. Additive manufactured alloys showed lower corrosion resistance in seawater compared to cast alloys. The reason for the degradation of anti-corrosion property was speculated to be due to loss of microstructural integrity intrinsic to the additive manufacturing process. Application of heat treatment with various conditions after DED was attempted. The effect of heat treatments was analyzed with a microstructure study. It was found that 316L and alloy 625 produced by the DED process could recover their expected corrosion resistance when heat treated at 1200 ℃.
The Direct Metal Tooling (DMT) process is a kind of additive manufacturing processes, which is developed using various commercial steel powders, such as P20, P21, SUS420, and other non-ferrous metal powders. The DMT process is a versatile process that can be applied to various fields, such as the molding industry, the medical industry, and the defense industry. Among them, the application of the DMT process to the molding industry is one of its most attractive and practical applications, since the conformal cooling channel cores of injection molds can be fabricated at a slightly expensive cost by using the hybrid fabrication method of DMT technology compared with parts fabricated with machining technology. The main objectives of this study are to provide various characteristics of the parts made using the DMT process compared with the same parts machined from bulk materials and evaluate the performance of the injection mold equipped with a conformal cooling channel core fabricated using the hybrid method of the DMT process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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