KR20230088620A - Method and apparatus for manufacturing high-strength short fiber composites using pressure lamination and photocuring - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단섬유 복합재 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 단섬유의 함량과 정렬도를 높여 인장강도를 극대화할 수 있도록 한 고강도 단섬유 복합재 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing short fiber composites, and relates to a method and apparatus for manufacturing high-strength short fiber composites capable of maximizing tensile strength by increasing the content and alignment of short fibers.
광중합(vat-photopolymerization) 적층 제조는 모노머(monomer)와 가교제 (cross-linker)로 구성된 액상의 레진에 광개시제(photo-initiator)를 첨가하여 수조에 담아 놓은 뒤, 광에 선택적으로 노출시켜 고화된 형상을 제작하는 적층 제조의 한 방식이다. In vat-photopolymerization additive manufacturing, a photo-initiator is added to a liquid resin composed of a monomer and a cross-linker, placed in a water bath, and then selectively exposed to light to form a solidified shape. It is a method of additive manufacturing that produces
이같은 광중합 방식은 형상의 세밀한 표현이 가능하고 정밀도가 높고, 후가공이 용이하여 귀금속공예, 치아교정틀 및 다양한 시작품(prototype) 제작에 널리 사용되고 있다. 이 방식은 일반적으로 레이저를 사용하는 Stereolithography (SLA)방식과 UV 광을 사용하는 Digital Light Processing(DLP) 방식으로 분류된다. SLA 방식은 광출력이 우수하고 세밀한 표현이 가능하나 공정시간이 길며, DLP는 면 단위 적층으로 가공공정이 상대적으로 빠르나, 광출력에 제한이 있고 세밀한 표현은 빛을 선택적으로 조사해주는 Digital Micromirror Device(DMD)와 같은 스크린 장치의 해상도 수준에 좌우된다. This photopolymerization method is widely used in jewelry crafts, orthodontic frames, and various prototypes because it enables detailed expression of shapes, high precision, and easy post-processing. This method is generally classified into a Stereolithography (SLA) method using a laser and a Digital Light Processing (DLP) method using UV light. The SLA method has excellent light output and enables detailed expression, but takes a long process time. DLP has a relatively fast processing process due to layering on a plane basis, but has limited light output. DMD) depends on the resolution level of the screen device.
최근 DLP 광중합 방식은 DMD 장치가 4K 이상 고해상도로 발전하면서, 방향에 따라 10~35㎛의 해상도로 200mm 정도의 크기까지 조형 가능해 비용 대비 출력물의 정밀도가 높은 적층 방식이라고 할 수 있다.Recently, the DLP photopolymerization method can be said to be a high-precision stacking method compared to the cost, as the DMD device has developed to a high resolution of 4K or higher, and it can be molded up to a size of about 200 mm with a resolution of 10 to 35 μm depending on the direction.
하지만 광중합 방식의 대표적인 단점은 출력물의 기계적 강도가 낮다는 것이다. 광중합 레진의 소재가 Fused Deposition Modeling(FDM)과 같은 타 방식에 비해 매우 제한적이다. 광중합 방식 연구자들은 이러한 단점을 보완하기 위하여 다양한 레진의 조합을 시도하고 있다. 많은 연구자들이 상대적으로 높은 기계적 강도와 낮은 점도를 가진 에폭시 아크릴레이트 계열 레진을 활용하고 있다. 강도는 3D 프린팅 공정과 후경화(annealing, post-UV) 정도에 따라 다르지만 대략 인장강도 20~40MPa에 그치고 있다. 이를 보완하기 위하여 Silica, Carbon black, Graphene oxide(GO), Carbon nanotubes(CNT) 등과 같은 나노물질(충진제)을 보강재로 혼합하여 활용하고 있으나 대부분 90MPa을 넘지 못하고 있는 실정이다. However, the typical disadvantage of the photopolymerization method is that the mechanical strength of the output is low. The material of light curing resin is very limited compared to other methods such as Fused Deposition Modeling (FDM). Researchers of the photopolymerization method are attempting various combinations of resins to compensate for these disadvantages. Many researchers are using epoxy acrylate-based resins with relatively high mechanical strength and low viscosity. The strength varies depending on the 3D printing process and the degree of post-curing (annealing, post-UV), but the tensile strength is approximately 20 to 40 MPa. In order to compensate for this, nanomaterials (fillers) such as Silica, Carbon black, Graphene oxide (GO), and Carbon nanotubes (CNT) are mixed and used as reinforcing materials, but most of them do not exceed 90 MPa.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 단섬유의 함량과 정렬도를 높여 인장강도를 극대화할 수 있도록 한 고강도 단섬유 복합재 제조방법 및 제조장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above conventional problems, and an object of the present invention is a method and apparatus for manufacturing a high-strength short fiber composite material capable of maximizing tensile strength by increasing the content and alignment of short fibers. is to provide
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법은, 레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 단위 레이어를 반경화하여 접착성을 갖게 한 후에 반경화된 단위 레이어를 순차적으로 가압 적층함으로써 고강도 단섬유 복합재를 제조하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the method for manufacturing a high-strength short fiber composite according to the technical idea of the present invention semi-cures a unit layer formed by mixing short fibers with resin to have adhesiveness, and then sequentially applies the semi-cured unit layers. It is characterized by its technical configuration to produce a high-strength short fiber composite by pressure lamination.
이러한 본 발명은, 상부 개방된 내부공간을 갖는 스탬핑 챔버를 사용하여 스탬핑 챔버의 내부공간에 반경화된 단위 레이어를 순차적으로 가압 적층하되, 가압 플레이트가 반경화된 단위 레이어를 하면에 부착한 상태로 상기 스탬핑 챔버의 내부공간에 인입시킨 후 하강하면서 단위 레이어를 가압 적층하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the present invention, the semi-cured unit layer is sequentially pressurized and stacked in the internal space of the stamping chamber using a stamping chamber having an upper open internal space, while the press plate attaches the semi-cured unit layer to the lower surface. It may be characterized in that the unit layer is pressed and laminated while descending after being introduced into the inner space of the stamping chamber.
또한, 상기 단위 레이어에 포함된 단섬유는 일방향으로 정렬된 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the single fibers included in the unit layer may be characterized in that they are aligned in one direction.
또한, 상기 단섬유는 탄소섬유인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the short fibers may be characterized in that carbon fibers.
한편, 본 발명의 고강도 단섬유 복합재 제조방법은, 레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 일정 두께의 단위 레이어가 작업 테이블에 로딩된 상태에서 반경화하는 단계; 상기 작업 테이블에서 반경화되어 접착성을 갖게 된 단위 레이어를 가압 플레이트가 하면에 부착하는 단계; 상기 가압 플레이트가 하면에 반경화된 단위 레이어를 부착한 상태로 스템핑 챔버로 상대 이동하는 단계; 및 상기 가압 플레이트가 스템핑 챔버의 내부공간에 인입되어 하강하면서 반경화된 단위 레이어를 가압 적층하는 단계;를 반복 실시하여 상기 스템핑 챔버의 내부공간에서 다수의 단위 레이어를 높은 밀도로 가압 적층하는 것을 특징으로 할 수 있다. On the other hand, the method for manufacturing a high-strength short fiber composite of the present invention includes the steps of semi-curing a unit layer of a certain thickness made by mixing short fibers with resin in a state in which a unit layer of a certain thickness is loaded on a work table; attaching a unit layer that has been semi-cured on the work table and has adhesiveness to the lower surface of the pressing plate; relatively moving the pressing plate to the stamping chamber in a state where the semi-cured unit layer is attached to the lower surface; and pressing and laminating the semi-cured unit layer while the pressure plate is drawn into and descending into the inner space of the stamping chamber; to press and laminate a plurality of unit layers with high density in the inner space of the stamping chamber. that can be characterized.
여기서, 상기 반경화하는 단계에서 단위 레이어를 반경화하기 위해 광 조사기가 광을 조사하는 것을 특징으로 할 수 있다. Here, in the semi-curing step, a light irradiator may irradiate light to semi-cur the unit layer.
또한, 상기 광 조사기는 자외선을 조사하는 자외선 조사기인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the light irradiator may be characterized in that it is an ultraviolet irradiator for irradiating ultraviolet rays.
또한, 상기 단위 레이어를 마련하기 위해, 레진에 단섬유가 혼합된 슬러리 상태의 중간 재료를 슬러리 디스펜서에 의해 작업 테이블에 미리 설정된 양만큼 공급하는 단계; 상기 작업 테이블에 공급된 중간 재료를 레이어 성형부재에 의해 펼쳐서 일정 두께를 갖는 단위 레이어로 성형하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in order to prepare the unit layer, supplying a predetermined amount of an intermediate material in a slurry state in which resin and short fibers are mixed to a work table by a slurry dispenser; It may be characterized by further comprising; spreading the intermediate material supplied to the work table by a layer forming member to form a unit layer having a predetermined thickness.
또한, 상기 단위 레이어가 가압 플레이트에 부착되어 작업 테이블로부터 이동하면 와이퍼 블레이드가 작업 테이블 상면을 쓸고 가면서 중간 재료로부터 단위 레이어가 형성된 후에 남아 있는 단위 레이어의 잔여물을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the unit layer is attached to the press plate and moves from the work table, the wiper blade sweeps the upper surface of the work table to remove the residue of the unit layer remaining after the unit layer is formed from the intermediate material; further comprising can be characterized.
또한, 상기 작업 테이블 일측에는 수거함이 구비되어 있어서 상기 와이퍼 블레이드가 쓸고 간 단위 레이어의 잔여물을 수거할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that a collection box is provided at one side of the work table so that the residue of the unit layer swept by the wiper blade can be collected.
또한, 단위 레이어를 자외선 조사하여 반경화하는 동안, 상기 가압 플레이트는 그 전에 먼저 반경화된 단위 레이어를 가압 적층하는 작업을 동시에 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, while the unit layer is semi-cured by irradiation with ultraviolet rays, the pressing plate may simultaneously perform an operation of pressing and laminating the semi-cured unit layer beforehand.
또한, 상기 단위 레이어의 단섬유는 일방향으로 정렬된 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the single fibers of the unit layer may be characterized in that they are aligned in one direction.
또한, 상기 단위 레이어를 가압 적층할 때 상기 가압 플레이트의 회전에 의해 n번째 가압 적층된 단위 레어어의 단섬유 방향과 (n+1)번째 가압 적층된 단위 레이어의 단섬유 방향이 서로 다른 방향이 되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the unit layers are pressure-laminated, the single fiber direction of the n-th pressure-laminated unit layer and the single fiber direction of the (n+1)-th pressure-laminated unit layer are different from each other by the rotation of the pressure plate. It can be characterized as possible.
또한, 상기 단위 레이어를 가압 적층할 때 상기 가압 플레이트의 회전에 의해 n번째 가압 적층된 단위 레어어의 단섬유 방향과 (n+1)번째 가압 적층된 단위 레이어의 단섬유 방향이 서로 직교하는 방향이 되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the unit layers are pressure-laminated, the direction in which the single fiber direction of the n-th pressure-laminated unit layer and the single fiber direction of the (n+1)-th pressure-laminated unit layer are orthogonal to each other by the rotation of the pressure plate It can be characterized as such.
한편, 본 발명의 고강도 단섬유 복합재 제조장치는, 레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 일정 두께의 단위 레이어가 로딩되는 작업 테이블; 상기 작업 테이블 인근에서 상부 개방된 용기 형태로 설치된 스템핑 챔버; 상기 작업 테이블에 로딩된 단위 레이어에 광을 조사하여 반경화하는 광 조사기; 및 상기 작업 테이블에서 반경화되어 접착성을 갖게 된 단위 레이어를 하면에 부착하여 상기 스템핑 챔버로 이동한 후 상기 스템핑 챔버의 내부공간에서 하강하면서 단위 레이어를 가압 적층하는 가압 플레이트;를 포함하여 상기 스템핑 챔버의 내부공간에 다수의 단위 레이어를 높은 밀도로 가압 적층할 수 있도록 한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. On the other hand, the high-strength short fiber composite manufacturing apparatus of the present invention, a work table on which a unit layer of a certain thickness made by mixing short fibers with resin is loaded; a stamping chamber installed near the working table in the form of an open top container; a light irradiator for semi-hardening by irradiating light to the unit layer loaded on the work table; and a pressure plate for attaching a unit layer that has been semi-cured and having adhesive properties on the work table to a lower surface, moves to the stamping chamber, and presses and laminates the unit layer while descending in the inner space of the stamping chamber. A feature of the technical configuration is that a plurality of unit layers can be pressure-laminated at high density in the inner space of the stamping chamber.
여기서, 상기 광 조사기는 광으로서 자외선을 조사하는 자외선 조사기인 것을 특징으로 할 수 있다. Here, the light irradiator may be characterized in that it is an ultraviolet irradiator that irradiates ultraviolet rays as light.
또한, 상기 작업 테이블 위에 레진에 단섬유가 혼합된 슬러리 상태의 중간 재료를 미리 설정된 양만큼 공급하는 슬러리 디스펜서; 상기 작업 테이블의 상면을 따라 수평이동 가능하도록 설치되어 상기 작업 테이블에 공급된 중간 재료를 펼치면서 일정 두께를 갖는 단위 레이어로 성형하는 레이어 성형부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, a slurry dispenser for supplying a predetermined amount of an intermediate material in a slurry state in which short fibers are mixed with resin on the work table; It may be characterized in that it further includes; a layer forming member installed to be horizontally movable along the upper surface of the worktable and molded into a unit layer having a predetermined thickness while spreading the intermediate material supplied to the worktable.
또한, 상기 레이어 성형부재는, 좌편과 우편에서 서로 이격을 두고 나란히 설치되어 상기 작업 테이블 상면을 따라 슬라이딩되면서 단위 레이어의 좌우 폭을 형성하는 한 쌍의 슬라이드부와, 상기 슬라이드부 한 쌍의 사이를 가로지른 상태에서 승강 가능하게 설치되어 상기 작업 테이블의 상면으로부터 이격된 높이에서 중간 재료를 쓸고 가면서 단위 레이어의 두께를 일정하게 형성시키는 승강 블레이드부를 구비한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the layer forming member is installed side by side at a distance from each other on the left side and the right side and slides along the upper surface of the work table to form a left and right width of the unit layer, and a pair of slide parts. It may be characterized in that it is provided with an elevating blade unit that is installed to be able to move up and down in a transverse state to form a constant thickness of the unit layer while sweeping the intermediate material at a height spaced apart from the upper surface of the work table.
또한, 상기 가압 플레이트는 단위 레이어를 가압 적층하기 위해서 승강 가능하게 설치된 것에 더해, 부착된 단위 레이어를 회전시킨 상태로 가압 적층할 수 있도록 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the pressurizing plate may be rotatably installed so as to be pressurized and laminated in a state in which the attached unit layer is rotated, in addition to being movably installed to pressurize and laminate the unit layer.
또한, 상기 단위 레이어가 가압 플레이트에 부착되어 작업 테이블로부터 이동하면 작업 테이블 상면을 쓸고 가면서 중간 재료로부터 단위 레이어가 형성된 후에 남아 있는 단위 레이어의 잔여물을 제거하는 와이퍼 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, when the unit layer is attached to the press plate and moves from the work table, it is characterized by further comprising a wiper blade for removing residues of the unit layer remaining after the unit layer is formed from the intermediate material while sweeping the upper surface of the work table. can
또한, 상기 작업테이블 일측에는 수거함이 구비되어 상기 와이퍼 블레이드가 쓸고 간 단위 레이어의 잔여물을 수거할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that a collection box is provided at one side of the work table to collect the residue of the unit layer swept by the wiper blade.
또한, 상기 수거함은 상기 작업테이블과 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the collection box may be formed integrally with the work table.
본 발명에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법 및 제조장치는 스템핑 챔버 및 가압 플레이트를 사용하여 반경화 상태의 단위 레이어를 가압 적층하는 독특한 방식에 의해 단섬유의 함량을 높여 단섬유 복합재의 인장강도를 극대화할 수 있는 장점이 있다. The method and apparatus for manufacturing high-strength short fiber composites according to the present invention increase the content of short fibers by using a unique method of pressing and laminating unit layers in a semi-cured state using a stamping chamber and a pressure plate to increase the tensile strength of short fiber composites. There are advantages that can be maximized.
여기에 더해, 본 발명은 단위 레이어에 포함된 단섬유의 정렬도를 높일 수 있기 때문에 단섬유 복합재의 인장강도를 더욱 높일 수 있다. In addition to this, since the present invention can increase the degree of alignment of the short fibers included in the unit layer, the tensile strength of the short fiber composite can be further increased.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조장치의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 3 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법을 설명하기 위한 일련의 참조도 1 is a perspective view of a high-strength short fiber composite manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is a flow chart for explaining a high-strength short fiber composite manufacturing method according to an embodiment of the present invention
3 to 12 are a series of reference views for explaining a method for manufacturing a high-strength short fiber composite material according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법 및 제조장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.With reference to the accompanying drawings, a high-strength short fiber composite manufacturing method and manufacturing apparatus according to embodiments of the present invention will be described in detail. Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged than actual for clarity of the present invention, or reduced than actual in order to understand the schematic configuration.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지니고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 지니는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning. .
<실시예><Example>
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조장치의 사시도이다. 1 is a perspective view of a high-strength short fiber composite manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조장치는, 작업 테이블(110), 스템핑 챔버(120), 슬러리 디스펜서(130), 레이어 성형부재(140), 가압 플레이트(150), 자외선 조사기(160) 및 와이퍼 블레이드(170)를 포함하여 이루어진다. As shown, the high-strength short fiber composite manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a work table 110, a stamping
본 발명의 고강도 단섬유 복합재 제조장치는 위와 같은 주요 구성요소들에 의해 탄소섬유로 이루어진 단섬유의 함량과 정렬도를 높여 인장강도를 극대화할 수 있도록 구성된다. The high-strength short fiber composite manufacturing apparatus of the present invention is configured to maximize tensile strength by increasing the content and alignment of short fibers made of carbon fibers by the above main components.
이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 고강도 복합재 제조장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus for manufacturing a high-strength composite material according to an embodiment of the present invention will be described in detail, focusing on each of the above components.
상기 작업 테이블(110)은 도면과 같이 상면이 평면으로 이루어져 작업영역을 마련해주며 레일(R)을 따라 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된다. 상기 작업 테이블(110)의 일측부(도면에서는 전단부)에는 수거함(110a)이 일체로 구비되어 와이퍼 블레이드(170)가 쓸고 간 단위 레이어(UL)의 잔여물을 수거할 수 있도록 한다. As shown in the drawing, the top surface of the work table 110 is made of a flat surface to provide a work area and is installed to move forward and backward along the rail R.
상기 스템핑 챔버(120)는 작업 테이블(110) 인근에서 상부 개방된 용기 형태의 부재로 구비되며 작업 테이블(110)과 마찬가지로 레일(R)을 따라 전후방향으로 이동할 수 있도록 설치된다. 상기 스템핑 챔버(120)는 가압 플레이트(150)가 다수의 단위 레이어(UL)를 순차적으로 가압 적층할 때 단위 레이어(UL)들이 정위치에서 벗어나 이탈하거나 둘레방향으로 과도하게 연신되지 않도록 제한하여 보다 안정적으로 가압이 이루어질 수 있는 작업공간을 제공하게 된다. 상기 스템핑 챔버(120)가 제공하는 내부공간에서 다수의 단위 레이어(UL)들이 안정적으로 가압 적층되면 높은 밀도를 갖는 고강도 단섬유 복합재를 제조할 수 있게 된다. 특히 스템핑 챔버(120)에서 가압 적층되는 단위 레이어(UL)에 포함된 단섬유의 정렬도가 높을수록 더욱 높은 강도를 갖는 단섬유 복합재를 제조하는 것이 가능해진다. The stamping
상기 슬러리 디스펜서(130)는 상기 작업 테이블(110) 상측에서 전후 및 좌우방향으로 이동 가능하게 설치되며 레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 슬러리 상태의 중간 재료(MM)를 작업 테이블(110) 위에 압출하여 공급하는 역할을 한다. 상기 슬러리 디스펜서(130)가 공급해야 할 중간 재료(MM)의 경우 레진과 단섬유의 혼합물로 비교적 점도가 높기 때문에 압출용 액추에이터를 내장하고 있다. The
상기 레이어 성형부재(140)는 작업 테이블(110)의 상면에서 승강 및 전후방향 이동 가능하도록 설치되어 작업 테이블(110)에 공급된 슬러리 상태의 중간 재료(MM)를 일정 두께로 펼치면서 단위 레이어(UL)로 성형하는 역할을 한다. 상기 레이어 성형부재(140)는 좌편과 우편에서 서로 이격을 두고 나란히 설치되어 상기 작업 테이블(110) 상면을 따라 슬라이딩되면서 단위 레이어(UL)의 좌우 폭을 형성하는 한 쌍의 슬라이드부(141)와, 상기 슬라이드부(141) 한 쌍의 사이를 가로지른 상태에서 승강 가능하게 설치되어 상기 작업 테이블(110)의 상면으로부터 이격된 높이에서 중간 재료(MM)를 쓸고 가면서 단위 레이어(UL)의 두께를 일정하게 형성시키는 승강 블레이드부(142)를 구비한다. 상기 승강 블레이드부(142)는 액추에이터의 구동력을 승강 블레이드부(142)에 전달하여 승강시켜주는 한 쌍의 동력전달축(143)이 연결되어 있으며, 정밀한 승강동작이 이루어지도록 레이어 성형부재(140)의 본체 상부를 수직하게 관통한 상태에서 승강하면서 승강 블레이드부(142)의 승강을 안내하는 한 쌍의 가이드봉(144)의 안내를 받는다. 이처럼 슬라이드부(141) 한 쌍의 사이를 가로질러 승강 가능하도록 설치된 승강 블레이드부(142)의 구성에 따르면 레진과 단섬유가 혼합되어 이루어진 중간 재료(MM)를 원하는 작업 테이블(110) 상면에서 원하는 두께로 펼치면서 일정 두께를 갖는 단위 레이어(UL)로 성형할 수 있게 된다. 여기서 슬러리 디스펜서(130)가 슬러리 상태의 중간 재료(MM)를 압출한 상태에서 레이어 성형부재(140)의 승강 블레이드부(142)가 밀어 펼치는 방식으로 단위 레이어(UL)를 성형하게 되면 그 과정에서 레진과 혼합되어 있는 단섬유들 중 상당 수가 승강 블레이드에 의해 밀리면서 전후방향으로 정렬된다는 점에 주목할 수 있다. 이로써 단위 레이어(UL)에서 단섬유들의 정렬도가 높아지면 차후에 스템핑 챔버(120)의 내부공간에서 가압 적층될 때 단섬유 함량을 높이는데 큰 도움이 된다. The
상기 가압 플레이트(150)는 도면에 도시된 것처럼 단위 레이어(UL)를 가압할 수 있도록 평평한 하면을 갖는 넓은 플레이트 형태로 형성되며, 상기 작업 테이블(110)의 상측에서 승강 및 전후방향 이동 가능하도록 설치된다. 또한, 상기 가압 플레이트(150)는 도 10에서 볼 수 있는 것처럼 회전하면서 단위 레이어(UL)의 방향을 바꿀 수 있도록 설치된다. 이같은 가압 플레이트(150)는 작업 테이블(110)에서 자외선 조사에 의해 반경화되어 접착성을 갖게 된 단위 레이어(UL)를 하면에 부착한 상태로 스템핑 챔버(120)로 이동한 후 그 내부공간에서 하강하면서 단위 레이어(UL)를 가압 적층하게 된다. 상기 가압 플레이트(150)의 경우 레이어 성형부재(140)와 별개의 개체로서 독립적으로 동작하기 때문에 먼저 성형된 단위 레이어에 대하여 가압 플레이트(150)가 가압 적층하는 작업을 진행하는 동안에 레이어 성형부재(140)는 중간 재료(MM)로부터 새로운 단위 레이어(UL)를 성형하는 작업을 진행하는 것이 가능하다. As shown in the drawing, the
상기 자외선 조사기(160)는 작업 테이블(110)에 로딩된 단위 레이어(UL)에 자외선을 조사하여 반경화하는 역할을 한다. 이렇게 자외선 조사기(160)에 의해 반경화된 단위 레이어(UL)는 접착성을 갖게 되면서 가압 플레이트(150)가 밀착된 상태로 가압하였을 때 그 하면에 부착된다. The
상기 와이퍼 블레이드(170)는 하단부가 작업 테이블(110)의 상면을 접촉한 상태에서 작업 테이블(110)에 대하여 전후방향으로 상대 이동 가능하도록 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 레일(R)을 따라 작업 테이블(110)이 전후방향으로 이동함으로써 와이퍼 블레이드(170)와 작업 테이블(110)이 상대적으로 이동하는 것으로 도시되었으나 와이퍼 블레이드(170)가 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되어도 무방하다. 이같은 와이퍼 블레이드(170)의 구성에 따르면 중간 재료(MM)로부터 성형된 단위 레이어(UL)가 가압 플레이트(150)에 부착되어 작업 테이블(110)로부터 이동한 후에 도 8에 도시된 것처럼 와이퍼 블레이드(170)가 작업 테이블(110) 상면을 쓸고 가면서 단위 레이어(UL)의 잔여물을 제거할 수 있게 된다. 상기 와이퍼 블레이드(170)에 의해 쓸려간 단위 레이어(UL) 잔여물은 작업 테이블(110) 전단부에 구비된 수거함(110)에 수거된다. The
계속해서 아래에서는 위 설명된 고강도 단섬유 복합재 제조장치에 의해 이루어지는 고강도 단섬유 복합재 제조방법에 대해 설명하기로 한다. Continuing below, a high-strength short-fiber composite manufacturing method made by the above-described high-strength short-fiber composite manufacturing apparatus will be described.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3 내지 도 12은 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법을 설명하기 위한 일련의 참조도이다. 2 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a high-strength short fiber composite according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 12 are a series of reference views for explaining a method for manufacturing a high-strength short fiber composite according to an embodiment of the present invention. am.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 고강도 단섬유 복합재 제조방법은, 레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 단위 레이어(UL)를 반경화하여 접착성을 갖게 한 후에 반경화된 단위 레이어(UL)를 순차적으로 가압 적층함으로써 고강도 단섬유 복합재를 제조하고자 하는 것으로, 중간 재료 공급단계(S110), 단위 레이어 성형단계(S120), 단위 레이어 반경화단계(S130), 단위 레이어 부착단계(S140), 단위 레이어 가압 적층단계(S150) 및 단위 레이어 잔여물 제거단계(S160)를 포함하여 이루어진다. As shown, in the method for manufacturing a high-strength short fiber composite according to an embodiment of the present invention, a unit layer (UL) formed by mixing short fibers with resin is semi-cured to have adhesiveness, and then a semi-cured unit layer (UL) is formed. To manufacture a high-strength short fiber composite by sequentially pressing and laminating, an intermediate material supply step (S110), unit layer forming step (S120), unit layer semi-curing step (S130), unit layer attachment step (S140), unit It includes a layer pressure stacking step (S150) and a unit layer residue removal step (S160).
상기 중간 재료 공급단계(S110)에서는 도 3에 도시된 것처럼 레진에 단섬유가 혼합된 슬러리 상태의 중간 재료(MM)를 슬러리 디스펜서(130)가 압출하여 작업 테이블(110) 상면에 설정된 양만큼 공급하게 된다. 전술된 것처럼 중간 재료(MM)에 포함된 단섬유로는 탄소섬유가 사용되는 것이 바람직하다. In the intermediate material supply step (S110), the
상기 단위 레이어 성형단계(S120)에서는 도 4에 도시된 것처럼 작업 테이블(110) 상면에 공급된 중간 재료(MM)를 레이어 성형부재(140)에 의해 펼쳐서 일정 두께를 갖는 단위 레이어(UL)로 성형하게 된다. 이때 레이어 성형부재(140)는 한 쌍의 슬라이드부(141)가 작업 테이블(110)의 상면을 따라 후방(또는 전방, 또는 전후방 왕복)으로 슬라이딩하는 동안 작업 테이블(110) 상면에서 일정 높이로 이격된 승강 블레이드부(142)가 슬러리 상태의 중간 재료(MM)를 쓸고 가면서 두께가 일정한 단위 레이어(UL)를 형성시켜 준다. 이처럼 레이어 성형부재(140)의 승강 블레이드부(142)가 중간 재료(MM)를 쓸고 가면서 단위 레이어(UL)를 형성시켜 주면 레진과 혼합되어 있는 단섬유가 전후방향으로 자연스럽게 정렬된다는 점에 주목할 수 있다. 이처럼 단위 레이어(UL)에서 단섬유들이 일방향으로 정렬되어 정렬도가 높아질수록 강도 증가에 매우 긍정적인 영향을 미치게 되며 단섬유 함량을 높이는 데도 긍정적으로 작용한다. In the unit layer forming step (S120), as shown in FIG. 4, the intermediate material (MM) supplied to the upper surface of the work table 110 is spread by the
만일 전술된 중간 재료(MM) 공급단계(S110)와 단위 레이어(UL) 성형단계(S120)를 거치지 않는다면 별도의 공정을 통해 미리 성형된 일정 두께의 단위 레이어(UL)를 작업 테이블(110) 상면에 올려놓으면 된다. 이처럼 별도 공정을 통해 제조된 단위 레이어(UL)를 사용하는 경우에는 단섬유가 높은 정렬도를 갖고 일방향으로 정렬된 상태의 단위 레이어(UL)라야 바람직하며, 단섬유를 정렬시킨 단위 레이어(UL)를 어떤 방법으로 제조할 것인지 대해서 본 발명은 제한하지 않는다. If the above-described intermediate material (MM) supply step (S110) and unit layer (UL) forming step (S120) are not performed, the upper surface of the work table 110 is a unit layer (UL) having a predetermined thickness pre-formed through a separate process. put it on In the case of using a unit layer (UL) manufactured through a separate process like this, it is preferable that the unit layer (UL) in which single fibers are aligned in one direction with a high degree of alignment, and the unit layer (UL) in which single fibers are aligned The present invention is not limited to how to prepare.
상기 단위 레이어 반경화단계(S130)에서는 도 5에 도시된 것처럼 전 단계에서 성형된 직후에 작업 테이블(110) 상면에 위치해 있는 단위 레이어(UL)에 자외선 조사기(160)가 자외선을 조사한다. 이로써 슬러리 상태의 중간 재료(MM)로부터 성형된 단위 레이어(UL)가 자외선을 받아 반경화된 상태가 된다. 이때 반경화된 단위 레이어(UL)는 가압 플레이트(150)에 부착 가능한 접착성을 갖게 된다. 여기서 상기 단위 레이어(UL)를 반경화하기 위하여 자외선 조사기(160)를 사용하는 것이 바람직하겠으나, 다른 광 조사기를 사용하거나, 발열장치 등 다른 수단을 사용하는데 제한하지 않는다. In the unit layer semi-curing step (S130), as shown in FIG. 5, the
상기 단위 레이어 부착단계(S140)에서는 도 6에 도시된 것처럼 작업 테이블(110)에서 자외선 조사에 의해 반경화되어 접착성을 갖게 된 단위 레이어(UL)를 가압 플레이트(150)가 하강하면서 압착하여 부착한다. 이렇게 가압 플레이트(150)에 접착성을 갖고 부착된 단위 레이어(UL)는 가압 플레이트(150)를 따라 스템핑 챔버(120)로 이동하여 가압된다. In the unit layer attaching step (S140), as shown in FIG. 6, the unit layer (UL) semi-cured by UV irradiation on the work table 110 and has adhesiveness is compressed and attached while the
상기 단위 레이어 가압 적층단계(S150)에서는 도 7에 도시된 것처럼 가압 플레이트(150)가 스템핑 챔버(120)로 이동하여 하강하면서 하면에 부착된 단위 레이어(UL)를 가압 적층하게 된다. 이때 앞선 공정을 통해 스템핑 챔버(120)에서 가압된 단위 레이어(UL)가 이미 있다면 그 위에 새로운 단위 레이어(UL)가 가압 적층되는 것이다. 이처럼 가압 플레이트(150)와 스템핑 챔버(120)를 이용하여 단섬유가 잘 정렬된 상태로 성형된 단위 레이어(UL)를 가압 적층하게 되면 단섬유의 함량을 55vol%까지 높일 수 있게 되고 인장강도를 500MPa을 넘어 1GPa 이상으로까지 증대시키는 것이 가능해진다. 여기서 단위 레이어(UL)에 대하여 가압 플레이트(150)가 가압 적층하는 작업을 진행하는 동안에 작업 테이블(110)에서는 레이어 성형부재(140)가 중간 재료(MM)로부터 새로운 단위 레이어(UL)를 성형하는 작업을 동시에 진행하거나 자외선 조사기(160)가 자외선을 조사하여 새로운 단위 레이어(UL)을 반경화하는 작업을 동시에 진행하는 것이 가능하다. In the unit layer pressure lamination step ( S150 ), as shown in FIG. 7 , the
상기 단위 레이어 잔여물 제거단계(S160)는 단위 레이어(UL)가 가압 플레이트(150)에 부착된 상태로 작업 테이블(110)로부터 이동한 후에 진행되며 도 8에 도시된 것처럼 와이퍼 블레이드(170)가 작업 테이블(110) 상면을 쓸고 가면서 중간 재료(MM)로부터 단위 레이어(UL)가 형성된 후에 남아 있는 단위 레이어(UL) 잔여물(LR)을 제거하게 된다. 이를 위해 와이퍼 블레이드(170)의 하단부가 작업 테이블(110)의 상면을 가볍게 접촉한 상태에서 전방으로 이동하거나 작업 테이블(110)이 후방으로 이동하는 동작에 의해 와이퍼 블레이드(170)와 작업 테이블(110)이 상대 이동하면 된다. 이로써 와이퍼 블레이드(170)가 단위 레이어(UL)의 잔여물(LR)을 전방으로 쓸고 가면 작업 테이블(110)의 전측부에 요입된 형태로 구비되어 있는 수거함(110a)에 단위 레이어(UL)의 잔여물(LR)이 인입되어 수거된다. The unit layer residue removal step (S160) proceeds after the unit layer (UL) is moved from the work table 110 while being attached to the
이어서 도 9에 도시된 것처럼 중간 재료(MM) 공급단계(S110)가 다시 한번 진행되면서 위 전술된 단계들이 반복된다. 이로써 스템핑 챔버(120)의 내부공간에 다수의 단위 레이어(UL)들이 높은 밀도로 가압 적층되어 고강도 단섬유(F) 복합재가 제조된다. Subsequently, as shown in FIG. 9, the above-described steps are repeated while the intermediate material (MM) supply step (S110) proceeds once again. As a result, a plurality of unit layers (UL) are pressed and laminated at a high density in the inner space of the stamping
나아가 도 10 및 도 11에 도시된 것처럼 단위 레이어(UL)를 가압 적층할 때 가압 플레이트(150)의 회전에 의해 n번째 가압 적층된 단위 레어어의 단섬유(F) 방향과 (n+1)번째 가압 적층된 단위 레이어(UL)의 단섬유(F) 방향이 서로 직교하는 방향이 되도록 할 수 있다. 이처럼 적층되는 단위 레이어(UL)들의 단섬유(F) 방향이 서로 직교하는 방향이 되도록 해주면 도 12에 도시된 것처럼 위 아래로 적층된 상측과 하측의 단위 레이어(UL)들에 포함된 단섬유(F)들이 교차구조를 이루면서 더 높은 강도를 갖는 고강도 단섬유 복합재를 제조할 수 있게 된다. Furthermore, as shown in FIGS. 10 and 11 , when the unit layer UL is pressurized and laminated, the direction of the single fibers F of the nth pressurized and laminated unit layer and (n+1) by the rotation of the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be equally applied by appropriately modifying the above embodiment. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limits of the following claims.
110: 작업 테이블 120: 스템핑 챔버
130: 슬러리 디스펜서 140: 레이어 성형부재
150: 가압 플레이트 160: 자외선 조사기
170: 와이퍼 블레이드 110: work table 120: stamping chamber
130: slurry dispenser 140: layer forming member
150: pressure plate 160: ultraviolet irradiator
170: wiper blade
Claims (23)
레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 단위 레이어를 반경화하여 접착성을 갖게 한 후에 반경화된 단위 레이어를 순차적으로 가압 적층함으로써 고강도 단섬유 복합재를 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.As a method for manufacturing high-strength short fiber composites,
A high-strength short-fiber composite manufacturing method characterized in that a high-strength short-fiber composite is manufactured by semi-curing a unit layer formed by mixing short fibers with resin to have adhesiveness, and then sequentially pressing and laminating the semi-cured unit layers.
상부 개방된 내부공간을 갖는 스탬핑 챔버를 사용하여 스탬핑 챔버의 내부공간에 반경화된 단위 레이어를 순차적으로 가압 적층하되, 가압 플레이트가 반경화된 단위 레이어를 하면에 부착한 상태로 상기 스탬핑 챔버의 내부공간에 인입시킨 후 하강하면서 단위 레이어를 가압 적층하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 1,
Using a stamping chamber having an upper open inner space, the semi-cured unit layers are sequentially pressed and laminated in the inner space of the stamping chamber, and the inside of the stamping chamber is in a state where the press plate attaches the semi-cured unit layer to the lower surface. A high-strength short fiber composite manufacturing method characterized in that the unit layer is pressed and laminated while descending after being introduced into the space.
상기 단위 레이어에 포함된 단섬유는 일방향으로 정렬된 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 1,
High-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that the short fibers included in the unit layer are aligned in one direction.
상기 단섬유는 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 3,
The short fiber is a high-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that the carbon fiber.
레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 일정 두께의 단위 레이어가 작업 테이블에 로딩된 상태에서 반경화하는 단계;
상기 작업 테이블에서 반경화되어 접착성을 갖게 된 단위 레이어를 가압 플레이트가 하면에 부착하는 단계; 및
상기 가압 플레이트가 하면에 반경화된 단위 레이어를 부착한 상태로 스템핑 챔버로 상대 이동하는 단계; 및
상기 가압 플레이트가 스템핑 챔버의 내부공간에 인입되어 하강하면서 반경화된 단위 레이어를 가압 적층하는 단계;
를 반복 실시하여 상기 스템핑 챔버의 내부공간에서 다수의 단위 레이어를 높은 밀도로 가압 적층하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.As a method for manufacturing high-strength short fiber composites,
Semi-curing a unit layer of a certain thickness made by mixing short fibers with resin while being loaded on a work table;
attaching a unit layer that has been semi-cured on the work table and has adhesiveness to the lower surface of the pressing plate; and
relatively moving the pressing plate to the stamping chamber in a state where the semi-cured unit layer is attached to the lower surface; and
Pressurizing and laminating the semi-cured unit layer while the pressing plate is drawn into the inner space of the stamping chamber and descends;
High-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that by repeatedly performing a plurality of unit layers in the inner space of the stamping chamber press-laminated at high density.
상기 반경화하는 단계에서 단위 레이어를 반경화하기 위해 광 조사기가 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 5,
High-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that the light irradiator irradiates light to semi-curing the unit layer in the semi-curing step.
상기 광 조사기는 자외선을 조사하는 자외선 조사기인 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 6,
The light irradiator is a high-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that the ultraviolet irradiator for irradiating ultraviolet rays.
상기 단위 레이어를 마련하기 위해,
레진에 단섬유가 혼합된 슬러리 상태의 중간 재료를 슬러리 디스펜서에 의해 작업 테이블에 미리 설정된 양만큼 공급하는 단계;
상기 작업 테이블에 공급된 중간 재료를 레이어 성형부재에 의해 펼쳐서 일정 두께를 갖는 단위 레이어로 성형하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 5,
In order to prepare the unit layer,
supplying an intermediate material in a slurry state in which short fibers are mixed with resin to a work table in a predetermined amount by means of a slurry dispenser;
The step of spreading the intermediate material supplied to the work table by a layer forming member and molding it into a unit layer having a predetermined thickness; high-strength short fiber composite manufacturing method characterized in that it further comprises.
상기 단위 레이어가 가압 플레이트에 부착되어 작업 테이블로부터 이동하면 와이퍼 블레이드가 작업 테이블 상면을 쓸고 가면서 중간 재료로부터 단위 레이어가 형성된 후에 남아 있는 단위 레이어의 잔여물을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 8,
When the unit layer is attached to the pressing plate and moved from the work table, the wiper blade sweeps the upper surface of the work table to remove the residue of the unit layer remaining after the unit layer is formed from the intermediate material; characterized in that it further comprises Method for manufacturing high-strength short fiber composites.
상기 작업 테이블 일측에는 수거함이 구비되어 있어서 상기 와이퍼 블레이드가 쓸고 간 단위 레이어의 잔여물을 수거할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 9,
A high-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that a collection box is provided on one side of the work table so that the wiper blade can collect the residue of the unit layer swept away.
단위 레이어를 자외선 조사하여 반경화하는 동안, 상기 가압 플레이트는 그 전에 먼저 반경화된 단위 레이어를 가압 적층하는 작업을 동시에 진행하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 9,
While the unit layer is irradiated with ultraviolet rays to semi-harden, the pressing plate simultaneously presses and laminates the semi-cured unit layer beforehand.
상기 단위 레이어의 단섬유는 일방향으로 정렬된 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 7,
High-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that the single fibers of the unit layer are aligned in one direction.
상기 단위 레이어를 가압 적층할 때 상기 가압 플레이트의 회전에 의해 n번째 가압 적층된 단위 레어어의 단섬유 방향과 (n+1)번째 가압 적층된 단위 레이어의 단섬유 방향이 서로 다른 방향이 되도록 한 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 12,
When the unit layers are pressurized and laminated, the single fiber direction of the nth pressurized and laminated unit layer and the single fiber direction of the (n + 1)th pressurized and laminated unit layer are in different directions by the rotation of the press plate High-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that.
상기 단위 레이어를 가압 적층할 때 상기 가압 플레이트의 회전에 의해 n번째 가압 적층된 단위 레어어의 단섬유 방향과 (n+1)번째 가압 적층된 단위 레이어의 단섬유 방향이 서로 직교하는 방향이 되도록 한 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.According to claim 13,
When the unit layers are pressure-laminated, the direction of the single fibers of the n-th pressure-laminated unit layer and the single fiber direction of the (n+1)-th pressure-laminated unit layer are orthogonal to each other by the rotation of the pressure plate. Method for producing a high-strength short fiber composite, characterized in that the one.
상기 단섬유는 탄소섬유인 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조방법.In the twelfth,
The short fiber is a high-strength short fiber composite manufacturing method, characterized in that the carbon fiber.
레진에 단섬유가 혼합되어 이루어진 일정 두께의 단위 레이어가 로딩되는 작업 테이블;
상기 작업 테이블 인근에서 상부 개방된 용기 형태로 설치된 스템핑 챔버;
상기 작업 테이블에 로딩된 단위 레이어에 광을 조사하여 반경화하는 광 조사기; 및
상기 작업 테이블에서 반경화되어 접착성을 갖게 된 단위 레이어를 하면에 부착하여 상기 스템핑 챔버로 이동한 후 상기 스템핑 챔버의 내부공간에서 하강하면서 단위 레이어를 가압 적층하는 가압 플레이트;를 포함하여
상기 스템핑 챔버의 내부공간에 다수의 단위 레이어를 높은 밀도로 가압 적층할 수 있도록 한 고강도 단섬유 복합재 제조장치.As a high-strength short fiber composite manufacturing device,
A work table on which a unit layer of a certain thickness made by mixing short fibers with resin is loaded;
a stamping chamber installed near the working table in the form of an open top container;
a light irradiator for semi-hardening by irradiating light to the unit layer loaded on the work table; and
A pressure plate for attaching a unit layer that has been semi-cured and having adhesiveness on the work table to the lower surface, moving to the stamping chamber, and pressing and stacking the unit layer while descending in the inner space of the stamping chamber; including
A high-strength short fiber composite manufacturing apparatus capable of pressurizing and stacking a plurality of unit layers at high density in the inner space of the stamping chamber.
상기 광 조사기는 광으로서 자외선을 조사하는 자외선 조사기인 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조장치.According to claim 16,
The light irradiator is a high-strength short fiber composite manufacturing apparatus, characterized in that an ultraviolet irradiator for irradiating ultraviolet rays as light.
상기 작업 테이블 위에 레진에 단섬유가 혼합된 슬러리 상태의 중간 재료를 미리 설정된 양만큼 공급하는 슬러리 디스펜서;
상기 작업 테이블의 상면을 따라 수평이동 가능하도록 설치되어 상기 작업 테이블에 공급된 중간 재료를 펼치면서 일정 두께를 갖는 단위 레이어로 성형하는 레이어 성형부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조장치.According to claim 16,
a slurry dispenser supplying a predetermined amount of an intermediate material in a slurry state in which short fibers are mixed with resin on the work table;
A layer forming member installed to be horizontally movable along the upper surface of the work table and molded into a unit layer having a certain thickness while spreading the intermediate material supplied to the work table; High-strength short fiber composite manufacturing apparatus further comprising .
상기 레이어 성형부재는, 좌편과 우편에서 서로 이격을 두고 나란히 설치되어 상기 작업 테이블 상면을 따라 슬라이딩되면서 단위 레이어의 좌우 폭을 형성하는 한 쌍의 슬라이드부와, 상기 슬라이드부 한 쌍의 사이를 가로지른 상태에서 승강 가능하게 설치되어 상기 작업 테이블의 상면으로부터 이격된 높이에서 중간 재료를 쓸고 가면서 단위 레이어의 두께를 일정하게 형성시키는 승강 블레이드부를 구비한 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조장치.According to claim 18,
The layer forming member is installed side by side at a distance from each other on the left side and the right side and slides along the upper surface of the work table to form the left and right widths of the unit layer, and crosses between the pair of slide parts High-strength short fiber composite manufacturing apparatus, characterized in that it has a lifting blade portion that is installed to be lifted in the state to form a constant thickness of the unit layer while sweeping the intermediate material at a height spaced apart from the upper surface of the work table.
상기 가압 플레이트는 단위 레이어를 가압 적층하기 위해서 승강 가능하게 설치된 것에 더해, 부착된 단위 레이어를 회전시킨 상태로 가압 적층할 수 있도록 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 고강도 담섬유 복합재 제조장치.According to claim 18,
In addition to being movably installed to press-laminate the unit layer, the pressurizing plate is rotatably installed so that the attached unit layer can be press-laminated in a rotated state.
상기 단위 레이어가 가압 플레이트에 부착되어 작업 테이블로부터 이동하면 작업 테이블 상면을 쓸고 가면서 중간 재료로부터 단위 레이어가 형성된 후에 남아 있는 단위 레이어의 잔여물을 제거하는 와이퍼 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조장치.According to claim 18,
When the unit layer is attached to the press plate and moves from the work table, it further comprises a wiper blade that sweeps the upper surface of the work table and removes residues of the unit layer remaining after the unit layer is formed from the intermediate material. Fiber composite manufacturing equipment.
상기 작업테이블 일측에는 수거함이 구비되어 상기 와이퍼 블레이드가 쓸고 간 단위 레이어의 잔여물을 수거할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고강도 단섬유 복합재 제조장치.According to claim 21,
High-strength short fiber composite manufacturing apparatus, characterized in that a collection box is provided on one side of the worktable to collect the residue of the unit layer swept by the wiper blade.
상기 수거함은 상기 작업테이블과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 고강도 담섬유 복합재 제조장치.The method of claim 22,
The collection box is a high-strength light fiber composite manufacturing apparatus, characterized in that formed integrally with the work table.
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KR102219555B1 (en) | 2020-06-10 | 2021-02-24 | 주식회사 엠오피(M.O.P Co., Ltd.) | Light polymerised 3d printing method using slurry having high viscosity |
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