다양한 온도 환경에 따른 3D 프린트 복합재료의 기계적 물성 평가

Abstract

선박 경량화와 관련하여 기존 복합재료 및 3D 프린트 복합재료를 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 염수 환경에 대한 내부식성과 경량화 특성이 있는 복합재료와 우수한 생산성을 가지는 3D 프린팅 기술을 연계한 3D 프린트 복합재료의 선박 및 해양구조물 적용 가능성을 확인하기 위해 시험을 진행하였다. 본 논문에 사용된 3D 프린트 복합재료를 선박 및 해양구조물에 적용하기 위해서는 해양환경에서 노출될 수 있는 온도 환경 영향을 고려해야 한다. 따라서 해양 환경에서 노출될 수 있는 온도인 저온(-50℃), 상온(20℃), 고온(50℃) 환경에서 Carbon + Onyx, Carbon + Nylon, HSHT glass + Onyx, HSHT glass + Nylon 소재의 시편으로 인장시험을 진행하였다. 인장시험 결과, Carbon + onyx 시편이 가장 높은 인장강도를 보였고 HSHT glass + onyx 시편이 가장 높은 인장 변형률을 보였다. 또한 인장 시험 결과 시편을 분석하여 다양한 온도 환경에 노출된 3D 프린트 복합재료 시편의 파손형상에 대해 분석하였다.

Currently, there are many discussions about composite materials and 3D printed composite material to weight reduction of ships. A test was conducted to confirm the applicability of the 3D printed composite material to ships and offshore structures by linking the 3D printing technology with excellent productivity and the composite material with corrosion resistance and lightweight characteristics in salt water environments. In order to apply the 3D printed composite material used in this paper to ships and offshore structures, the temperature environmental effects that can be exposed in the marine environment should be considered. Therefore, the tensile test was conducted with specimen of Carbon + Onyx, Carbon + Nylon, HSHT glass + Onyx, HSHT glass + Nylon material in low temperature (-50℃), room temperature (20℃), and high temperature (50℃) environments that can be exposed to the marine environment. As a result of the tensile test, the carbon + onyx specimen showed the highest tensile strength and the HSHT glass + onyx specimen showed the highest tensile strain. In addition, by analyzing the tested specimens, the failure mode of the 3D printed composite material specimens exposed to various temperature environments was analyzed.