KR20220105449A - 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체 - Google Patents

복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체 Download PDF

Info

Publication number
KR20220105449A
KR20220105449A KR1020210008161A KR20210008161A KR20220105449A KR 20220105449 A KR20220105449 A KR 20220105449A KR 1020210008161 A KR1020210008161 A KR 1020210008161A KR 20210008161 A KR20210008161 A KR 20210008161A KR 20220105449 A KR20220105449 A KR 20220105449A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
members
composite
manufacturing
manufacturing step
layer
Prior art date
Application number
KR1020210008161A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102481641B1 (ko
Inventor
왕웨이
강범찬
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020210008161A priority Critical patent/KR102481641B1/ko
Priority to PCT/KR2022/001018 priority patent/WO2022158867A1/ko
Publication of KR20220105449A publication Critical patent/KR20220105449A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102481641B1 publication Critical patent/KR102481641B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids
    • B29K2067/046—PLA, i.e. polylactic acid or polylactide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

개시된 본 발명에 의한 복합체의 제조방법은, 서로 다른 재료로 형성된 복수의 제1 및 제2부재가 제1방향으로 상호 교번적으로 반복된 제1층을 형성시키는 제1층 제조단계, 복수의 제1 및 제2부재를 상기 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 상호 교번적으로 반복된 제2층을 형성시키는 제2층 제조단계 및, 제1 및 제2층 제조단계를 상호 교번적으로 적어도 1회 반복하는 반복 제조단계를 포함하며, 반복 제조단계에서 제1 및 제2층이 반복 적층되어 제1 및 제2부재가 상호 인터락킹(Interlocking)된다. 이러한 구성에 의하면, 물리적으로 상호 인터락킹된 복합체를 제조할 수 있어, 높은 결합력을 제공할 수 있다.

Description

복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체{COMPOSITE MANUFACTURING METHOD AND COMPOSITE MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체에 관한 것으로서, 다양한 형상 변형에 유리한 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체에 관한 것이다.
FDM 방식의 3D 프린팅 기술을 이용하여 서로 다른 두가지 재료를 사용하여 복합체 표면을 제작할 수 있다. 이렇게 제조된 복합체는 굽힘 및 접힘 등과 같은 유연성과 함께, 적당한 강성 및 도전성의 특성이 요구되며, 가전 제품, 웨어러블 시스템, 센서, 인공위성 등과 같은 다양한 제품군에 적용될 수 있다.
한편, 이종 또는 다종 프린팅 재료로 제작된 복합체 표면은 각 재료의 물성 차이로 인하여 결합력이 낮으며 쉽게 분리되는 결함을 가진다. 그로 인해, 롤러블(Rollable) 또는 벤더블(Bendable) 제품을 비롯하여, 자유로운 형태 변형이 요구되는 제품군에 적용시의 결함 원인을 제공한다.
이에 따라, 근래에는 서로 다른 재료들 사이의 결합력을 증대시키면서도 형태 변형에 유리한 복합체 제조에 대한 연구가 지속적으로 요구되고 있는 추세이다.
대한민국 특허출원번호 제10-2013-0119251호 대한민국 특허출원번호 제10-2019-0028907호
본 발명의 목적은 자유로운 형상 변형이 가능하면서도 높은 결합력을 가지는 복합체의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적이 달성된 복합체의 제조방법에 의해 제조된 복합체를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 복합체 제조방법은, 서로 다른 재료로 형성된 복수의 제1 및 제2부재가 제1방향으로 상호 교번적으로 반복된 제1층을 형성시키는 제1층 제조단계, 상기 복수의 제1 및 제2부재를 상기 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 상호 교번적으로 반복된 제2층을 형성시키는 제2층 제조단계 및, 상기 제1 및 제2층 제조단계를 상호 교번적으로 적어도 1회 반복하는 반복 제조단계를 포함하며, 상기 반복 제조단계에서 상기 제1 및 제2층이 반복 적층되어 상기 제1 및 제2부재가 상호 인터락킹(Interlocking)된다.
또한, 상기 제1 및 제2층 제조단계는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 상기 제1 및 제2부재를 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2층 제조단계는, 상기 제1부재를 상호 이격되도록 나란하게 순차적으로 복수개 형성시킨 후, 상기 복수의 제1부재 사이의 이격된 간격에 상기 제2부재를 상호 이격되도록 나란하게 순차적으로 복수개 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부재는 100um 이상의 폭을 가지며, 100um 이상의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1층 제조단계 이전에, 상기 제1 및 제2층이 적층될 플레이트 형상의 베이스를 형성시키는 베이스 제조단계 및, 상기 반복 제조단계 이후에, 상기 베이스와 상이한 재료로 상기 제1 및 제2부재를 면방향으로 커버하는 커버를 형성시키는 커버 제조단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스는 상기 제1 및 제2부재 중 어느 하나와 동일한 재료로 형성되거나, 상기 제1 및 제2부재와 상이한 재료로 형성되며, 상기 커버는 상기 베이스와 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1부재는 강성을 가지는 강성 재료로 마련되고, 상기 제2부재는 유연성을 가지는 유연 재료로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부재 중 적어도 어느 하나는 PLA(Poly Lactic Acid)를 포함하는 강성 재료로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부재 중 적어도 어느 하나는 TPU(Temperature polyurethane)를 포함하는 유연 재료로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부재 중 적어도 어느 하나는 전도성 재료로 마련될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 복합체는, 상호 이격되어 나란하도록 제1재료로 마련된 복수의 제1부재 및, 상기 복수의 제1부재 사이의 이격된 간격에 마련되어 상호 이격되어 나란하도록 상기 제1부재와 상이한 제2재료로 마련된 복수의 제2부재를 포함하며, 상기 복수의 제1 및 제2부재는 제1방향 및 상기 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 반복 적층되어, 상호 인터락킹(Interlocking)된다.
또한, 상기 복수의 제1 및 제2부재는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 다층 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부재는 100um 이상의 폭을 가지며, 100um 이상의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2부재는 베이스에 대해 면방향으로 적층되며, 커버에 의해 면방향으로 커버되며, 상기 베이스 및 커버는 상기 제1 및 제2재료 중 적어도 어느 하나의 재료로 각각 상이하거나 동일하게 마련되거나, 상기 제1 및 제2재료와 상이한 제3재료로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2재료는 PLA(Poly Lactic Acid)를 포함하는 강성 재료, TPU(Temperature polyurethane) 또는 전도성 재료 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유연 재료로 마련될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 서로 다른 이종 또는 다종 재료로 마련된 제1 및 제2부재가 상호 인터락킹 구조로 결합됨으로써, 형상 변형에 유리한 높은 결합력을 확보할 수 있다.
둘째, 기존의 화학적 결합방식과 비교하여, 서로 다른 재료들 사이의 높은 건식 물리적 결합력을 제공할 수 있어, 굽힘, 접힘 또는 비틀림 등과 같은 다양한 형상 변형에 유리한 고 품질의 복합체를 제공할 수 있다.
셋째, 설계 변경이 용이한 3D 프린팅에 의해 복합체를 제조함으로써, 다양한 형상 및 조건에 대응되는 복합체 제조에 유리하다. 또한, 제조 공정이 간단하며 경제적이고 친환경적인 복합체 제조가 가능하다.
넷째, 복합체가 서로 다른 특성을 가지는 이종 또는 다종 재료로 제조됨으로써, 사용 다양성 확보에 유리하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 복합체 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 대응되는 각 단계를 순차적으로 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 의해 제조된 복합체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 기존의 복합체와 본 발명에 의한 복합체를 개략적으로 비교한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 의해 제조된 복합체의 휨 성능을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 의해 제조된 복합체의 밴더블 및 롤러블 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 의해 제조된 복합체의 형상 변형 상태에서의 전도성을 비교하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 의해 제조된 복합체의 표면 롤링 성능을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고,
도 9는 도 1에 도시된 복합체 제조방법에 의해 제조된 복합체를 활용한 패턴 배치 구조를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 복합체의 제조방법(1)은 베이스 제조단계(10), 제1층 제조단계(20), 제2층 제조단계(30), 반복 제조단계(40) 및 커버 제조단계(50)를 포함한다.
참고로, 본 발명에서 설명하는 복합체의 제조방법(1)은 서로 다른 제1 및 제2재료로 형성된 다층 구조의 복합체(100)(도 3 참조)를 제조하기 위한 것으로서, 도시된 형상으로만 한정되지 않는다.
베이스 제조단계(10)는 도 2의 (a)와 같이, 제1재질로 플레이트 형상의 베이스(B)를 형성시킨다. 베이스(B)는 복합체(100)의 다층 구조를 지지하는 받침대로써, 소정 넓이와 높이를 가진다. 이러한 베이스(B)의 형상은 도 2의 (a)에 도시된 사각 플레이트의 형상으로만 한정되지 않으며, 원형 또는 다각 플레이트와 같이 다양하게 변형 가능함은 당연하다.
제1층 제조단계(20)는 도 2의 (b) 내지 (d)와 같이, 제1재료로 마련된 제1부재(M1)와 제2재료로 마련된 제2부재(M2)를 제1방향으로 상호 교번적으로 반복된 제1층을 형성시킨다. 이러한 제1층 제조단계(20)는 우선, 도 2의 (b) 및 (c)와 같이, 제1재료로 형성된 복수의 제1부재(M1)를 길이 방향으로 연장된 형상을 가지도록 베이스(B)에 적층 형성시킨다. 이때, 복수의 제1부재(M1)들은 제1방향으로 상호 나란하도록, 소정 간격 이격된 상태이다.
이 후, 도 2의 (d)와 같이, 복수의 제1부재(M1) 사이의 이격된 간격에 길이 방향으로 연장된 제2부재(M2)를 제2재료로 형성시킨다. 그로 인해, 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 교번적으로 반복되어 제조됨으로써, 제1층을 형성시킨다. 여기서, 제1 및 제2부재(M1)(M2)는 상호 동일한 폭 및 높이를 가지며, 이격된 간격을 상호 동일함이 좋다. 그로 인해, 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 교번적으로 밀착되어 반복됨으로써, 평탄한 제1층을 형성시킨다.
참고로, 본 발명에서 설명하는 제1부재(M1)를 형성시키는 제1재료는 강성을 가지는 재질을 포함하고, 제2재질은 유연 재질을 포함한다. 보다 바람직하게는 제1 및 제2재질 중 적어도 어느 하나는 PLA(Poly Lactic Acid)를 포함하는 강성 재료로 마련되고, 다른 하나는 TPU(Temperature polyurethane)를 포함하는 유연 재료로 마련될 수 있다. 또한, 제조되는 복합체(100)의 사용 목적에 따라, 제1 및 제2재질 중 적어도 어느 하나는 전도성 재질로 마련될 수도 있다.
본 실시예에서는 제1부재(M1)가 PLA을 포함하는 제1재료로 마련되고, 제2부재(M2)가 TPU를 포함하는 제2재료로 마련되는 것으로 예시하나, 이는 한정사항은 아니다. 즉, 제1부재(M1)가 강성을 가지는 다양한 재질 중 어느 하나의 재질로 마련될 수 있으며, 제2부재(M2)는 유연하거나 전도성을 가지는 재질 중 어느 하나의 재질로 마련될 수 있다. 또는, 제1 및 제2부재(M1)(M2) 모두 유연한 재질로 마련되고, 강성을 가지는 제3부재(미도시)를 더 포함하는 것과 같은 다양한 변형 실시예가 가능하다.
또한, 제1 및 제2부재(M1)(M2)는 3차원 프린터에 의해 제조될 수 있다. 보다 바람직하게는, 열가소성 재료를 가열 및 압출하여 레이어(Layer)를 한 층씩 적층하는 모델링 기술 중 하나인 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터에 의해 제조될 수 있다.
제2층 제조단계(30)는 도 2의 (e) 및 (f)와 같이, 제1 및 제2부재(M1)(M2)를 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 상호 교번적으로 반복된 제2층을 형성시킨다. 보다 구체적으로, 제2층 제조단계(30)는 도 2의 (e)와 같이, 제1부재(M1)를 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 상호 이격되도록 나란하게 복수개 제조시킨 후에, 도 2의 (f)와 같이, 복수의 제1부재(M1) 사이의 간격에 상호 이격되도록 나란하게 복수의 제2부재(M2)들을 제조시킨다.
이러한 제2층 제조단계(30)는 상술한 제1층 제조단계(20)와 마찬가지로, 제1 및 제2재료를 각각 적층시키는 FDM 방식의 3D 프린터에 의해 제조될 수 있다. 즉, 제2층 제조단계(30)는 제1층 제조단계(20)와 제조 방향만이 상이할 뿐, 제1층 제조단계(20)와 동일한 방법으로 제2층을 제조시킨다.
반복 제조단계(40)는 제1 및 제2층 제조단계(20)(30)를 상호 교번적으로 반복 제조한다. 이러한 반복 제조단계(40)는 도 2의 (g) 및 (h)와 같이, 상호 교차하는 제1 및 제2방향으로 복수의 제1 및 제2부재(M1)(M2)를 적층시킨다. 이러한 반복 제조단계(40)의 반복 횟수는 도 2의 도시로만 한정되지 않으며, 제조하고자 하는 복합체(100)의 조건에 따라 다양하게 가변 가능하다.
한편, 반복 제조단계(40)에서 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 반복되어 제1 및 제2방향으로 적층 제조됨에 따라, 제1 및 제2층이 반복 제조에 의해 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 인터락킹(Interlocking)된다. 즉, 3D 프린팅을 통하여 서로 다른 제1 및 제2재료로 마련된 제1 및 제2부재(M1)(M2) 사이의 인터락킹 결합구조를 형성시킬 수 있는 것이다. 그로 인해, 서로 다른 이종 또는 다종 재료로 구성된 복합체(100)가 화학적 결합이 아닌 건식 접착 방식인 물리적 결합으로 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 결합됨으로써, 고 결합력을 가지는 복합체(100)의 표면을 제조할 수 있다.
참고로, 상호 인터락킹되는 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 적층 방향 및 각도는 제조되는 복합체(100)의 표면 결합력에 영향을 미치지 않는다. 이에 따라, 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 적층 방향 및 각도는 도시된 예로만 한정되지 않으며, 제조 조건, 사용 조건 등에 따라 다양하게 변형 가능하다.
커버 제조단계(50)는 제1 및 제2부재(M1)(M2)를 면방향으로 커버하는 커버(C)를 형성시킨다. 즉, 커버 제조단계(50)는 도 2의 (i)와 같이, 제1 및 제2부재(M1)(M2)를 면 방향으로 커버하기 위한 플레이트 형상의 커버(C)를 제조하여 적층시킨다.
한편, 커버 제조단계(50)는 베이스(B)와 상이한 재료로 제조됨이 바람직하며, 본 실시예에서는 베이스(B)가 제1재료로 제조되고, 커버(C)가 제2재료로 제조되는 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정하는 것은 아니며, 베이스(B)가 제1 및 제2재료 중 어느 하나로 형성되거나 제1 및 제2재료와 상이한 제3재료로 형성될 수 있으며, 커버(C)는 베이스(B)와 상이하거나 동일한 재료로 형성되는 다양한 실시예가 가능하다.
이상과 같이 제조된 복합체(100)는 도 3과 같다. 도 3의 도시와 같이, 복합체(100)는 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 인터락킹 구조에 의해 상호 물리적으로 결합됨으로써, 높은 결합력을 가진다. 이러한 제1 및 제2부재(M1)(M2)를 제조하는 FDM 방식의 3D 프린터는 가격이 저렴하며, PLA, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer), TPU, TPE(Thermoplastic Elastomer), PET(Polyethylene Terephthalate), PETG(Glycolmodified Polyethylene Terephthalate), PC(Polycarbonate), 나일론(Nylon), ASA(Acrylic Styrene Acrylonitrile), ULTEM, SLA 등과 같은 다양한 열가소성 재료를 적용할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2재료로 채용될 수 있는 열가소성 재료는 저렴하면서도 친환경적인 재료가 바람직하다.
이에 따라, 복합체(100)를 3D 프린터를 활용하여 제조함으로써, 제조 속도가 빠르고, 제조를 위한 특수 환경 및 추가적인 장비가 필요하지 않는 이점을 가진다. 아울러, 추가적인 제조 공정이 불필요한 간단한 제조 단계로 인해, 손쉽게 다기능이 가능한 높은 결합력을 가지는 복합체(100)의 표면을 제조할 수 있다.
또한, 인터락킹 구조를 가지는 복합체(100)를 구성하는 제1 및 제2부재(M1)(M2)는 3D 프린터에 의해 100um 이상의 폭을 가지며, 100um 이상의 두께로 제조될 수 있다. 여기서, 서로 다른 이종 재료 즉, 제1 및 제2재료로 제조된 제1 및 제2부재(M1)(M2) 사이의 결합력은 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 폭이 100um 이상부터 결합력을 확인할 수 있으며, 500um 이상에서는 우수한 결합력을 가진다.
참고로, 3D 프린터에 의해 제조되는 복합체(100)의 총 두께도 사용 조건에 따라 다양하게 조절할 수 있으며, 총 두께가 400um 내외로 얇게 조절할 수도 있다.
도 4를 참고하면, 본 발명에 의한 복합체(100)를 종래와 비교한 도면이 개략적으로 도시된다. 여기서, 도 4의 (a)는 일반적인 방법(Conventional method)에 의해 제조된 종래의 복합체를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4의 (b)는 본 발명에 의한 복합체의 제조방법(1)에 의해 제조된 복합체(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4의 (a)와 같이, 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 사이는 평면(Flat surface)으로 마련됨으로써, 인터락킹 구조가 형성되지 않는다. 이렇게 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 사이에 어떠한 결합 구조가 없이 평면으로 마련될 경우, 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 사이에는 별도의 접착제가 마련되어 화학적으로 결합시킬 수 있다.
그러나, 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 사이에 접착제가 마련될 경우, 접착제보다 큰 힘으로 제1 및 제2부재(M1)(M2)를 상호 분리시켜 쉽게 분리될 수 있다. 또한, 제1 및 제2부재(M1)(M2) 사이의 화학적 접착에 의해 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 물성이 가변되는 것과 같은, 문제점을 가진다.
반면에, 도 4의 (b)와 같은 본 발명에 의한 복합체(100)의 경우, 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 인터락킹 구조에 의해 물리적으로 결합됨을 확인할 수 있다. 이러한 본 발명에 의한 복합체(100)는 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 물리적인 인터락킹 결합력을 확보할 수 있어, 높은 결합력을 가질 수 있다.
참고로, 도 4의 (b)의 도시에서는, 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 상호 인터락킹 구조로 결합되기 위해, 3층 구조를 가지는 것으로 도시한다. 아울러, 제1 및 제2부재(M1)(M2)에 각각 대응되는 제1 및 제2재료로 마련된 베이스(B) 및 커버(C)는 3층 구조의 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 인터락킹 결합층을 사이에 두고 상호 결합된 상태이다.
도 5는 본 발명에 의한 인터락킹 구조를 가지는 복합체(100)의 휨 성능을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5의 (a)에서는 복합체(100)가 밴딩(Bending)된 상태가 개략적으로 도시되며, 도 5의 (b)에서는 복합체(100)가 언밴딩(Unbending)된 상태가 개략적으로 도시된다.
도 5의 도시와 같이, 강성을 가지는 PLA를 포함하는 제1재료로 마련된 제1부재(M1)가 TPU를 포함하는 유연 재질로 마련된 제2재료로 마련된 제2부재(M2)와 인터락킹 구조로 결합됨으로써, 복합체(100)는 강성을 가지면서도 유연하게 휘어짐 가능하다. 만약, PLA로만 복합체(100)가 마련될 경우, 강성 재질의 특성으로 인해, 복합체(100)는 휘어져 파손될 수 있으나, 본 발명에 의한 복합체(100)는 강성 및 유연 특성을 모두 가짐으로써 파손되지 않는다.
도 6에는 본 발명에 의한 복합체(100)의 밴더블(Bendable) 및 롤러블(Rollable) 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 복합체(100)는 총 높이가 400um로써, 도 6의 (a)에는 복합체(100)의 밴더블 상태가 도시되고, (b)에는 복합체(100)의 롤러블 상태가 도시된다. 도 6과 같이, 복합체(100)는 강성과 유연성을 모두 구비하는 인터락킹 구조로 마련됨으로써, 굽힘 및 롤링이 모두 가능함을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에 의한 복합체(100)의 형상 변형 상태에서의 전도성을 비교하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7의 (a)와 같이 복합체(100)의 양단과 전기적으로 연결된 램프가 켜짐을 확인함에 따라, 전도성을 확인할 수 있다. 이러한 복합체(100)는 도 7의 (b), (c) 및 (d)와 같이, 굽힘(Bending), 접힘(Folding) 및 비틀림(Twisting) 상태로 형상이 변형되어도 전도성 성능이 유지됨을 램프의 켜짐을 통해 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명에 의한 복합체(100)의 형상에 따른 표면 롤링 성능을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8의 도시와 같이, 강성을 가지는 제1재료와 유연한 제2재료로 각각 마련된 제1 및 제2재료를 제조함에 있어서, 강성 재료로 마련되는 제1부재(M1)로 마련된 층(예컨대, 베이스)은 일정한 간격을 가지고 복수개 형성될 수 있다. 이 경우, 강성 재료로 일정 간격을 두고 복수개 마련된 제1부재(M1)의 간격만큼 이격된 복수의 제1부재(M1)들이 롤링됨에 있어서, 도 8과 같은 다각 형상의 단면을 가지고 롤링될 수 있다.
이때, 제1 및 제2부재(M1)(M2)의 사이에는 인터락킹 구조가 마련됨에 따라, 일정 간격으로 제1부재(M1)가 롤링되어도 제1 및 제2부재(M1)(M2) 사이의 결합력이 해제되지 않음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명에 의한 복합체(100)를 활용한 패턴 배치 구조를 설명하기 위해 개략적으로 도시된다. 도 9와 같이, 인터락킹 구조를 가지는 복합체(100)의 표면에 일정한 패턴을 형성함으로써, 원하는 변형 형태로 변형 가능한 복합체(100)를 제공할 수 있다. 도 9는 강성 재질인 제1부재(M1)를 다각 형상으로 마련하여 접철 가능한 구조로 도시하였으나, 복합체(100)의 형상은 다양하게 가변 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에서 설명하는 복합체(100)는 서로 다른 이종 또는 다종 재료로 제조된 제1 및 제2부재(M1)(M2)가 3D 프린팅에 의해 인터락킹되도록 적층 제조된다. 그로 인해, 제1 및 제2부재(M1)(M2)로 이루어진 다층 구조가 상호 높은 물리적 결합력으로 결합될 수 있다. 또한, 3D 프린터를 활용한 간단하고 저렴하면서도 높은 결합력을 가지는 복합체(100)를 제공할 수 있어, 원하는 사용 조건에 대응되는 다양한 형상으로 복합체(100)를 제조하여 사용성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 복합체
M1: 제1부재
M2: 제2부재
B: 베이스
C: 커버

Claims (16)

  1. 서로 다른 재료로 형성된 복수의 제1 및 제2부재가 제1방향으로 상호 교번적으로 반복된 제1층을 형성시키는 제1층 제조단계;
    상기 복수의 제1 및 제2부재를 상기 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 상호 교번적으로 반복된 제2층을 형성시키는 제2층 제조단계; 및
    상기 제1 및 제2층 제조단계를 상호 교번적으로 적어도 1회 반복하는 반복 제조단계;
    를 포함하며,
    상기 반복 제조단계에서 상기 제1 및 제2층이 반복 적층되어 상기 제1 및 제2부재가 상호 인터락킹(Interlocking)되는 복합체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2층 제조단계는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 상기 제1 및 제2부재를 형성시키는 복합체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2층 제조단계는,
    상기 제1부재를 상호 이격되도록 나란하게 순차적으로 복수개 형성시킨 후, 상기 복수의 제1부재 사이의 이격된 간격에 상기 제2부재를 상호 이격되도록 나란하게 순차적으로 복수개 형성시키는 복합체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재는 100um 이상의 폭을 가지며, 100um 이상의 두께를 가지는 복합체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1층 제조단계 이전에, 상기 제1 및 제2층이 적층될 플레이트 형상의 베이스를 형성시키는 베이스 제조단계; 및
    상기 반복 제조단계 이후에, 상기 베이스와 상이한 재료로 상기 제1 및 제2부재를 면방향으로 커버하는 커버를 형성시키는 커버 제조단계;
    를 더 포함하는 복합체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 제1 및 제2부재 중 어느 하나와 동일한 재료로 형성되거나, 상기 제1 및 제2부재와 상이한 재료로 형성되며,
    상기 커버는 상기 베이스와 동일하거나 상이한 재료로 형성되는 복합체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재는 강성을 가지는 강성 재료로 마련되고,
    상기 제2부재는 유연성을 가지는 유연 재료로 마련되는 복합체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재 중 적어도 어느 하나는 PLA(Poly Lactic Acid)를 포함하는 강성 재료로 마련되는 복합체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재 중 적어도 어느 하나는 TPU(Temperature polyurethane)를 포함하는 유연 재료로 마련되는 복합체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재 중 적어도 어느 하나는 전도성 재료로 마련되는 복합체의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 복합체의 제조방법에 의해 제조된 복합체.
  12. 상호 이격되어 나란하도록 제1재료로 마련된 복수의 제1부재; 및
    상기 복수의 제1부재 사이의 이격된 간격에 마련되어 상호 이격되어 나란하도록 상기 제1부재와 상이한 제2재료로 마련된 복수의 제2부재;
    를 포함하며,
    상기 복수의 제1 및 제2부재는 제1방향 및 상기 제1방향에 대해 교차하는 제2방향으로 반복 적층되어, 상호 인터락킹(Interlocking)되는 복합체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 제1 및 제2부재는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 이용하여 다층 적층되어 형성되는 복합체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재는 100um 이상의 폭을 가지며, 100um 이상의 두께를 가지는 복합체.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2부재는 베이스에 대해 면방향으로 적층되며, 커버에 의해 면방향으로 커버되며,
    상기 베이스 및 커버는 상기 제1 및 제2재료 중 적어도 어느 하나의 재료로 각각 상이하거나 동일하게 마련되거나, 상기 제1 및 제2재료와 상이한 제3재료로 마련되는 복합체.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2재료는 PLA(Poly Lactic Acid)를 포함하는 강성 재료, TPU(Temperature polyurethane) 또는 전도성 재료 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유연 재료로 마련되는 복합체.
KR1020210008161A 2021-01-20 2021-01-20 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체 KR102481641B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210008161A KR102481641B1 (ko) 2021-01-20 2021-01-20 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체
PCT/KR2022/001018 WO2022158867A1 (ko) 2021-01-20 2022-01-20 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210008161A KR102481641B1 (ko) 2021-01-20 2021-01-20 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220105449A true KR20220105449A (ko) 2022-07-27
KR102481641B1 KR102481641B1 (ko) 2022-12-27

Family

ID=82548904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210008161A KR102481641B1 (ko) 2021-01-20 2021-01-20 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102481641B1 (ko)
WO (1) WO2022158867A1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130119251A (ko) 2012-04-23 2013-10-31 주식회사 레보테크 열전소자를 이용한 이동식 온냉 겸용 에어컨
KR20160110347A (ko) * 2015-01-15 2016-09-21 무토 고교 가부시키가이샤 3차원 조형 장치와, 그의 제어 방법 및 그의 조형물
KR20160138156A (ko) * 2014-03-25 2016-12-02 스트라타시스 엘티디. 교차 계층 패턴의 제조 방법 및 시스템
WO2017082207A1 (ja) * 2015-11-10 2017-05-18 武藤工業株式会社 造形物の製造方法及び造形物
KR20190028907A (ko) 2017-09-11 2019-03-20 양태진 양액 공급 제어 장치 및 양액 공급 제어 방법
JP6587852B2 (ja) * 2015-07-21 2019-10-09 武藤工業株式会社 複合樹脂材料、及びその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005037529A1 (ja) * 2003-10-20 2005-04-28 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology ３次元造形物の作製方法および３次元造形物
DE102007014683A1 (de) * 2007-03-27 2008-10-09 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
JP5724317B2 (ja) * 2010-11-18 2015-05-27 ソニー株式会社 ３次元造形装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130119251A (ko) 2012-04-23 2013-10-31 주식회사 레보테크 열전소자를 이용한 이동식 온냉 겸용 에어컨
KR20160138156A (ko) * 2014-03-25 2016-12-02 스트라타시스 엘티디. 교차 계층 패턴의 제조 방법 및 시스템
KR20160110347A (ko) * 2015-01-15 2016-09-21 무토 고교 가부시키가이샤 3차원 조형 장치와, 그의 제어 방법 및 그의 조형물
JP6587852B2 (ja) * 2015-07-21 2019-10-09 武藤工業株式会社 複合樹脂材料、及びその製造方法
WO2017082207A1 (ja) * 2015-11-10 2017-05-18 武藤工業株式会社 造形物の製造方法及び造形物
KR20190028907A (ko) 2017-09-11 2019-03-20 양태진 양액 공급 제어 장치 및 양액 공급 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102481641B1 (ko) 2022-12-27
WO2022158867A1 (ko) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7090911B2 (en) Composite articles formed from sheets having interconnecting ridges
US11001029B2 (en) Honeycomb, in particular deformable honeycomb, for lightweight components, corresponding production method, and sandwich component
JP2015529567A (ja) モジュラーソフトロボットのための装置、システム、および方法
JP2007015203A5 (ko)
JP2020510830A (ja) 積層センサ装置及びその製造方法
US20160325530A1 (en) Industrial products engineered from processed bamboo or vegetable cane
CN103201868A (zh) 具有双层基底元件的机电转换器和这种机电转换器的制造方法
JP5674222B2 (ja) 積層型静電アクチュエータ
KR102481641B1 (ko) 복합체 제조방법 및 이에 의해 제조된 복합체
JPH09183147A (ja) 多層積層体の製造方法
WO2009154326A1 (en) Pyramidal bulk structure and manufacturing method thereof
JP2003053867A (ja) 複合された凹凸を有する積層体およびその製造方法、並びに金型の製造方法および成形品の成形方法
JP6531971B2 (ja) パネル部材
KR100581716B1 (ko) 가변형 샌드위치 패널 및 그 제조방법
JPWO2019235151A1 (ja) 把持装置及び弾性体の製造方法
JP6511242B2 (ja) サンドイッチパネル用コア材、サンドイッチパネル用コアおよびサンドイッチパネル
JP2007259665A (ja) 捩折型静電アクチュエータ
JP6857383B2 (ja) 直交集成板
JP2008201006A (ja) 積層体およびその製造方法
US20050123748A1 (en) Laminated sheet for supports
CN205391966U (zh) 蜂窝过滤网
CN109849372B (zh) 一种复合材料多稳态组合材料及其制备方法
JP3190533U (ja) 繊維強化シート
KR100589617B1 (ko) 와이어를 이용한 가변형 샌드위치 패널
JP2019025847A (ja) 積層構造体及び成形体

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant