Aluminum alloys are widely utilized in diverse industries, such as automobiles, aerospace, and architecture, owing to their high specific strength and resistance to oxidation. However, to meet the increasing demands of the industry, it is necessary to design new aluminum alloys with excellent properties. Thus, a new method is required to efficiently test additively manufactured aluminum alloys with various compositions within a short period during the alloy design process. In this study, a combinatory approach using a direct energy deposition system for metal 3D printing process with a dual feeder was employed. Two types of aluminum alloy powders, namely Al6061 and Al-12Cu, were utilized for the combinatory test conducted through 3D printing. Twelve types of Al-Si-Cu-Mg alloys were manufactured during this combinatory test, and the relationship between their microstructures and properties was investigated.
Seungyeon Lee;Kyung Tae Kim;Ji-Hun Yu;Hyoung Seop Kim;Jae Wung Bae;Jeong Min Park
Journal of Powder Materials
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v.31
no.1
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pp.8-15
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2024
The emergence of ferrous-medium entropy alloys (FeMEAs) with excellent tensile properties represents a potential direction for designing alloys based on metastable engineering. In this study, an FeMEA is successfully fabricated using laser powder bed fusion (LPBF), a metal additive manufacturing technology. Tensile tests are conducted on the LPBF-processed FeMEA at room temperature and cryogenic temperatures (77 K). At 77 K, the LPBF-processed FeMEA exhibits high yield strength and excellent ultimate tensile strength through active deformation-induced martensitic transformation. Furthermore, due to the low stability of the face-centered cubic (FCC) phase of the LPBF-processed FeMEA based on nano-scale solute heterogeneity, stress-induced martensitic transformation occurs, accompanied by the appearance of a yield point phenomenon during cryogenic tensile deformation. This study elucidates the origin of the yield point phenomenon and deformation behavior of the FeMEA at 77 K.
Structural ceramics are generally superior in strength to metal at high temperatures. However, they must be sintered at high temperatures to achieve this high strength. Therefore, lowering the sintering temperature would have economic benefits, including in terms of energy consumption. This study investigated the possibility of reducing the sintering temperature by adding bismuth oxide(Bi2O3) to the sintering of aluminium oxide(Al2O3). The amount of Bi2O3 additive was changed to 12~19. 1wt.% and the sintering temperature was in the range of 850~1200 ℃, and the compressive strength was evaluated under these conditions. The addition of Bi2O3 can decrease the necessary sintering temperature by about 400 ℃. Ceramic structures that can be low temperature sintering can save costs due to reduced manufacturing costs, replacement costs, shutdowns, etc., which will ensure enormous economic efficiency.
Direct laser melting (DLM) is a powder-based additive manufacturing process to produce parts by layer-by-layer laser melting. As the properties of the manufactured parts depend strongly on the deposited laser-melted bead, deposited layers obtained by the DLM process were characterized in this study. This investigation used a 200 W fiber laser to produce single-line beads under a variety of different energy distributions. In order to obtain a feasible range for the two main process parameters (i.e. laser power and scan rate), bead shapes of single track deposition were intensively investigated. The effects of the processing parameters, such as powder layer thickness and scan spacing, on geometries of the deposited layers have also been analyzed. As a result, minimum energy criteria that can achieve a complete melting have been suggested at the given powder layer thickness. The surface roughnesses of the deposited beads were strongly dependent on the overlap ratio of adjacent beads and on the energy distributions of laser power. Through microstructural analysis and hardness measurement, the morphological and mechanical properties of the deposited layers at various overlapped beads have also been characterized.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.11a
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pp.339-343
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2000
Rapid prototyping for welding and milling is a hybrid approach that makes use of welding as additive and conventional milling as subtractive technique. For two years this concept has been used to verify manufacturing mold and mechanical parts successfully. In latest new fabrication methods. For example, manufacturing mold for two sort of materials and shell fabrication, have been applied to the concept in KIST. This methods will be an alternative proposal in rapid prototyping. Metal deposition for welding causes the part to deform. It is a handicap in our proceeding. To overcome this problem, in this paper, we represent an optimal welding path for FEM analysis. Eight paths are tried to this and the value of deformation is average and standard deviation in four points'. Then we can compare with eight cases and select the optimal path.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.3
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pp.12-21
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2022
Directed energy deposition (DED) was adopted as a metal additive manufacturing method to develop a mold for the hot stamping process. The test piece was machined from Heatvar laminate material, and results were obtained through microstructure and defect observations, as well as hardness, tensile strength, and joint strength tests. 1) Spherical pores and irregular-shaped cavities were observed as lamination defects, and columnar dendrites formed in the structure, which tended to become coarse upon heat treatment. 2) The hardness of the heat-treated material (480HV) was slightly lower than that of the non-heat-treated material (500HV). 3) In the tensile test, the maximum tensile stress and strain of the heat-treated material were 1392 MPa and 15%, respectively, which were slightly higher than the values of 1381 MPa and 13%, respectively, for the non-heat-treated material. 4) In the case of the early final fracture in the tensile test, in most cases, pores or irregularly shaped cavities were observed at the fracture surface or near the surface. 5) In the joint strength test, most of the specimens finally fractured in the laminated metal area, and the fracture surface was intragranular. In addition, dimples formed over the entire area on the fracture surface of the fractured specimen after sufficient elongation.
Purpose: The purpose of this study were to evaluate the quality of dental prostheses printed by 3-dimensional printing system. Methods: Mater model was prepared and ten study models were fabricated. Ten single crowns were printed by 3D-printing system(Resin group) and another ten single crowns using casting method were manufactured(Metal group). The marginal adaptation of single crowns were measured using by silicone replica technique. Silicone replicas were sectioned four times. The marginal adaptations were evaluated using by digital microscope. Statistical analyses were performed with Mann-Whitney test(${\alpha}=0.05$). Results: $Mean{\pm}standard$ deviations of all marginal adaptations were $92.1(20.0){\mu}m$ for Metal group and $69.7(12.3){\mu}m$ for Resin group. Two groups were no statistically significant differences(p>0.05). Conclusion: Marginal adaptation of single crowns printed by 3D-printing system were ranged within the clinical recommendation.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.6
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pp.59-69
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2021
Directed energy deposition (DED) is an additive manufacturing technology involving a focused high-power laser or electron beam propagating over the substrate, resulting in melt pool formation while simultaneously supplying metal powder to the melt pool area to deposit the material. DED is performed to repair and strengthen parts in various applications, as it can be easily integrate local area cladding and cross-material deposition. In this study, we characterize stainless steel 316 L parts fabricated via DED based on various deposition conditions and geometries to widen the application of DED. The deposition characteristics are investigated by varying the laser power and powder feed rate. Multilayer deposition with a laser power of 362 W and a powder feed rate of 6.61 g/min indicate a height closest to the design value while affording high surface quality. The microhardness of the specimen increases from the top to the bottom of the deposited area. Tensile tests of specimens with two different deposition directions indicate that horizontally long specimens with respect to a substrate demonstrate a higher ultimate tensile strength and yield strength than vertically long specimens with lower elongation.
Popov Jr, Vladimir V.;Muller-Kamskii, Gary;Kovalevsky, Aleksey;Dzhenzhera, Georgy;Strokin, Evgeny;Kolomiets, Anastasia;Ramon, Jean
Biomedical Engineering Letters
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v.8
no.4
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pp.337-344
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2018
Additive manufacturing (AM) is an alternative metal fabrication technology. The outstanding advantage of AM (3D-printing, direct manufacturing), is the ability to form shapes that cannot be formed with any other traditional technology. 3D-printing began as a new method of prototyping in plastics. Nowadays, AM in metals allows to realize not only net-shape geometry, but also high fatigue strength and corrosion resistant parts. This success of AM in metals enables new applications of the technology in important fields, such as production of medical implants. The 3D-printing of medical implants is an extremely rapidly developing application. The success of this development lies in the fact that patient-specific implants can promote patient recovery, as often it is the only alternative to amputation. The production of AM implants provides a relatively fast and effective solution for complex surgical cases. However, there are still numerous challenging open issues in medical 3D-printing. The goal of the current research review is to explain the whole technological and design chain of bio-medical bone implant production from the computed tomography that is performed by the surgeon, to conversion to a computer aided drawing file, to production of implants, including the necessary post-processing procedures and certification. The current work presents examples that were produced by joint work of Polygon Medical Engineering, Russia and by TechMed, the AM Center of Israel Institute of Metals. Polygon provided 3D-planning and 3D-modelling specifically for the implants production. TechMed were in charge of the optimization of models and they manufactured the implants by Electron-Beam Melting ($EBM^{(R)}$), using an Arcam $EBM^{(R)}$ A2X machine.
The direct metal laser sintering (DMLS) technique would be promising for the full-arch implant-supported restorations due to reduced cost and manufacturing time without potential human errors and casting defects. The aims of this case report were to describe the successful outcome of an implant-supported fixed dental prosthesis in the edentulous maxilla by using the DMLS technology and computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD/CAM) monolithic zirconia crowns, and to describe its clinical implications. A healthy 51-year-old Korean woman visited Seoul National University Dental Hospital and she was in need of a rehabilitation of her entire maxilla due to severe tooth mobility. In this case, all maxillary teeth were extracted and an implant-supported fixed dental prosthesis was fabricated that involved a cobalt-chromium (Co-Cr) framework with the DMLS technique and CAD/CAM monolithic zirconia crowns. Six months after delivery, no distinct mechanical and biological complications were detected and the prosthesis exhibited satisfactory esthetics and function. In this case report, with the DMLS system, the three-dimensional printed prosthesis was created without additional manual tooling and thus, reliable accuracy and passive fit were obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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