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레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법에 있어서,(i) 금속소재의 종류에 따라 용융에 필요한 상이한 에너지 밀도(energy density, E)를 계산하고 결정하는 단계; (ii) 상기 (i)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 상기 금속소재를 용융하기 위한 레이저와 관련된 공정변수로써 레이저의 출력, 스캔속도, 레이저 빔의 직경 및 레이어 하나의 두께가 설정되는 단계; (iii) 상기 레이저 빔의 직경 및 레이어 하나의 두께의 값을 고정시킨 상태에서, 상기 (i) 단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도의 상호 연관 관계를 도출하는 단계;(iv) 상기 (iii) 단계에 따라 도출된 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도의 상호 연관 관계를 기준으로 상기 금속소재의 용융 및 비용융 영역을 구분하고, 상기 금속소재의 용융영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도가 설정되는 단계;(v) 상기 (i)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 열처리 에너지(Ea)를 계산하고 결정함에 있어, 상기 금속소재의 잔류응력을 제거하고 열처리 시간을 단축시키기 위한 최소 열처리 에너지 값 및 금속소재 결정립의 조대화로 인한 물성 변화를 방지하기 위한 최대 열처리 에너지 값이 설정되는 단계; (vi) 상기 (iv)단계에서 구분된 용융 및 비용융 영역 중, 상기 금속소재의 비용융 영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도가, 상기 (v)단계에서 설정된 상기 최소 열처리 에너지 값 및 최대 열처리 에너지 값에 따라 설정되는 단계;(vii) 금속분말을 공급하는 단계;(viii) 상기 (i)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)와, 상기 (iv)단계에서 설정된 상기 금속소재의 용융영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도에 따라 상기 레이저를 선택적으로 조사하여 상기 금속분말을 용융 및 냉각하여 하나의 레이어를 형성하는 단계;(ix) 상기 (viii)단계에서 형성된 하나의 레이어에, 상기 (vi)단계에서 설정된 상기 금속소재의 비용융 영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도에 따라 상기 레이저를 선택적으로 재조사하여 열처리를 수행하고 상기 레이어에 잔존하는 잔류응력을 제거하는 단계;(x) 상기 금속소재의 입체 조형물이 완성될 때까지 상기 (vii)~(ix)단계를 반복하여 적층하는 단계; 를 포함하여 이루어지고,상기 (v)단계에서 결정되는 열처리 에너지는,0
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청구항 1에 있어서,상기 (i)단계에서의 에너지 밀도는 상기 금속소재의 종류에 따라 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법
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청구항 1에 있어서,상기 (i)단계에서의 에너지 밀도는 상기 금속소재의 종류에 따라 하기 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법
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청구항 1에 있어서, 상기 공정변수는 하기 식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법
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레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법에 있어서,(a) 금속소재의 종류에 따라 용융에 필요한 상이한 에너지 밀도(energy density, E)를 계산하고 결정하는 단계; (b) 상기 (a)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 상기 금속소재를 용융하기 위한 레이저와 관련된 공정변수로써 레이저의 출력, 스캔속도, 레이저 빔의 직경 및 레이어 하나의 두께가 설정되는 단계; (c) 상기 레이저 빔의 직경 및 레이어 하나의 두께의 값을 고정시킨 상태에서, 상기 (a) 단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도의 상호 연관 관계를 도출하는 단계;(d) 상기 (c) 단계에 따라 도출된 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도의 상호 연관 관계를 기준으로 상기 금속소재의 용융 및 비용융 영역을 구분하고, 상기 금속소재의 용융영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도가 설정되는 단계;(e) 상기 (a)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 열처리 에너지(Ea)를 계산하고 결정함에 있어, 상기 금속소재의 잔류응력을 제거하고 열처리 시간을 단축시키기 위한 최소 열처리 에너지 값 및 금속소재 결정립의 조대화로 인한 물성 변화를 방지하기 위한 최대 열처리 에너지 값이 설정되는 단계; (f) 상기 (d)단계에서 구분된 용융 및 비용융 영역 중, 상기 금속소재의 비용융 영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도가, 상기 (e)단계에서 설정된 상기 최소 열처리 에너지 값 및 최대 열처리 에너지 값에 따라 설정되는 단계;(g) 금속분말을 공급하는 단계;(h) 상기 금속분말에 상기 (f)단계에서 설정된 상기 금속소재의 비용융 영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도에 따라 상기 레이저를 선택적으로 조사하여 예열을 수행하고 상기 금속분말에 잔존하는 잔류응력을 미리 제거하는 단계;(i) 상기 (a)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)와, 상기 (d)단계에서 설정된 상기 금속소재의 용융영역에 포함되는 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도에 따라 상기 레이저를 선택적으로 조사하여 상기 금속분말을 용융 및 냉각하여 하나의 레이어를 형성하는 단계;(j) 상기 금속소재의 입체 조형물이 완성될 때까지 상기 (g)~(i)단계를 반복하여 적층하는 단계; 를 포함하여 이루어지고,상기 (e)단계에서 결정되는 열처리 에너지는,0
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레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법에 있어서,(ㄱ) 금속소재의 종류에 따라 용융에 필요한 상이한 에너지 밀도(energy density, E)를 계산하고 결정하는 단계; (ㄴ) 상기 (ㄱ)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 상기 금속소재를 용융하기 위한 레이저와 관련된 공정변수로써 레이저의 출력, 스캔속도, 레이저 빔의 직경 및 레이어 하나의 두께가 설정되는 단계; (ㄷ) 상기 레이저 빔의 직경 및 레이어 하나의 두께의 값을 고정시킨 상태에서, 상기 (ㄱ) 단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도의 상호 연관 관계를 도출하는 단계;(ㄹ) 상기 (ㄷ) 단계에 따라 도출된 상기 레이저의 출력 및 상기 스캔속도의 상호 연관 관계를 기준으로 상기 금속소재의 용융 및 비용융 영역을 구분하고, 상기 금속소재의 용융영역에 포함되는 제1 레이저의 출력 및 상기 스캔속도가 설정되는 단계;(ㅁ) 상기 (ㄱ)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)에 따라 열처리 에너지(Ea)를 계산하고 결정함에 있어, 상기 금속소재의 잔류응력을 제거하고 열처리 시간을 단축시키기 위한 최소 열처리 에너지 값 및 금속소재 결정립의 조대화로 인한 물성 변화를 방지하기 위한 최대 열처리 에너지 값이 설정되는 단계; (ㅂ) 상기 (ㄹ)단계에서 구분된 용융 및 비용융 영역 중, 상기 금속소재의 비용융 영역에 포함되는 제2 레이저의 출력 및 상기 스캔속도가, 상기 (ㅁ)단계에서 설정된 상기 최소 열처리 에너지 값 및 최대 열처리 에너지 값에 따라 설정되는 단계;(ㅅ) 금속분말을 공급하는 단계;(ㅇ) 상기 (ㄱ)단계에서 결정된 에너지 밀도(E)와, 상기 (ㄹ)단계에서 설정된 상기 금속소재의 용융영역에 포함되는 상기 제1 레이저의 출력 및 상기 스캔속도에 따라 상기 제1 레이저를 선택적으로 조사하여 상기 금속분말을 용융 및 냉각하여 하나의 레이어를 형성하는 단계;(ㅈ) 상기 (ㅇ)단계에서 형성된 하나의 레이어에, 상기 (ㅂ)단계에서 설정된 상기 금속소재의 비용융 영역에 포함되는 상기 제2 레이저의 출력 및 상기 스캔속도에 따라 상기 제2 레이저를 선택적으로 재조사하여 열처리를 수행하고 상기 레이어에 잔존하는 잔류응력을 제거하는 단계;(ㅊ) 상기 금속소재의 입체 조형물이 완성될 때까지 상기 (ㅅ)~(ㅈ)단계를 반복하여 적층하는 단계; 를 포함하여 이루어지고,상기 (ㅁ)단계에서 결정되는 열처리 에너지는,0
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청구항 1, 청구항 6 또는 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속소재는 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 납(Pb), 주석(Sn), 베릴륨(Be) 또는 텅스텐(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상으로 되는 합금인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법
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청구항 8에 있어서,상기 금속소재는 순수 타이타늄 또는 타이타늄 합금인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법
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청구항 1, 청구항 6 또는 청구항 7 중 어느 한 항의 레이저를 이용한 금속소재의 적층성형 가공방법에 포함되는 열처리 제어 시스템에 있어서, 공급되는 금속소재의 종류가 입력되는 입력부;금속소재 별 비열, 용융점, 융해열, 상변태열 값이 저장되어 있는 저장부;상기 저장부에서 상기 입력된 금속소재의 종류에 맞는 값을 추출하여 용융에 필요한 에너지 밀도 및 열처리 에너지를 계산, 결정하고, 상기 열처리 에너지 값에 따라 레이저와 관련된 공정변수를 설정하는 제어부; 상기 제어부에서 구한 열처리 에너지에 따라 상기 금속소재에 레이저를 조사하여 열처리를 수행하는 레이저 출력부;를 포함하는 열처리 제어 시스템
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청구항 1, 청구항 6 또는 청구항 7중 어느 한 항의 방법으로 제조된 금속소재 적층성형 가공제품
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청구항 1, 청구항 6 또는 청구항 7중 어느 한 항의 방법을 이용하는 적층성형 가공장치
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