KR20190060446A - 3d 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드에 관한 것으로서, 3D 프린팅에 의해 내부로부터 표면 방향으로 밀도가 감소하는 구배를 나타내도록 하여 용융금속의 유입시에 발생하는 가스를 주형 틈으로 새어 나가는 통기성을 확보할 수 있는 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드에 관한 것이다.

Description

3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드{Production method for ceramic mold by 3D printing and ceramic mold manufactured by the same}
본 발명은 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드에 관한 것으로서, 3D 프린팅에 의해 표면으로부터 내부 방향으로 밀도가 구배를 나타내도록 하여 용융금속의 유입시에 발생하는 가스를 주형 틈으로 새어 나가는 통기성을 확보할 수 있는 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드에 관한 것이다.
주물을 제조할 때 사용하는 용융금속을 흘러 넣는 형(型)을 주형이라고 하고, 일반적으로는 모래를 사용하여 성형하는데, 이것을 사형(砂型)이라고 칭하고 있다. 이 때 사용하는 모래를 주물사(鑄物砂)라고 한다. 이것에 대해 금속을 사용하는 것을 금형, 이 외에 특수한 내화물이나 흑연 등을 사용한 것을 금형을 포함하여 영구주형이라고 하기도 한다. 일반적으로 사형은 한번의 사용으로 붕괴되어 제품(주물)을 취출하지만, 금속을 사용하는 주형에서는 반복사용되기 때문에 영구주형이라고도 한다.
주형은 용융금속에 견디는 내열성, 용융금속의 유입(주입)에 견디는 강도, 및 용융금속의 유입시에 발생하는 가스를 주형 틈으로 새어 나가는 통기성, 용융금속이 모래 틈에 침입할 수 없는 습성(濕性) 등의 성질이 요구된다.
특히, 수분은 점결재의 점결성을 발현시키기 위한 필수 성분이지만, 수분을 포함하는 주물사로 생형을 형성한 경우, 수분과 고온의 금속 용탕의 접촉에 의해 발생하는 수증기나 분해 가스(예를 들면, 수소 가스)때문에, 주조 물품의 표면에 요철(凹凸), 핀홀(pinhole) 등의 표면 결함이 형성되고, 표면 품질이 저하된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 표면 결함이 적고 표면 품질이 향상된 주조(鑄造) 물품을 제조하는 데에 바람직한 3D 프린팅을 이용한 세라믹 몰드 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 주형 내의 중공으로부터 외부로 갈수록 동일 부피 내에 포함되는 입자의 개수가 감소하여 부피 밀도가 감소하는 세라믹 몰드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법에서는 광경화성 액상 수지 및 세라믹 재료를 포함한다.
광경화성 액상 수지는 자외선 또는 레이저 빔을 조사하는 것에 의해 광경화되는 유기물이다. 이러한 광경화성 액상 수지(120)로는 SLA(Sterolithography) 방식의 3D 프린팅을 위해 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되는 것 없이 모두 사용될 수 있다.
세라믹 재료로는 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 지르코니아(ZrO2) 및 실리카(SiO)를 포함하는 세라믹계 무기 분말과, 모시, 양마 및 황마를 포함하는 천연 섬유와, 탄소나노튜브(carbon nanotube), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 그래핀(graphene), 흑연분말(graphite powder), 카본블랙(carbon black) 및 카본분말(carbon powder)을 포함하는 탄소계 물질 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 제조 방법으로 제조되고 내부 중공을 포함하는 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드를 제공한다.
본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드는 주형 내의 중공으로부터 외부로 갈수록 입자 밀도가 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드는 주형 내의 중공으로부터 외부로 갈수록 입자 밀도가 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드는 상기 주형 내의 중공으로부터 외부로 갈수록 단위 부피에 포함되는 입자 개수가 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법은 주형 내의 중공으로부터 외부로 갈수록 입자 밀도가 감소하면서, 주조시에 중공 표면의 금속 용탕에 접하는 부분에서 주탕에 의해 발생하는 가스를 배출하는 통로 역할을 하므로, 발생하는 가스를 빠져나가게 하는데 충분한 통기도의 통기공을 가지고, 형성되는 주물 안으로 가스가 들어가는 일이 없으며, 몰드 표면은 매끄러우므로 주물 표면에 요철(凹凸)이 생기지 않으며, 몰딩 제품이 미세하여 아름답고 매끄러운 주물 표면을 얻어낼 수 있는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 의한 농도 구배를 나타내는 세라믹 몰드의 모식도이다.

Claims (3)

  1. 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법
  2. 제 1 항에 의한 제조 방법으로 제조되고
    내부 중공을 포함하는 3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주형 내의 중공으로부터 외부로 갈수록 단위 부피에 포함되는 입자 개수가 감소하는 것인
    3D 프린팅에 의한 세라믹 몰드
KR1020170158652A 2017-11-24 2017-11-24 3d 프린팅에 의한 세라믹 몰드 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 세라믹 몰드 KR20190060446A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111747775A (zh) * 2020-07-14 2020-10-09 西安交通大学 一种基于光固化3d打印的梯度功能陶瓷材料及其增材制造方法
KR20220065962A (ko) 2020-11-13 2022-05-23 한국재료연구원 경화성 단량체를 이용한 고안정성 열가소성 패턴 구조체 및 이의 제조 방법

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