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알루미늄합금 기판의 양극산화 조건이 잉크젯 프린팅에 미치는 영향
김영윤(Y. Y. Kim),한택우(T. W. Han),김욱배(W. B. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
양극산화 조건에 따른 Al1050 표면에서 물의 젖음성과 잉크젯 인쇄 시의 선명도를 실험적으로 분석하였다. 저비용과 공정용이성, 그리고 표면 구조 제어의 효과성을 높이기 위해, 본 연구에서는 양극산화에서 황산법을 활용하고 전압과 온도 조건으로 16-22 V, 25°C 를 적용하였다. 동일 시간의 양극산화에도 전압에 따라 기공 구조와 기공율이 변화하는데, 특히 1 차 양극산화 피막을 제거하고 2 차 양극산화를 실시한 표면은 1 차 양극산화만 진행한 표면과 비교하여 균일도와 기공율이 뚜렷이 달라진다. 나노 기공 구조의 변화는 젖음성의 뚜렷한 변화를 초래하여, 접촉 각은 32.7° 에서 최소 0° 에 가까운 범위까지 제어 가능하다. 양극산화 1 차, 2 차 시 전압에 따른 표면을 준비하여 25 μm 노즐의 잉크젯 프린팅을 통해 도트와 간단한 이미지 패턴을 인쇄하였다. 전압 16 V 의 일반적인 1 단 양극산화 조건으로는 나노 기공 구조로 잉크가 잘 흡수되지 않은 반면, 2 단 양극산화 시의 전압 조건에는 흡수가 원활하여 해상도가 증가하며, 색상의 발색 특성이 달라진다. 초친수 표면에서는 깊이 방향으로의 모세관 힘에 의한 침투뿐 아니라 평면 내 방향으로의 흡수가 발생하여 선명도가 감소할 수 있다. 알루미늄의 양극산화 표면처리에 있어서 잉크젯 인쇄 시에 해상도와 발색 특성에 큰 영향을 줄 수 있음을 설명하였다.
김진규(J. G. Kim),한택우(T. W. Han),박세림(S. L. Park),박승훈(S. H. Park),민경찬(K. C. Min),김욱배(W. B. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
산업용 플라스틱 펠렛을 용융하여 직접 적층에 적용하기 위한 스크류 압출기를 설계·제작하고, ABS 펠렛을 투입·가소화하여 토출되는 유량을 평가하였다. 1 kg/hr 수준의 적층 속도를 구현하기 위한 스크류 압출기의 설계 인자로서 배럴의 내경을 15 mm 로 하고 리드, 채널 폭과 깊이 등을 결정하였다. 스크류 압출기는 노즐부, 압축부, 계량부를 구분하여 각기 일정한 직경비를 배분하였다. 전체 모듈의 콤팩트화를 위해 온도 컨트롤은 압축부, 계량부, 노즐부만 한정하여 실시하였으며, 계량부와 노즐부는 동일한 온도로 설정하고, 압축부는 계량부 대비 10-30oC 낮은 온도 프로파일을 설정하였다. 온도 프로파일을 조정하면서, 노즐 직경 0.8, 1.2, 1.6, 2.0 mm 에 대해 각각 압출기의 스크류 회전속도(1-7 rpm)에 따른 압출 유량을 계측하였다. 압출 유량은 스크류 회전속도에 정비례하여 증가하였으며 이는 이론적으로 예측되는 바와 일치하지만, 온도 프로파일의 변화에 따른 유량 변화는 이론에 따른 예측치에 비해 실험치가 민감하게 변화하였다. 노즐 직경이 감소함에 따라 압출량의 감소가 있었으나 온도프로파일보다는 변동에 미치는 영향이 작다. 노즐직경 감소에 따라, 스크류 회전속도의 증가에 비례하여 압출비드의 팽창(Swelling)율이 증가하는데, 노즐 직경 0.8 mm 에서는 최대 30%까지 증가하였다. 노즐 직경을 고정하고 레이어 두께를 조정하여 적층하고 단면을 관찰하였다. 균일한 토출유량을 확보하여 양호한 적층 품질을 얻는데는 압출기 각 부의 온도 관리 영향이 가장 크다고 여겨진다. 더불어 온도 프로파일에 따라서 적층 시편의 인장시험결과에 차이를 관측할 수 있었다.