• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.107-114
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• 2017

터보차저는 배기가스로 구동되는 엔진 과급기를 말하며, 배기에너지를 이용하여 배기통로에 연결된 터빈의 회전력을 변화시켜, 혼합 가스의 충전효율을 높여 출력과 연비를 향상 시키는 부품이다. 이러한 목적에 따라 과급을 조절해주는 것이 중요하며, 핵심 부품 중 노즐 슬라이드 조인트가 있다. 소재는 현재 오스테나이트 계 스테인리스강으로 높은 내열성과 내식성 등의 우수한 기계적 성질을 이용하고 있다. 그러나 절삭성이 나쁘기 때문에 절삭가공에 의해 복잡한 형상의 제품을 만드는데 어려운 점이 많다. 현재 노즐 슬라이드 조인트의 가공방법은 금속분말 사출성형후 치수정밀도를 위해 절삭가공을 행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 Nitronic 60을 이용하여 터보차저 과급유량을 조절해주는 노즐 슬라이드 조인트의 제작 공정에서 절삭가공이 필요 없는 정형가공 공정을 제안하기 위하여, 기계적 특징에 영향과 연관이 있는 소결온도, 제품의 응력 및 변형률, 형상과 관련이 있는 모따기 펀치각도 및 펀치의 곡률반경을 설계변수로 선정하였다. 그에 따라 유한요소해석과 실험계획법인 다구찌법 및 SN비를 이용하여 가장 좋은 공정 조건을 제안하였다. 최종제품과 유한요소해석 결과의 상대밀도 및 정수압을 비교하여 경향이 일치함을 알 수 있었다. 따라서 다구찌법을 이용한 금속분말의 성형공정 설계에 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 폴리머
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• 제25권6호
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• pp.855-865
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• 2001

MOLDFLOW사의 CAE S/W를 사용하여 A사의 TV speaker grille의 최적 성형 조건을 도출하였는데 캐비티 안으로 충전되는 수지의 양을 조절하는 방법 중 flow balance, runner balance, 그리고 이 두 가지를 절충한 세 가지 방법으로 유동과 보압 해석을 수행하였다. 또한 실제로 각각의 온도별 점도와 전단속도를 측정한 결과(local database)를 이용하여 해석하고, standard database에 의한 해석결과와 비교 검토하였다. Speaker grille에서 flow balance는 성형품의 weld line을 최소화함으로써 양호한 외관과 weld line의 기계적 물성 저하를 최소화시켰으나, 제품 중앙부의 과충전으로 인한 과도한 변형이나 gas가 발생하는 단점이 나타났다. Runner balance는 각 gate로부터 사출되는 수지의 양을 균등하게 조절함으로써 flow balance의 단점을 보완하였으나, weld line의 외관과 기계적 물성이 저하하는 단점이 나타났다. 그러나 flow balance와 runner balance를 절충한 형태의 runner의 직경을 변형함으로써 두 방법이 가지는 단점을 보완하였다. 또한 각각의 온도에 대한 점도와 전단속도를 실측한 local database와 기존의 standard database에 의한 해석 결과를 비교한 결과, 실측의 점도가 다소 높게 측정되고 온도 분포의 편차가 넓게 나타났음에도 불국하고 두 data의 해석 결과는 거의 차이가 없음이 확인되었다.

• 한국자기학회지
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• 제3권1호
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• pp.34-40
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• 1993

급속냉각기술로 제조된 $Nd_{10.5}Fe_{79}Co_{2}Zr_{1.5}B_{7}$ 합금분말을 사용하여 사출성형용 자성 펠렛을 제조하였다. 입도분포가 다른 두 종류의 분말($38~75\;\mu\textrm{m}$ 및 $75~50\;\mu\textrm{m}$)을 사용하여 열가소성(Nylon 6) 펠렛을 제조한 후 자성분말의 임계분율(critical volume fraction) 을 결정하고 수지자석의 성형밀도에 따른 자기특성을 고찰하였다. Nylon 6 수지를 사용한 Nd-Fe-Co-Zr-B계 펠렛은 분말입도가 $38~75\;\mu\textrm{m}$인 경우 임계 부피분율은 70%로 나타났고, 그때의 성형밀도는 이론밀도 의 90%를 상회 했으나 $75~150\;\mu\textrm{m}$ 분말의 경우는 같은 분율에서 이론밀도의 87% 수준에 머물렀다. 최적의 자기특성은 분말에 윤활제로서 silicone oil만을 0.5wt.% 첨가한 경우이며 이때의 자기특성으로, $(BH)_{max}=5.2\;MGOe,\;B_{r}=5.1\;kG$ 그리고 $_{i}H_{c}=8.8\;kOe$의 높은 수준을 보였다. Nylon 6수지자석의 성형밀도를 예측할 수 있는 경험식으로서, ${\rho}(g/cm^{3})=1.1+K.V_{s}$을 얻었으며 K(5.3~5.6)는 자성분말 입도에 따른 기울기 상수이고 $V_{s}$는 분말의 부피분율이다.

• Design & Manufacturing
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• 제15권2호
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• pp.11-16
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• 2021

Recently, three-dimensional (3D) cell culture systems, which are superior to conventional two-dimensional (2D) vascular systems that mimic the in vivo environment, are being actively studied to reproduce drug responses and cell differentiation in organisms. Conventional two-dimensional cell culture methods (scaffold-based and non-scaffold-based) have a limited cell growth rate because the culture cannot supply the culture medium as consistently as microvessels. To solve this problem, we would like to propose a 3D culture system with an environment similar to living cells by continuously supplying the culture medium to the bottom of the 3D cell support. The 3D culture system is a structure in which microvascular structures are combined under a scaffold (agar, collagen, etc.) where cells can settle and grow. First, we have manufactured molds for the formation of four types of microvessel-mimicking chips: width / height ①100 ㎛ / 100 ㎛, ②100 ㎛ / 50 ㎛, ③ 150 ㎛ / 100 ㎛, and ④ 200 ㎛ / 100 ㎛. By injection molding, four types of microfluidic chips were made with GPPS (general purpose polystyrene), and a 100㎛-thick PDMS (polydimethylsiloxane) film was attached to the top of each microfluidic chip. As a result of observing the flow of the culture medium in the microchannel, it was confirmed that when the aspect ratio (height/width) of the microchannel is 1.5 or more, the fluid flows from the inlet to the outlet without a backflow phenomenon. In addition, the culture efficiency experiments of colorectal cancer cells (SW490) were performed in a 3D culture system in which PDMS films with different pore diameters (1/25/45 ㎛) were combined on a microfluidic chip. As a result, it was found that the cell growth rate increased up to 1.3 times and the cell death rate decreased by 71% as a result of the 3D culture system having a hole membrane with a diameter of 10 ㎛ or more compared to the conventional commercial. Based on the results of this study, it is possible to expand and build various 3D cell culture systems that can maximize cell culture efficiency by cell type by adjusting the shape of the microchannel, the size of the film hole, and the flow rate of the inlet.

• 유변학
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• 제10권4호
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• pp.185-194
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• 1998

수지이동 성형공정에서 섬유직조가 수지에 의해 함침될 때 발생하는 기공 또는 나쁜 젖음성은 최종 성형품의 물성 저하에 심각한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 함침공정에서의 수지 유동특성을 파악하고 기공 형성기구를 규명하기 위하여, 빔 형태의 금형을 대상으로 실리콘 오일과 평직형태의 유리섬유를 사용하여 미시적인 유동가시화 실험을 수행하였다. 시간과 압력에 따른 수지의 침투길이를 측정함으로써 섬유직조의 기공률에 따른 비정상상태의 투과계수와 모세관압을 측정하였고, 낮은 조업압력과 낮은 기공률에서는 모세관압이 함침공정에서 중요한 가공변수임을 확인할 수 있었다. 비디오 카메라를 이용하여 유동전단면의 이동을 근접 확대 촬영하여 기공이 형성되는 과정을 미시적으로 관찰함으로써, 섬유와 수지의 표면에너지에 의해 발생되는 모세관압이 기공의 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과, 수지충전을 유발하는 전체 구동압력에서 모세관압이 상대적으로 클수록 기공은 더욱 쉽게 생성되는 것으로 나타났다. 또한 수지의 점도와 섬유직조의 기공률이 각각 변화할 때, 모세관수에 따른 기공의 함량을 화상 해석 기법(image analysis technique)을 사용하여 정량적으로 측정하였다. 수지가 섬유직조 내로 함침될 때 임계모세관수(Ca~2.75$\times$$10^{-3})이상에서는 기공이 형성되지 않았으며, 그 이하에서는 모세관수가 감소함에 따라 기공의 함량이 지수적으로 증가하였다. 생성된 기공의 함량은 점도에 관계없이 유사한 변화 경향을 보였으며, 모세관수가 동일한 조건에서는, 기공률이 감소함에 따라 기공의 함량이 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.482-489
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• 2020

본 연구의 목적은 소비자 및 현장의 니즈에 부합하면서 다이캐스팅으로 생산할 수 있는 커플링 부품을 개발하고자 하였으며, 유동 및 응고해석을 기반으로 다이캐스팅 금형 설계, 제작, 및 사출조건 최적화 도출을 실시하였고 사출된 제품의 측정 및 평가를 수행하였다. 유동해석을 통하여 캐비티 내부가 100 % 충진되기 위한 적정한 사출조건은 용탕의 온도 670 ℃, 사출속도 1.164 m/s, 충진압력 6.324~18.77 MPa로 분석되었다. 또한, 응고율이 69.47 %일 때 4개의 캐비티 모두에서 100 %에 근접하는 응고가 발생됨을 알 수 있었으며, 이를 기초로 시사출 조건설정 등에 응용하였으며 그 결과 사이클 타임은 약 6.5초로 도출되었다. 다이캐스팅으로 시사출된 제품의 표면 및 내부의 품질 검사를 수행한 결과 성형불량 및 기공 등의 결함은 전혀 발견되지 않았으며, 주요 개소의 치수를 측정한 결과 모든 항목에서 허용하는 공차 이내의 값을 보였다. 또한, 게이트로부터 약 45 mm 이격된 곳의 평균 경도값은 97.7(Hv)로 나타나는 등 전체적으로 양호한 치수 및 품질의 부품을 제작할 수 있었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제47권5호
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• pp.1-8
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• 2010

시장과 공장 환경 변화에 따라 생산관리의 용이성, 조작의 편리성, 높은 산업 안정성등의 요구가 본 논문에서는 네트워크기반의 시스템을 도입하여 단점을 보완한 새로운 고속, 초정밀 취출 로봇 제어기를 개발하였다. 개발된 제어기는 크게 티칭 팬던트와 중앙 서버 PC로 구분된다. 중앙 서버 PC는 관리자에게 전체 공정에 관련된 정보를 제공하게 된다. 티칭 팬던트는 중앙 서버 PC와 사출물 취출 로봇에 다리 역할로 사출로봇을 이용하는 사용자에게 제어 기능 및 사용자 인식, 금형파일 관리등 다양한 기능을 제공하게 된다. 사출물 취출을 위한 제어기 개발은 소프트웨어와 하드웨어 부분으로 나누어진다. 소프트웨어 개발은 3단계로 구분된다. 응용 프로그램과 유저 인터페이스 그리고 디바이스 드라이버로 구분되며, 간단한 디바이스 드라이버에는 따로 구분하지 않고 응용 프로그램에 포함되어 사용하도록 하였다. 하드웨어는 터치패널과 무선 네트워크를 도입하여 인터넷 접속 및 효율적인 공정 제어를 구축할 수 있도록 하였다. 기존의 시스템의 취출 싸이클이 5초였으나, 개선된 시스템을 도입하였을 경우 4초이내였으며, 다양한 무선 네트워크 기능으로 인한 공정 관리 및 생산 관리등 공정의 효율성을 높일 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권8호
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• pp.896-905
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• 2012

Recently, the application of the plastic material to automotive components and structures has steadily increased to satisfy demands on the saving of overall weight and the improvement of energy efficiency. The objective of this paper is to investigate the development of a bumper back-beam using a thermoplastic olefin (TPO). The bumper back-beam was designed to be manufactured from the injection molding process. In order to obtain a proper design of the bumper back-beam, three-dimensional finite element analyses were performed for various design alternatives. Stress-strain curves for different strain rates were measured by high speed tensile tests of the TPO to consider strain rate effects in the FEA. The influence of the sectional shape and the rib formation on the contact force-intrusion curves, the deflection and the energy absorption rate of the bumper back-beam was examined. From the results of the examination, a proper design of the bumper back-beam was acquired. The bumper back-beam consisting of TPO was fabricated from the injection moulding process and the vibration welding. Pendulum crash tests were carried out using the fabricated bumper back-beam. The results of the tests showed that the designed bumper back-beam can satisfy requirements of the federal motor vehicle safety standard (FMVSS). Through the comparison of the previously designed bumper back-beam with the newly designed bumper back beam, it was noted that the weight of the designed bumper back-beam is lighter than that of the previously designed bumper back beam by nearly 16 %. In addition, it was considered that the newly designed bumper back beam can improve recycling of the bumper back-beam.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제75권3호
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• pp.369-376
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• 2020

The life of conventional steel plastic injection molds is long but manufacturing cost and time are prohibitive for using these molds for producing prototypes of products in limited numbers. Commonly used 3D printers and rapid prototyping methods are capable of directly converting the digital models of three-dimensional solid objects into solid physical parts. Depending on the 3D printer, the final product can be made from different material, such as polymer or metal. Rapid prototyping of parts with the polymeric material is typically cheaper, faster and convenient. However, the life of a polymer mold can be less than a hundred parts. Failure of a polymeric mold during the injection molding process can result in serious safety issues considering very large forces and temperatures are involved. In this study, the feasibility of the inspection of 3D printed molds with the surface response to excitation (SuRE) method was investigated. The SuRE method was originally developed for structural health monitoring and load monitoring in thin-walled plate-like structures. In this study, first, the SuRE method was used to evaluate if the variation of the strain could be monitored when loads were applied to the center of the 3D printed molds. After the successful results were obtained, the SuRE method was used to monitor the artifact (artificial damage) created at the 3D printed mold. The results showed that the SuRE method is a cost effective and robust approach for monitoring the condition of the 3D printed molds.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.1064-1074
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• 1992

본 연구에서는 제품에 분할선을 입력하여 상, 하판 금형을 만든 후 제품의 추 출을 방해하는 금형의 면들을 간섭검사를 통하여 찾아내는 프로그램을 개발하였다. 그리고 찾아낸 간섭면들을 이용하여 금형 설계자가 적합한 형상의 사이드 코어를 설계 할 수 있도록 설계과정을 CAD화 하였다.물론, 내부적으로는 사이드 토어의 생성과 동시에 금형의 형상도 수정되도록 프로그램 되어있다. 이러한 일련의 과정은 Fig.2 와 같이 나타낼 수 있는데 앞으로 2장에서는 금형의 생성 및 간섭면 검색 과정을 다루 고 3장에서는 사이드 코어의 설계 및 금형의 수정과정을 단계별로 자세히 설명하도록 하겠다. 그리고 결론에서는 현재 갭ㄹ한 프로그램의 효용 및 적용 범위, 문제점 및 개선 방안 등에 대해서 논의해 보겠다.