Park, Jae-Hyeon;Choi, Jung-Hoon;Hwang, Kwang-Taek;Kim, Jin-Ho
Korean Journal of Materials Research
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v.30
no.11
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pp.627-635
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2020
3D printing technology is a processing technology in which 3D structures are formed by fabricating multiple 2D layers of materials based on 3D designed digital data and stacking them layer by layer. Although layers are stacked using inkjet printing to release various materials, it is still rare for research to successfully form a product as an additive manufacture of multi-materials. In this study, dispersion conditions are optimized by adding a dispersant to an acrylic monomer suitable for inkjet printing using Co3O4 and Al2O3. 3D structures having continuous composition composed of a different ceramic material are manufactured by printing using two UV curable ceramic inks whose optimization is advanced. After the heat treatment, the produced structure is checked for the formation and color of the desired crystals by comparing the crystalline analysis according to the characteristics of each part of the structure with ceramic pigments made by solid phase synthesis method.
The recent advances and popularity of 3D printing technology have centered around building polymerbased 'plastic' materials, due to their low cost, simple and efficient processing, and mechanical toughness. For this reason, printable polymers are actively recruited to create 'ceramic resins' that allow more facile fabrication of ceramic materials that are difficult to print directly. Herein, a brief history and the current state of ceramic 3D printing technology aided by polymer is summarized. In addition, a new ceramic 3D printing technology using polymer-derived ceramics (PDC) is also introduced.
In the development of advanced ceramic tools, material improvements and design freedom are critical in improving tool performance. However, in the die press molding method, many factors limit tool design and make it difficult to develop innovative advanced tools. Ceramic 3D printing facilitates the production of prototype samples for advanced tool development and the creation of complex tooling products. Furthermore, it is possible to respond to mass production requirements by reflecting the needs of the tool industry, which can be characterized by small quantities of various products. However, many problems remain in ensuring the reliability of ceramic tools for industrial use. In this study, alumina inserts, a representative ceramic tool, was manufactured using the digital light process (DLP), a 3D printing method. Alumina inserts prepared by 3D printing are pressurelessly sintered under the same conditions as coupon-type specimens prepared by press molding. After sintering, a hot isostatic pressing (HIP) treatment is performed to investigate the effects of relative density and microstructure changes on hardness and fracture toughness. Alumina inserts prepared by 3D printing show lower relative densities than coupon specimens prepared by powder molding but indicate similar hardness and higher fracture toughness values.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.29
no.2
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pp.54-60
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2019
Recently, various composite materials for additive manufacturing are interested to expand the application field of 3D printing. 3D printing technique was mainly developed using polymer, and ceramic materials for 3D printing are still in the early stage of research due to the requirement of high solid content and post treatment process. In this study, silica particles with various diameters were surface treated with silane coupling agent, and synthesized as silica composite with photopolymer to apply DLP 3D printing process. DLP is an additive manufacturing technology, which has high accuracy and applicability of various composite materials. The rheological behavior of silica composite was analyzed with various solid contents. After DLP 3D printing was performed using silica composites, the printing accuracy of the 3D printed specimen was less than about 3 % to compare with digital data and he bending strength was 34.3 MPa at the solid content of 80 wt%.
In addition to extensive research on polymer and metal three-dimensional (3D) printing, ceramic 3D printing has recently been highlighted in various fields. The biggest advantage of 3D printing has the ability to easily create any complex shape. This review introduces the 3D printing technology of ceramics according to the type of material and deals with the latest related research in the industrial field including the biomedical engineering field. Finally, the future of ceramic 3D printing technology available in dentistry will be discussed.
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.
Park, Jae-Hyeon;Lee, Ji-Hyeon;Kim, Deug Joong;Hwang, Kwang-Taek;Kim, Jin-Ho;Han, Kyu-Sung
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.56
no.5
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pp.461-467
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2019
Ink-jet printing technology, which utilizes a digitalized design to print fine ink directly on a substrate, has been of interest in various industries due to its high efficiency and adaptability to various materials. Recently, active attempts have been made to apply ceramic materials having excellent heat resistance, light resistance, and chemical resistance to the ink-jet printing process. In this study, ceramic ink was synthesized by combining ceramic pigments with UV curable polymer. 3D printability at various contact angles between ceramic ink and substrate was analyzed in detail. Rheological properties of the synthesized ceramic ink were optimized to meet the requirements of the ink-jet printing process, and the contact angle of UV curable ceramic ink was controlled through surface treatment of the substrate. The potential for additive manufacturing of ceramic material using ink-jet printing was investigated by analyzing the effect of contact angle control on ceramic ink droplets and their 3D printability.
Three-dimensional(3D) printing is a process for producing complex-shaped 3D objects by repeatedly stacking thin layers according to digital information designed in 3D structures. 3D printing can be classified based on the method and material of additive manufacturing process. Among the various 3D printing methods, digital light processing is an additive manufacturing technique which can fabricate complex 3D structures with high accuracy. Recently, there have been many efforts to use ceramic material for an additive manufacturing process. Generally, ceramic material shows low processability due to its high hardness and strength. The introduction of additive manufacturing techniques into the fabrication of ceramics will improve the low processability and enable the fabrication of complex shapes and parts. In this study, we synthesize silica composite material that can be applied to digital light processing. The rheological and photopolymeric properties of the synthesized silica composite are investigated in detail. 3D objects are also successfully produced using the silica composite and digital light processing.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.12
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pp.247-253
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2019
3D printing technology has attracted considerable attention because of its potential to fabricate the intricate design of ceramic products. In this study, ceramic 3D nozzle printing was introduced to manufacture complex alumina products with a ceramic pigment. The alumina paste was formulated by incorporating an elastomer to impart viscoelastic properties. Viscoelastic pastes play an essential role in ceramic 3D nozzle printing. The effects of the viscoelastic properties of the ceramic pastes on their printability were assessed using comprehensive rheological analysis, and various shapes were printed. As a result, the paste with a high yield stress showed better printability. In addition, a ceramic pigment was added to the developed pastes to increase the aesthetics of the printed ceramic structure. The printed ceramic parts were sintered in air at 1300 ℃. The stability of the ceramic pigment was confirmed even after high-temperature sintering.
Kim, Kyung Min;Jeong, Hyeondeok;Han, Yoon Soo;Baek, Su-Hyun;Kim, Young Do;Ryu, Sung-Soo
Journal of Powder Materials
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v.26
no.4
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pp.327-333
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2019
In this study, a process is developed for 3D printing with alumina ($Al_2O_3$). First, a photocurable slurry made from nanoparticle $Al_2O_3$ powder is mixed with hexanediol diacrylate binder and phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide photoinitiator. The optimum solid content of $Al_2O_3$ is determined by measuring the rheological properties of the slurry. Then, green bodies of $Al_2O_3$ with different photoinitiator contents and UV exposure times are fabricated with a digital light processing (DLP) 3D printer. The dimensional accuracy of the printed $Al_2O_3$ green bodies and the number of defects are evaluated by carefully measuring the samples and imaging them with a scanning electron microscope. The optimum photoinitiator content and exposure time are 0.5 wt% and 0.8 s, respectively. These results show that $Al_2O_3$ products of various sizes and shapes can be fabricated by DLP 3D printing.
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