SLS 시스템의 최적 설계 및 소결 공정 특성에 관한 연구

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Issued Date
SLS system
Recently, in order rapid growth of high-tech and customer diverse need, rapid manufacturing of product or modification make accessory effect such as a competitive price, the reduction of the new product development time, etc. Due to SFF(Solid Freeform Fabrication) system of using various process and materials, demand is being continuously increase. For this reason, the multi-functional SFF systems are actively being studied into the real manufacturing process, which are used not only for fabricating a solid freeform 3D CAD files but also for scanning a 3D object rapidly and precisely.
Especially, A SFF system using selective laser sintering (SLS) is currently recognized as a leading process and SLS extends the application to machinery and automobiles due to the various materials employed.
SLS process creates 3D object, layer-by-layer, using powder materials with heat generated by a CO2 laser. With SLS process, prototypes have been produced with various uses of thermoplastic, metal composite and ceramic composite powder. SLS system is consist of various elemental technique such as the powder laminate for control of build room and feed room position, control of roller velocity, powder sintering for control of temperature, scan path generation etc.
SLS system is that the surface quality of prototypes and the processing time are significantly affected by several parameters such as laser power, laser beam size, heat temperature and laminate thickness. In order to develop a more elaborate and rapid system for fabricating compared to existing SLS, this study developments a SLS system and sintering process. It contains a 3-axis dynamic focusing scanner system for maintaining uniform laser beam size everywhere instead of the f lens used in commercial SLS.
In this study, experiments were performed to evaluate the effect of various laser scan parameters and fabrication parameters on sintering process and to fabricate the various 3D objects using a PA-12 starting material. The results of optimized process are able to reduce process time and improve fabrication accuracy and efficiency. Also, this study suggest a scan path generation method to fabricate more 3D objects quickly and precisely. The results of experiment showed excellent sintering capabilities through the proposed methods. This study also evaluated the characteristics of fabricated sample by optimized sintering conditions such as the sintering density, the surface roughness, microstructure, chemical and thermal properties, etc.
Alternative Title
A Study on the Optimum Design and Sintering Process Characteristics of SLS System
Alternative Author(s)
An, Young Jin
조선대학교 대학원
일반대학원 첨단부품소재공학과
Awarded Date
Table Of Contents
제 1 장 서 론 1
제 1 절 연구배경 1
제 2 절 연구동향 3
제 3 절 연구목적 및 방법 5

제 2 장 배경이론 7
제 1 절 레이저 소결법 7
1. SLS(Selective Laser Sintering) 7
2. SLA(Stereo Lithography Apparatus) 7
3. LENS(Laser Engineering Net Shaping) 8
4. SGC(Solid Ground Curing) 8
제 2 절 고분자의 특성 11
1. 고분자 특성 11
2. 고분자의 레이저 소결 특성 13
제 3 절 레이저 스캐너 14

제 3 장 실험장치 및 방법 17
제 1 절 SLS 시스템의 최적 설계 17
2. 분말 적층부 21
3. 질소 공급부 26
4. 소결 분위기 온도 제어부 30
5. 레이저 제어부 34
6. 시스템 제어부 36
제 2 절 SLS 시스템의 제어 방법 37
1. 주사경로 생성 및 레이저 궤적 제어 37
2. SLS 시스템 제어 43
제 3 절 소결 공정 설계 48
1. PA-12 분말의 소결 특성 분석 48
2. 소결 공정 설계 및 실험 변수 선정 51

제 4 장 결과 및 고찰 56
제 1 절 시스템의 제어 결과 및 고찰 56
1. 적층 표면 특성 56
2. 소결 분위기 온도 제어 특성 59
3. 레이저 및 광학계 특성 62
제 2 절 소결 공정 특성 64
1. 소결 공정 변수 특성 64
2. 레이저 On/Off 딜레이에 따른 소결 특성 66
3. 적층 두께에 따른 치수정밀도 67
4. 최적 조건에 따른 치수정밀도 검증 69
제 3 절 소결 시편 분석 및 특성 고찰 71
1. 소결 밀도 71
2. 소결표면 특성 및 미세구조 관찰 72
3. 화학적 특성 분석 83
4. 열 특성 분석 90

제 5 장 결 론 95

참 고 문 헌 96
조선대학교 대학원
안영진. (2013). SLS 시스템의 최적 설계 및 소결 공정 특성에 관한 연구.
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General Graduate School > 4. Theses(Ph.D)
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  • Embargo2013-08-22
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