This study analyzes the Mechanical properties of a medical bone plate by 3D printing. With the recent development of 3D printing technology, it is being applied in various fields. In particular, in the medical field, the use of 3D printing technology, which was limited to the existing orthosis and surgical simulation, has recently been used to replacement bones lost due to orthopedic implants using metal 3D printing. The field of application is increasing, such as replacement. However, due to the manufacturing characteristics of 3D printing, micro pores are generated inside the metal printing output, and it is necessary to reduce the pores and the loss of mechanical properties through post-processing such as heat treatment. Accordingly, the purpose of this study is to analyze the change in mechanical performance characteristics of medical metal plates manufactured by metal 3D printing under various conditions and to find efficient metal printing results. The specimen to be used in the experiment is a metal plate for trauma fixation applied to the human phalanx, and it was manufactured using the 'DMP Flex 100(3D Systems, USA), a metal 3D printer of DMLS (Direct Metal Laser Sintering) method. It was manufactured using the PBF(Powder Bed Fusion) method using Ti6Al4V ELI powder material.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.23
no.2_1
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pp.107-113
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2020
Additive manufacturing(AM) can create complex shapes directly in 3D CAD models with internal geometry compared to conventional subtraction manufacturing. AM technology has the advantage of adopting various materials as well as the reduction of material. However, the high cost of AM is still a significant barrier preventing the wider adoption of AM in industries. This paper analyzes the technical application cases for solving these entry barriers and proposes a bi-metal 3D printing technology as an anticipated application to overcome the difficulty. The paper investigates the complications for current 3D metal printing technology to conduct bi-metal 3D printing and addresses ongoing solution research based on laser technology.
We attempted to provide an overview of the laws and current state of the 3D printing industry in South Korea and around the world, using the annual industry surveys and the Wohler report. Additionally, we reviewed articles relating to the potential exposure to hazards associated with 3D printing using metal materials. In South Korea, there were 406 3D printing-related businesses, employing 2,365 workers, and the market size was estimated at 455.9 billion won in 2021. Globally, the average growth rate of the 3D printing industry market over the past 10 years was 27.4%, and the market size was estimated at $11.8 billion in 2019. The United States had the highest cumulative installation ratio of industrial 3D printers, followed by China, Japan, Germany, and South Korea. A total of 6,168 patents related to 3D printing were registered in the US between 2010 and 2019. Harmful factors during metal 3D printing was mainly evaluated in the powder bed fusion and direct energy deposition printing types, and there is a case of material extrusion type with metal additive filaments. The number, mass, size distribution, and chemical composition of particles were mainly evaluated. Particle concentration increases during the opening of the chamber or post-processing. However, operating the 3D printer in a ventilated chamber can reduce particle concentration to the background level. In order to have a safe and healthy environment for 3D printing, it is necessary to accumulate and apply knowledge through various studies.
IM DOO JUNG;JUNGHO CHOE;JAECHEOL YUN;SANGSUN YANG;DONG-YEOL YANG;YONG-JIN KIM;JI-HUN YU
Archives of Metallurgy and Materials
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v.64
no.2
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pp.571-578
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2019
The densification behavior of H13 tool steel powder by dual speed laser scanning strategy have been characterized for selective laser melting process, one of powder bed fusion based metal 3d printing. Under limited given laser power, the laser re-melting increases the relative density and hardness of H13 tool steel with closing pores. The single melt-pool analysis shows that the pores are located on top area of melt pool when the scanning speed is over 400 mm/s while the low scanning speed of 200 mm/s generates pores beneath the melt pool in the form of keyhole mode with the high energy input from the laser. With the second laser scanning, the pores on top area of melt pools are efficiently closed with proper dual combination of scan speed. However pores located beneath the melt pools could not be removed by second laser scanning. When each layer of 3d printing are re-melted, the relative density and hardness are improved for most dual combination of scanning. Among the scan speed combination, the 600 mm/s by 400 mm/s leads to the highest relative density, 99.94 % with hardness of 53.5 HRC. This densification characterization with H13 tool steel laser re-melting can be efficiently applied for tool steel component manufacturing via metal 3d printing.
3D printing AM processes have advantages in complex shapes, customized fabrication and prototype development stage. However, due to various parameters based on both the machine and the material, the AM process can produce finished output after several trials and errors in the initial stage. As such, minimizing or optimizing negative factors for various parameters of the 3D printing AM process could be a solution to reduce the trial-and-error failures in the early stages of such an AM process. In addition, this can be largely solved through software simulation in the preprocessing process of 3D printing AM process. Therefore, the objective of this study was to investigate a simulation technology for the AM software, especially Ansys Inc. The metal 3D printing AM process, the AM process simulation software, and the AM process simulation processor were examined. Through this study, it will be helpful to understand 3D printing AM process and AM process simulation processor.
Jong Min Park;Seungki Jo;Sooho Jung;Jinhee Bae;Linh Ba Vu;Kwi-Il Park;Kyung Tae Kim
Journal of Powder Materials
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v.31
no.3
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pp.236-242
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2024
The development of thermoelectric (TE) materials to replace Bi2Te3 alloys is emerging as a hot issue with the potential for wider practical applications. In particular, layered Zintl-phase materials, which can appropriately control carrier and phonon transport behaviors, are being considered as promising candidates. However, limited data have been reported on the thermoelectric properties of metal-Sb materials that can be transformed into layered materials through the insertion of cations. In this study, we synthesized FeSb and MnSb, which are used as base materials for advanced thermoelectric materials. They were confirmed as single-phase materials by analyzing X-ray diffraction patterns. Based on electrical conductivity, the Seebeck coefficient, and thermal conductivity of both materials characterized as a function of temperature, the zT values of MnSb and FeSb were calculated to be 0.00119 and 0.00026, respectively. These properties provide a fundamental data for developing layered Zintl-phase materials with alkali/alkaline earth metal insertions.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.2
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pp.80-85
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2021
In the fourth industrial revolution, the demand for metal three-dimensional (3D) printing technology is rapidly increasing. Metal 3D printing is an efficient method for manufacturing products because the method reduces material waste compared to subtractive manufacturing. In addition, products with complex shapes, such as turbine blades, can be easily produced using metal 3D printing because the method offers a high degree of freedom. However, due to the long production time of metal 3D printing, mass production is impossible, and post-processing is necessary due to its low precision. Therefore, it is necessary to develop a new hybrid process that can efficiently process metals and to develop a metal 3D-printing-based hybrid processing system technology to secure high processing precision and manufacture complex shapes. In this study, the structural stability of a metal 3D printer based hybrid machining center was analyzed through structural analysis before its development. In addition, we proposed a design modification that can reduce the weight and increase the stiffness of the hybrid machining center by performing shape lightning based on the structural analysis results.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.4
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pp.2585-2592
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2015
The purpose of this study was to evaluate the shear bond strength between metal core fabricated by 3D printing and dental porcelain. Thirty metal cores were fabricated(cast 15ea, 3D printing 15ea). The porcelain for each group was builded to the metal core. Sample was loaded to shear force(crosshead speed 1mm/min) in a universal material testing machine. The fracture samples were analyzed failure aspect. The means were statistical analyzed using by Mann-whitney test(${\alpha}=0.05$). The period of experimental(metal cores fabrication, dental porcelain build up, data analysis, statistical analysis, failure aspect analysis and others) for this study took six months. The $mean{\pm}SDs$ of shear bond strength was $50.14{\pm}1.60MPa$ for the cast group, and $54.36{\pm}3.18MPa$ for the 3D printing group(p=0.035). The failure aspect showed mixed failure. As a results, metal cores fabricated by 3D printing method were clinically acceptable range.
Journal of the Korea Fashion and Costume Design Association
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v.17
no.2
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pp.125-143
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2015
This study has investigated the status of utilizing 3D printing in fashion field in order to keep up with the trend for 3D printing technology to be realized in all industries so that the materials and the modeling modes may be figured out. The following is the findings. The materials used most in 3D printing in fashion field are PA, PLA, TPU, multi-material, ABS and metal. PA, TPU and Multi-material have so much excellent flexibility and strength that they are widely used for garment, shoes and such fashion items as bags. But PLA, ABS and metal are scarcely used for garment because PLA is easily biodegradable in the air, ABS generates harmful gas in the process of manufacture and metal is not flexible, while all of these three are partly used for shoes and accessories. The modeling modes mainly applied for 3D printing in fashion field are SLS, SLA, FDM and Polyjet. SLS, which is of a powder-spraying method, is used for making 3D textile seen just like knitting. Polyjet method, which has higher accuracy and excellent flexibility, can be used for expressing diverse colors, and accordingly it is used a lot for high-quality garment, while SLA and FDM method are found to be mostly used for manufacturing shoes and accessories rather than for making garment because they are easily shrunk to result in deformation.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.7
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pp.83-89
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2019
In the conventional casting and forging method, there is a disadvantage that a mold is an essential addition, and a production cost is increased when a small quantity is produced. In order to overcome this disadvantage, a metal 3D printing production method capable of directly forming a shape without a mold frame is mainly used. In particular, overseas research has been conducted on various materials, one of which is a metal printer. Similarly, domestic companies are also concentrating on the metal printer market. However, In this case of the conventional metal 3D printing method, it is difficult to meet the needs of the industry because of the high cost of materials, equipment and maintenance for product strength and production. To compensate for these weaknesses, printers have been developed that can be manufactured using sand mold, but they are not accessible to the printer company and are expensive to machine. Therefore, it is necessary to supply three-dimensional casting printers capable of metal molding by producing molds instead of conventional metal 3D printing methods. In this study, we intend to reduce the unit price by replacing the printing method used in the sand casting printer with the FDM method. In addition, Ag paste is used to design the output conditions and enable ceramic printing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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