유한요소해석 기법을 활용한 적층 제조된 SS420의 기계적 물성 분석 = Analysis of Mechanical Properties of Additive Manufactured SS420 via Finite Element Method
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2022
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학술저널
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218-218(1쪽)
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적층 제조(Additive manufacturing)는 기존의 절삭가공으로 제작하기 복잡한 부품을 제작 가능하며 금속 분말을 이용한 적층제조는 3D도면, 금속분말, 프린팅 장비만으로도 제품화가 가능하고 다품종 소량생산에 강점을 보여 많은 연구와 개발이 진행되고 있다. 그 중 SLM(Selective Laser Melting)은 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말을 선택적으로 녹이고 층별로 융합하는 기법이며 거의 완전 밀도에 가까운 기능성 부품을 제작할 수 있다. 또 다른 방식인 BJP (Binder Jet Printing)는 얇은 층의 powder 재료에 바인더를 뿌려 층별로 인쇄하여 한 번에 소결되는 기술이며 잔류응력이 없다. SLM방식에 비해 매우 빠르지만 full density에 쉽게 도달할 수 없다는 단점이 있다. 이처럼 적층 제조 방식에 따라 기계적 물성이 다름을 알 수 있다.
본 연구에서는 유한요소해석 프로그램(Ansys)을 활용하여 기계적 물성을 해석적 방법으로 분석해보고자 한다. SS420 금속재료의 물성치를 적용시킨 후 유한요소해석기법에서 workbench Additive를 이용하여 SLM으로 제조된 SS420에 대한 해석을 진행할 수 있다. 또한 인장력을 가해 인장시험을 진행하여 시험 전후 시험편의 길이 변화를 나타내는 연신율(Elongation) 등의 값을 구할 수 있다. 향후, 적층제조 방식 중 BJP방식도 유한요소해석기법으로 해석 가능하여 기계적 물성을 얻을 수 있을 것으로 기대되며 추후 다양한 적층제조 방식으로 모델링된 시편들을 실제 시편과 비교를 통해 검증할 계획이다.
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