Kim, Sungjin;Han, Jung-Suk;Kim, Sung-Hun;Yoon, Hyung-In;Yeo, In-Sung Luke
The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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v.57
no.1
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pp.57-65
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2019
Computer aided design and manufacturing and implant surgery using a guide template improve restoration-driven implant treatment procedures. This case utilized those digital technologies to make definitive prostheses for a patient. According to the work flow of digital dentistry, cone beam computed tomography established the treatment plan, which was followed to make the guide template for implant placement. The template guided the implants to be installed as planned. The customized abutments and surveyed fixed restorations were digitally designed and made. The metal framework of the removable partial denture was cast from resin pattern using an additive manufacturing technique, and the artificial resin teeth were replaced with the zirconia onlays for occlusal stability. These full mouth rehabilitation procedures provided functionally and aesthetically satisfactory results for the patient.
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.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.7
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pp.33-40
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2021
Current industrial flow is directed toward reducing the usage of raw materials by reusing parts, which is referred to as a circular economy (CE). Repair is one of the most value-added approaches in CE, which can be efficiently accomplished via additive manufacturing. The repair technology of metallic parts via the directed energy deposition process, which includes the selective removal and redeposition of damaged regions of metallic parts. Residual stress characteristics depend on the shape of the part and the shape of the redeposition region. The objective of this study is to investigate the effects of the radius and corner position of the substrate on the residual stresses for repair by using finite element analysis (FEA). The residual stress distribution of the 45° angle groove at the edge of the circular shape models on the outer and inner radii was analytically investigated. The analysis was accomplished using SYSWELD software by applying a moving heat source with defined material properties and cooling conditions integrated into the FEA model. The results showed a similar pattern of concentrated stress distribution for all models except the 40-mm and 60-mm radii, for which the maximum stress locations were different. The maximum residual stresses are high but lower than the yield strength, suggesting the absence of cracks and fractures due to residual stresses.
Srisawadi, Sasitorn;Cormier, Denis R.;Harrysson, Ola L.A.;Modak, Sayantan
International Journal of CAD/CAM
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v.12
no.1
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pp.20-28
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2012
Finite Element Analysis (FEA) is often used to identify local stress/strain concentrations where a component is likely to fail. In order to reduce the degree of strain concentration, component thickness can be increased in those regions, or a stronger material can be used. In short fiber reinforced composite materials, strength and stiffness can be increased through proper fiber alignment. The field-aided microtailoring (FAiMTa) process is one promising method for doing this. FAiMTa uses principles of dielectrophoresis to preferentially align particles or fibers within a matrix. To achieve the preferred fiber orientation, an interdigitated electrode network must be integrated into the mold halves which can be fabricated by additive manufacturing (AM) processes. However, the process of determining the preferred fiber arrangements and electrode locations can be very challenging. This paper presents algorithms to semi-automate the interdigitated electrode design process. The algorithm has been implemented in the Solidworks CAD system and is demonstrated in this paper.
Direct energy deposition (DED) is an additive manufacturing technique that involves the melting of metal powder with a high-powered laser beam and is used to build a variety of components. In recent year, it can be widely used in order to produce hard, wear resistant and/or corrosion resistant surface layers of metallic mechanical parts, such as dies and molds. For the purpose of the hardfacing to achieve high wear resistance and hardness, application of high speed steel (HSS) can be expected to improve the tool life. During the DED process using the high-carbon steel, however, defects (delamination or cracking) can be induced by rapid solidification of the molten powder. Thus, substrate preheating is generally adopted to reduce the deposition defect. While the substrate preheating ensures defect-free deposition, it is important to select the optimal preheating temperature since it also affects the microstructure evolution and mechanical properties. In this study, AISI M4 powder was deposited on the AISI 1045 substrate preheated at different temperatures (room temperature to $500^{\circ}C$). In addition, the micro-hardness distribution, cooling rates, and microstructures of the deposited layers were investigated in order to observe the influence of the substrate preheating on the mechanical and metallurgical properties.
Recently, there has been an increased interest in the remanufacturing of mechanical parts using metal additive manufacturing processes in regards to resource recycling and carbon neutrality. DED (directed energy deposition) process can create desired metallic shapes on both even and uneven substrate via line-by-line deposition. Hence, DED process is very useful for the repair, retrofit and remanufacturing of mechanical parts with irregular damages. The objective of the current paper is to investigate the effects DED process parameters, including the effects of power and the scan speed of the laser, on deposition and residual stress characteristics for remanufacturing of mechanical parts using experiments and finite element analyses (FEAs). AISI 1045 is used as the substrate material and the feeding powder. The characteristic dimensions of the bead shape and the heat affected zone (HAZ) for different deposition conditions are obtained from the experimental results. Efficiencies of the heat flux model for different deposition conditions are estimated by the comparison of the results of FEAs with those of experiments in terms of the width and the depth of HAZ. In addition, the influence of the process parameters on residual stress distributions in the vicinity of the deposited region is investigated using the results of FEAs. Finally, a suitable deposition condition is predicted in regards to the bead formation and the residual stress.
Aluminum alloys are extensively employed in several industries, such as automobile, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and electrical and thermal conductivities. However, to meet the rising industrial demands, aluminum alloys must be designed with both excellent mechanical and thermal properties. Computer-aided alloy design is emerging as a technique for developing novel alloys to overcome these trade-off properties. Thus, the development of a new experimental method for designing alloys with high-throughput confirmation is gaining focus. A new approach that rapidly manufactures aluminum alloys with different compositions is required in the alloy design process. This study proposes a combined approach to rapidly investigate the relationship between the microstructure and properties of aluminum alloys using a direct energy deposition system with a dual-nozzle metal 3D printing process. Two types of aluminum alloy powders (Al-4.99Si-1.05Cu-0.47Mg and Al-7Mg) are employed for the 3D printing-based combined method. Nine types of Al-Si-Cu-Mg alloys are manufactured using the combined method, and the relationship between their microstructures and properties is examined.
The effect of the laser beam diameter on the microstructure and hardness of 17-4 PH stainless steel manufactured via the directed energy deposition process is investigated. The pore size and area fraction are much lower using a laser beam diameter of 1.0 mm compared with those observed using a laser beam diameter of 1.8 mm. Additionally, using a relatively larger beam diameter results in pores in the form of incomplete melting. Martensite and retained austenite are observed under both conditions. A smaller width of the weld track and overlapping area are observed in the sample fabricated with a 1.0 mm beam diameter. This difference appears to be mainly caused by the energy density based on the variation in the beam diameter. The sample prepared with a beam diameter of 1.0 mm had a higher hardness near the substrate than that prepared with a 1.8 mm beam diameter, which may be influenced by the degree of melt mixing between the 17-4 PH metal powder and carbon steel substrate.
Metal-additive manufacturing techniques, such as selective laser sintering (SLS), are increasingly utilized for new biomaterials, such as cobalt-chrome (Co-Cr). In this study, Co-Cr gas-atomized powders are used as charge materials for the SLS process. The aim is to understand the consolidation of Co-Cr alloy powder and characterization of samples sintered using SLS under various conditions. The results clearly suggest that besides the matrix phase, the second phase, which is attributed to pores and oxidation particles, is observed in the sintered specimens. The as-built samples exhibit completely different microstructural features compared with the casting or wrought products reported in the literature. The microstructure reveals melt pools, which represent the characteristics of the scanning direction, in particular, or of the SLS conditions, in general. It also exposes extremely fine grain sizes inside the melt pools, resulting in an enhancement in the hardness of the as-built products. Thus, the hardness values of the samples prepared by SLS under all parameter conditions used in this study are evidently higher than those of the casting products.
Molybdenum (Mo) is used to form a barrier layer for metal wiring in displays or semiconductor devices. Recently, researches have been continuously attempted to fabricate Mo sputtering targets through additive manufacturing. In this study, spherical Mo powders with an average particle size of about 37 um were manufactured by electrode induction melting gas atomization. Subsequently, Mo layer with a thickness of 0.25 mm was formed by direct energy deposition in which the scan speed was set as a variable. According to the change of the scan speed, pores or cracks were found in the Mo deposition layer. Mo layer deposited with scan speed of 600 mm/min has the hardness value of 324 Hv with a porosity of approximately 2%. We demonstrated that Mo layers with higher relative density and hardness can be formed with less effort through direct energy deposition compared to the conventional powder metallurgy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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