시작 금형의 고속가공을 위한 복합재료 개발에 관한 연구 = A study on the development of composites for the high-speed machining of the prototypal molds

최근, 제품에 대한 소비자의 요구가 다양해지고 급변함으로 인하여 제품의 수명은 점차 짧아지고 있다. 이에 따라 새롭고 다양한 수요에 대처할 수 있는 새로운 생산 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 신속한 설계를 통하여 제품의 개발 시간을 단축시키려는 노력이 한창이다. 특히, 제품 개발에 가장 큰 비중을 차지하는 시작품 모형 제작과 시작 금형 제작에 드는 비용과 시간을 단축시키지 않으면 안되게 되었으며, 이를 위해 쾌속조형(RP; Rapid Prototyping)의 중요성이 부각되고 있다. 대표적인 쾌속 조형 기술로는 SLA, SLS, LOM, FDM, 고속 가공 등이 있다. 이 기술들 중에 특히, 고속 가공은 제품의 내부에 공간(cavity)이 없는 경우, 다른 기술들에 비해 생산 시간과 비용의 절감 측면에서 월등한 경쟁력을 가지고 있어 주목을 받고 있다. 몇몇 선진국들은 이미 1980년대 초부터 고속 가공과 관련된 연구를 해오고 있다. 하지만, 철 혹은 알루미늄 합금과 같은 비철금속들을 이용한 가공기술 및 고속 가공기, 치공구에 대한 연구에 치중되어 왔기 때문에 다양한 요구를 만족시키는데 한계가 있다. 특히, 시작품 혹은 시작 금형을 만드는 경우, 빠른 시간을 요구하는 측면에서 그 한계가 크게 나타난다. 이 같은 한계를 극복하기 위해서는 고속 가공에 적합한 새로운 재료를 개발하는 것이 필요하다. 이 논문에서는 기존의 재료에 비해 훨씬 빠른 고속 조건에서 시작 금형 가공함으로써 소요 시간과 비용을 줄일 수 있은 새로운 복합재료를 만들었다. 쾌삭성 뿐 아니라 시작 금형에 충분한 강도를 가지는 에폭시가 복합재료의 기지로 사용되었다. 그리고, 열 및 전기 전도도가 우수한 알루미늄 분말을 충전재로 사용하여, 에폭시의 취성을 방지함으로써 가공성을 향상시켰다. 이 논문의 연구 내용은 총 3 부분으로 나눌 수 있다. 첫 단계는 복합재료 개발 시에 발생하는 알루미늄 분말의 침강 및 고른 분산, 복합재료 내의 기포, 열잔류응력과 같은 문제를 해결하는 단계이다. 이 같은 문제를 해결하기 위하여 먼저 교반 장치를 구성하였으며, 적합한 교반 시간 및 교반 속도, 첨가제의 함유량을 결정하여 재료를 개발하였다. 다음 단계에서는 개발된 복합재료가 시작 금형과 고속 가공에 적합한지를 평가하기 위하여 각각 재료의 기계적 특성 시험과 피삭성을 시험하였다. 마지막 단계에서는 개발된 복합재료를 사용하여 실제 팬 사출을 위한 시작 금형을 고속가공을 하고, 기존의 소재에 비해 어느 정도 소요 시간과 비용을 감소시킬 수 있었는지 평가 하였다. 평가 결과, 본 연구에서 개발된 복합 재료를 사용하여 금형을 가공하는 경우, 기존의 소재에 비해 훨씬 빠르고 효과적인 가공이 가능하였음을 알 수 있었다.
Advisors
양민양researcherYang, Min-Yangresearcher
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2000
Identifier
158212/325007 / 000983191
Language
kor
Description

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2000.2, [ vii, 53 p. ]

Keywords

미립자 강화 복합재료; 복합재료; 고속 가공; 시작 금형; 쾌속 조형; Rapid prototyping; Particulate reinforced composites; Composites; High-speed machining; Prototypal molds

URI
http://hdl.handle.net/10203/45142
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=158212&flag=t
Appears in Collection
ME-Theses_Master(석사논문)
Files in This Item
There are no files associated with this item.
  • Hit : 221
  • Download : 0
  • Cited 0 times in thomson ci

qr_code

  • mendeley

    citeulike


rss_1.0 rss_2.0 atom_1.0