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캡스톤 디자인 주제 발굴_강경훈, 송준일
- 1. 캡스톤 디자인 주제발굴 기계로봇공학과 _ 강경훈, 송준일
- 2. 1. 기업 소개 2. 산업 분야 소개 3. 문제점 인식 4. 아이디어 구상 5. 주제 발굴 6. 3D 모델링 7. 활용방안 및 기대효과 8. 향후 과제 INDEX
- 3. 기업 소개
- 4. 기업 소개 ㈜프로토텍 FDM기술 및 PolyJet 기술을 사용하는 3D 프린터 분야 세계 1위 Stratasys 의 3D 프 린터를 시제품 제작 및 기술지원, 판매를 하는 한국 3D 프린팅 업계 최대 기업
- 5. 산업 분야 소개
- 6. 산업 분야 소개 - 3D 프린팅 산업 3D 프린팅 RP(Rapid Prototyping) 의료 건축 예술 패션 항공/우주 엔터테인먼트 자동차
- 7. 산업 분야 소개 - 3D 프린팅 과정
- 8. 산업 분야 소개 - FDM 방식 필라멘트의 형태로 된 다양한 엔지니어링 플라스틱 (ABS, PC, PC-ABS, PPSF,Nylon12 등)을 고온의 헤드에서 가열하여 노즐을 통하여 압출시킨 후, 고화된 층위로 이동하여 재료를 그 위에 다시 압출시켜 제품을 형상화 시키는 방식
- 9. 산업 분야 소개 - FDM 재료 높은 내구성 – ABS 수지 사용 – 양산품에 준하는 품질 – 반투명 재질 기능성 – 정전기 방지 – 뛰어난 강성 – 치공구 제작 바로 사용가능 – 뛰어난 강성 – 인체에 무해 – 음식, 약재용 포장재 고성능 – 뛰어난 난연성 – 높은 내화학성 – 낮은 독성 – 완성품 제작 가능 열가소성 수지 (고체 필라멘트)
- 10. 산업 분야 소개 - PolyJet 방식 UV L ight UV L ight Polyje t head s Printing Block Model Tray Jetted materia l 잉크젯기술과 광경화성수지 기술이 결합된 고해상도의 3차원 플랫폼으로, 800개의 노즐을 통해 분사되는 액상의 광경화성수지(Photopolymer)를 자외선으로 동시에 경화시켜 가며 모델을 제작하는 방식
- 11. 산업 분야 소개 – PolyJet 재료 경질재료 – 다목적 반투명 재료 – PP와 유사한 재료 – 높은 내열성을 지닌 재료 – ABS와 흡사한 재료 – 투명 재료 연질재료 – 높은 신장도 – 다양한 Shore 경도값 – 높은 인열 저항 의료용 재료 – 보청기용 재료 – 투명 재료 – 치과용 재료 복합재질 – 디지털 재료 (Digital Materials™) 광경화성 수지 (액체 카트리지)
- 12. 산업 분야 소개 - 3D 프린팅 산업의 현주소 3D 프린팅은 4차 산업혁명의 핵심 미래 기술 중 하나로 선정
- 13. 산업 분야 소개 - 3D 프린팅 산업의 미래 1가구 1프린터 시대 즉시 사용가능한 완벽한 형상완성도
- 14. 문제점 인식
- 15. 문제점 인식 - 현재 산업의 문제점 프린터 및 재료의 가격문제 - 높은 정밀도가 필요한 산업용 프린터는 천만원 ~ 억대 가격형성 - 100x100x100[mm]의 정육면체 제작 시 재료비용만 수십만원 제작완성도의 한계 - 비싼 가격의 산업용 프린터도 레이어 두께가 최소 0.01mm이상 생산성 및 환경적 한계 - 100x100x100[mm]의 정육면체 제작 시 약 5시간정도 소요
- 16. 문제점 인식 – 재료의 가격문제 고가의 프린터기와 재료
- 17. 문제점 인식- 버려지는 재료들 - 버려지는 서포트재료 - 한가지 모델을 만들기 위해서 버려지는 재료의 양이 상당함
- 18. 문제점 인식- 버려지는 재료들 한가지 모델을 만들기 위해서 버려지는 재료의 양이 상당함 - 3D 프린팅에 실패할 경우 -
- 19. 아이디어 구상
- 20. 아이디어 구상 – 3D 프린팅 재료비 절감방법 플라스틱은 재활용 분리수거 가능 버리기에는 아까운 고가의 재료비 ‘재료들을 재사용하여 다시프린팅 할 수 없을까?＇ 버려지는 플라스틱을 다시 원재료화 재료값 절감 (재료의 재활용)
- 21. 주제 발굴
- 22. 주제 발굴 – 3D 프린팅 재료 재활용 기계 제작 – 3D Recycler PolyJet Recycler FDM Recycler 열 가소성 수지(고체) 광 경화성 수지(액체) 재료별 녹는점에 맞추어 녹인 후 필라멘트 형태로 응고 알코올 등 유기용매에 녹인 후 원료통에 주입 3D 프린팅 제작에 실패해 쓰레기가 되어버리거나, 서포트로 사용되어 형상제 작에 도움을 준 후 버려지게 되는 필라멘트를 모아 녹여서 다시 재사용할 수 있게 해주는 기기 3D Recycler
- 23. 주제 발굴 – 3D Recycler 작동원리 FDM방식의 재료 열 가소성 플라스틱을 분쇄시켜 미립화 미립화된 플라스틱을 녹는점이 낮은 순서대로 액체로 용융 액상 플라스틱을 필라멘트 모양으로 압출시키며 응고 재료의 재사용 FDM 3D Recycler PolyJet방식의 재료 광 경화성 플라스틱을 분쇄시켜 미립화 유기용매를 혼합시켜 분쇄된 재료를 용융 유기용매를 건조/분류시킨 후 플라스틱을 카트리지에 주입 재료의 재사용 PolyJet 3D Recycler 재료의 발화를 막기위하여 산소차단 아세톤 등 유기용매 투입
- 24. 3D 모델링
- 25. 3D 모델링 – FDM 3D Recycler
- 26. 3D 모델링 – FDM 3D Recycler 분쇄용 톱니 열 전달부 온도선택버튼 및 디스플레이 덮개 필라멘트 압출기 카트리지 투입구
- 27. 3D 모델링 – FDM 3D Recycle – 재료적용
- 28. 3D 모델링 – PolyJet 3D Recycler
- 29. 3D 모델링 – PolyJet 3D Recycler 분쇄용 톱니 유기용매 혼합실 온도선택버튼 및 디스플레이 덮개 액상 카트리지 주입기 카트리지 투입구 유기용매 투입구
- 30. 3D 모델링 – PolyJet 3D Recycler – 재료적용
- 31. 활용방안 및 기대효과
- 32. 활용 방안 및 기대효과 3D 프린터를 사용하는 개인이나 기업들이 비싼 재료와 프린팅 실패에 대한 부담 최소화 원하는 색상을 조합을 통하여 만들어 낼 수 있으므로 자체 컬러 커스터마이징이 가능 재료를 직접 재활용하여 사용하므로 자원낭비를 최소화 할 수 있어 환경친화적 결과적으로 3D 프린터를 구입하는 기업 및 개인사용자들의 증가 추후 일반 플라스틱들도 녹여서 3D 프린팅 재료로 활용할 수 있는 범위까지 확대 가능성
- 33. 향후 과제
- 34. 향후 과제 원재료와 동일한 성능을 내기 위해서 효과적인 불순물 제거 방안 노즐막힘, 필라멘트 끊김방지를 위한 불균일한 응고가능성 최소화 첨가제 없이 광 경화성 수지를 효과적으로 용융시킬 수 있는 개선 방법 구상 일반적인 플라스틱을 녹여서 3D 프린트 재료로 만드는 용융방법 고안
- 35. 감사합니다.