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3D 프린팅 공정 조건에 따른 출력물의 등가 이방 물성을 반영하기 위한 개선된 해석 모델 KCI 등재

Enhanced Analysis Model to account for Equivalent Anisotropic Properties of Parts according to 3D Printing Conditions

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/443609
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한국전산구조공학회 논문집 (Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea)
한국전산구조공학회 (Computational Structural Engineering Institute of Korea)
초록

본 논문에서는 다양한 FDM 출력 공정 변수에 따라 결정되는 출력물의 비등방 물성을 구조 해석 과정에서 반영할 수 있는 개선된 해석 방안을 제안하였다. 출력 공정 변수에 대한 물성의 민감도를 분석하였으며, 실제 출력물에 대한 인장 시험을 통해 적층 방향에 따라 이방 특성이 도출됨을 확인하였다. 또한, 출력물에 대한 단면 분석을 통해 적층 레이어 높이 및 필라멘트 채움률 등의 공정 변수 들이 내부 공극 특성에 영향을 미치며, 결과적으로 출력물의 이방 특성이 유발된다는 사실을 확인하였다. 나아가, 적층 방향, 적층 레 이어 높이, 필라멘트 채움률 등이 동시에 고려된 균질화 모델 분석을 통해 출력 과정에서 발생되는 내부 공극 분포가 출력물의 기계적 거동 특성에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 수치 예제로써 로어 컨트롤 암 출력물의 비등방 특성이 반영된 구조 해석을 수행하였 으며, 이를 통해 FDM 출력물 설계 과정에서의 개선된 해석 방안의 타당성을 검증하였다.

This paper proposes an enhanced analysis model to derive the anisotropic properties of Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-printed parts manufactured under various conditions, such as nozzle path, layer height, and filament filling rate. The sensitivity of mechanical properties to different process variables was examined, and anisotropy was confirmed through tensile testing. The results revealed that increasing the layer height and decreasing the filament filling rate led to larger voids, clearly demonstrating anisotropic behavior. A comparison of material properties considering the laminated direction, layer height, and filament filling rate showed that anisotropic characteristics decreased as void size decreased. Through the structural analysis of a lower control arm as a benchmark problem, the derived anisotropy was numerically tested and verified.

목차
Abstract
1. 서 론
2. FDM 출력 공정 변수에 따른 실험적 물성 분석 및 등가이방성 모델 도출
    2.1 적층 방향에 따른 출력물의 실험적 물성 도출
    2.2 적층 높이 및 채움률에 따른 출력물의 실험적 물성 도출
3. 로어 컨트롤 암 출력물에 대한 구조해석 검증
4. 결 론
감사의 글
References
요 지
저자
  • 선채림(서울시립대학교 기계정보공학과 석사과정) | Chae-Rim Seon (Graduate Student, Department of Mechanical and Information Engineering, University of Seoul, Seoul, 02504, Korea)
  • 장다영(금오공과대학교 기계공학과 석사과정) | Da-Yeong Jang (Graduate Student, Department of Mechanical Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, 39177, Korea)
  • 이긍현(금오공과대학교 기계공학과 석사과정) | Geung Hyeon Lee (Graduate Student, Department of Mechanical Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, 39177, Korea)
  • 윤민호(서울시립대학교 기계정보공학과 조교수) | Minho Yoon (Assistant Professor, Department of Mechanical and Information Engineering, University of Seoul, Seoul, 02504, Korea)
  • 한장우(금오공과대학교 기계공학부 조교수) | Jang-woo Han (Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, 39177, Korea) Corresponding author