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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김영도
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
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세라믹은 일반적으로 취성(brittleness)이 있고 경도(hardness)가 높아 복잡한 형상의 성형ㆍ가공이 어렵다. 반면, 3D 프린팅을 이용할 경우 다양한 형태의 자유도 높은 3차원 세라믹 제품을 성형 할 수 있으며, 기존 세라믹 공정에 필요했던 금형이 필요 없어, 최종 제품생산비와 생산 시간을 상당히 절감 할 수가 있다. 3D 프린팅 분야는 현재 고분자 및 금속재료용으로는 많은 발전이 되어 왔으나, 세라믹분야는 상대적으로 연구가 부족한 상황이다. 특히, 세라믹 3D 프린팅의 핵심기술인 슬러리 안정화 및 특성 제어가 필수적이다.
본 연구에서는 3D 프린팅 방식 중 성형체의 정밀도 높고, 복잡한 형상 제작에 적합한 DLP(Digital Light Processing)를 택해, 10~300nm 수준의 나노 알루미나 슬러리가 70wt% 함유된 소재에 광개시제(Photo initiator)를 혼합하고 DLP방식의 3D 프린팅을 진행하였다. 슬러리에 광개시제를 슬러리 대비 0.1, 0.5, 1.0, 1.5 wt%씩 첨가하여 출력하였고, 노광 시간은 0.5, 0.8, 1.0, 1.5, 3.0 s의 서로 다른 시간으로 출력해 보았다. 광개시제 함량에 따른 출력물과 노광 시간에 따른 출력물의 치수 오차범위를 측정하고 SEM을 이용하여 출력물의 결함 유무를 관찰하였다.
실험 결과 광개시제 함량 0.5 wt%에서 0.8초의 노광 시간으로 출력한 출력물의 크랙 수가 상대적으로 적음을 확인 하였다. 열처리 조건을 결정하기 위해 출력물의 열 분석과 수축 거동 분석을 수행 하였다. 소결 공정은 1400, 1500 및 1600℃의 상이한 온도에서 수행하였다. 소결체의 밀도는 이미지 분석 프로그램을 사용하여 측정 및 계산하였다. 소결체의 미세 구조는 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰하였고, 경도 값은 비커스 경도 시험기를
사용하여 측정 하였다. 소결 밀도는 1600℃에서 가장 높았지만 경도는 1400℃에서 가장 높았다. 1600℃에서 알루미나의 소결 치밀화를 이루었지만 입자의 성장으로 인해 경도가 낮게 측정되었고 1400℃에서 경도 측정값이 가장 높음을 확인하였다.
본 연구에서는 3D 프린팅 방식 중 성형체의 정밀도 높고, 복잡한 형상 제작에 적합한 DLP(Digital Light Processing)를 택해, 10~300nm 수준의 나노 알루미나 슬러리가 70wt% 함유된 소재에 광개시제(Photo initiator)를 혼합하고 DLP방식의 3D 프린팅을 진행하였다. 슬러리에 광개시제를 슬러리 대비 0.1, 0.5, 1.0, 1.5 wt%씩 첨가하여 출력하였고, 노광 시간은 0.5, 0.8, 1.0, 1.5, 3.0 s의 서로 다른 시간으로 출력해 보았다. 광개시제 함량에 따른 출력물과 노광 시간에 따른 출력물의 치수 오차범위를 측정하고 SEM을 이용하여 출력물의 결함 유무를 관찰하였다.
실험 결과 광개시제 함량 0.5 wt%에서 0.8초의 노광 시간으로 출력한 출력물의 크랙 수가 상대적으로 적음을 확인 하였다. 열처리 조건을 결정하기 위해 출력물의 열 분석과 수축 거동 분석을 수행 하였다. 소결 공정은 1400, 1500 및 1600℃의 상이한 온도에서 수행하였다. 소결체의 밀도는 이미지 분석 프로그램을 사용하여 측정 및 계산하였다. 소결체의 미세 구조는 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰하였고, 경도 값은 비커스 경도 시험기를
사용하여 측정 하였다. 소결 밀도는 1600℃에서 가장 높았지만 경도는 1400℃에서 가장 높았다. 1600℃에서 알루미나의 소결 치밀화를 이루었지만 입자의 성장으로 인해 경도가 낮게 측정되었고 1400℃에서 경도 측정값이 가장 높음을 확인하였다.
목차
제 1 장 서론 2제 2 장 이론적 배경 4제 1 절 3D 프린팅 4가. 3D 프린팅 배경 4나. 3D 프린팅 종류 및 원리 5제 2 절 세라믹 3D 프린팅 14제 3 절 광중합 슬러리 15가. 3D 광중합 원리 및 특성 15제 3 장 실험방법 19제 1 절 알루미나 슬러리 제조 19제 2 절 DLP 3D 프린팅 26제 3 절 알루미나 소결 32제 4 절 알루미나 출력물 및 소결체 특성 분석 33제 4 장 결과 및 고찰 34제 1 절 출력 공정 조건에 따른 특성 분석 결과 34가. 소재별 접착 특성에 따른 출력 결과 34나. 광개시제 함량에 따른 출력물 특성 결과 36다. 노광 시간에 따른 출력물 특성 결과 44제 2 절 탈바인딩 & 소결에 따른 특성 분석 결과 50가. 열적 및 수축 거동 분석 결과 50나. 미세구조 및 소결 밀도 측정 결과 54다. 경도 측정 결과 56제 5 장 결론 58제 6 장 참고문헌 60제 7 장 표 및 그림 목록 64연구 윤리 서약서 67ABSTRACT 69
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