A+ 분말공정 레포트

소개글

A+ 분말공정 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목차
1. 서 론
2. 본 론
1) 3D 프린터의 구분
2) 3D 프린팅의 기술방식
3) 3D 프린팅의 조건
4) 3D 프린팅 소재로 쓰이는 분말재료.
5) 3D 프린트시 발생하는 다양한 문제들
3. 고 찰
1) 분말소결 적층조형법
2) 분말고착방식
3) 적층두께 및 노즐 막힘

본문내용

지되어야 한다는 것을 의미한다고 생각했다. 왜냐하면 분말의 size가 작을 때 재료의 표면에너지는 높아지게 되는데 높아진 표면에너지가 sintering에 필요한 열의 양을 줄여줄 수 있기 때문이다. 예를 들어 10um의 구형 분말입자와 1um의 구형 분말입자를 sintering할 경우에는 두 입자의 공극률을 고려하지 않는다면 표면에너지가 높은 1um의 구형입자의 sintering온도가 더 낮게 나타날 것이다. 이처럼 분말의 사이즈를 적절히 작게 만듦으로써, 낮은 소결 온도를 구현할 수 있다면 제작이 유리해질 것이다. 하지만 sintering온도를 낮게 유지한다는 명목으로 사이즈를 너무 작게 하는 것은 지양해야 한다고 생각하는데 그 이유는 분산특성, 전달성 측면에서 불리한 특성을 나타낼 수 있고 심지어는 높은 표면에너지가 분말재료의 원하지 않는 상변태를 일으킬 수 있기 때문이다.
5. 빠른 소결 속도
3D 프린팅에서 가장 중요한 것은 무엇보다 제작 속도라고 생각한다. 왜냐하면 제작 속도는 수율과 함께 산업적으로 이용이 가능한지에 대한 직접적인 지표가 되기 때문이다. 제작 속도는 물론 sintering 특성이 좋은 구형의 작은 입자일 때 가장 빠르다. 하지만 제작 속도가 빠르다고 해서 항상 좋은 것만은 아니라고 생각한다. 여기서는 그 이유에 대해 살펴보는 것을 목적으로 하였다. 먼저 분말재료를 적층하고 Laser을 이용하여 소결할 때 분말재료는 적당한 시간단위만큼 소결이 진행됨으로써, 제품의 성질을 나타내게 된다. 하지만 이러한 시간단위가 충분히 길지 않을 경우 제품은 용도를 수행하지 못하게 될 것이다. 왜냐하면 해당하는 sintering 온도에서 자유에너지가 충분히 낮아지지 못한 채 공정이 완료되면 불안정한 에너지 특성이 여전히 남아있게 되어, 제품이 쉽게 파손되어 버리기 때문이다. 이것은 마치 밀 반죽을 너무 빨리 끝낼 때 반죽 내에 밀가루가 여전히 남아있는 것과 유사하다고 생각한다.
-분말고착방식-
분말고착방식은 분말재료를 사용할 때 열전달 매개체를 이용하지 않고 접착제를 통해 분말을 고착화하는 방식이다. 이 방식을 사용할 경우에는 분말과 사용하는 접착제의 결합력 관계가 매우 중요하다고 생각했다. 만일 접착제와 분말의 결합력이 약해서 쉽게 분리된다면 안정적인 제품을 기대할 수 없기 때문이다. 분말과 접착제의 관계를 이해하기 위해 여기서는 습윤열 개념을 이용해보기로 하였다. 습윤열은 두 재료가 서로 wetting이 되려하는지를 나타내는지 보여주는 물리적 지표이다. 예를 들어 MLCC을 제작할 때 필요한 BaTiO3는 binder와 powder을 이용하여 green sheet을 제작함으로써, 이용하는데 이 때 powder와 binder의 결합력이 커야 제품을 안정적으로 활용할 수 있다. 이 점에서 powder와 binder가 서로 결합할 때 습윤열이 발생하여야 한다.
출처: 분말공정 강의자료
마찬가지로 3D 프린팅용 분말재료와 binder가 결합하려면 습윤열이 발생해야 한다. 이를 토대로 분말고착방식에서는 사용하는 분말재료와 binder의 관계를 습윤열을 이용하여 분석하고 적절히 결합함으로써 분산되는 특성을 가질 수 있도록 조화를 이루어야 한다.
-적층두께 및 노즐 막힘-
본론에서 언급한 3D 프린팅 제품의 적층 두께의 조건과 노즐 막힘은 특별히 분말공정과 관련이 있기 때문에 따로 서술할 필요가 있다.
적층두께의 조건
3D 프린팅을 통해 제품을 제작할 때 적층두께는 사용하는 분말재료의 사이즈와 깊은 관련이 있다. 사이즈가 작을 경우에는 더 얇은 종이를 적층하는 것과 마찬가지이기 때문에 제품이 더 부드러운 질감을 가질 수 있다.
노즐 막힘
노즐 막힘은 분말을 이용했을 때 많이 발생하게 되는데 이것은 제작과정 또는 세척하지 않았을 경우에 분말들이 서로 결합함으로써, 평균사이즈가 커지게 되고 이로 인해 노즐의 입구를 막아버리는 현상이 발생하기 때문이다. 이것은 마치 Mesh을 이용하여 분말의 사이즈를 분류할 때 미소 size의 분말입자에서 정확성이 떨어지는 것과 유사하다.
출처: 분말공정 강의자료
분말들이 서로 결합하는 이유는 사이즈가 작아질수록 비표면적이 커지게 되면서 증가하는 표면에너지로 인해 분말들이 서로 결합하여 에너지를 낮추려고 하기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해서는 프린팅에 영향을 미치지 않는 범위 안에서 표면개질을 이용하거나
출처: 분말공정 강의자료
주기적으로 노즐을 세척하여 분말의 평균사이즈가 커지지 않도록 만들어 주는 과정이 필요하다고 생각한다.

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