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세라믹 3D 프린팅 형상 측정 및 결함 감지를 위한 층간 모니터링 방법
오원정(W. J. Oh),고종완(J. W. Ko),김동현(D. H. Kim),하정홍(J. H. Ha),박유진(Y. J. Park),강동기(D. K. Kang),김충수(C. S. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
세라믹은 전기·전자, 광학, 의료 등 여러 분야에서 요구되는 특성을 구현하는 우수한 소재이지만, 절삭 가공이 어려운 난삭재로 분류되며 3D 프린팅 제조 또한 기술의 난이도가 높은 실정이다. 특히 3D 프린팅 제조를 통해 생산된 제품은 절삭 공정에 비해 낮은 형상 정밀도를 가지며, 반응 경화 시 결함으로 인한 내부 기공은 세라믹 제품에 있어 치명적이다. 낮은 형상정밀도의 문제는 연마 등의 후처리 공정의 비중이 커지고 비용의 증가로 이어지게 된다. 또한 내부 기공의 경우 취성 재료인 세라믹의 특성상, 직접 균열의 원인이 되거나 기공에 집중되는 응력으로 인해 미세균열의 원인이 될 수 있다. 따라서 한 층씩 적층되는 3D 프린팅 제조에서 있어서 층간 모니터링은 매우 중요하다. 본 연구에서는 선택적 반응 경화 기반 세라믹 3D 프린팅 공정에서 비전 센서를 이용한 층간 형상 모니터링 및 머신 러닝(Machine Learning)을 이용한 결함 탐지 시스템을 제안하였다. 제안된 모니터링 시스템은 상단에 고정된 비전센서를 통해 데이터를 확보하고 결함을 감지하는 방식이다. 제안된 모니터링 시스템을 이용할 경우 층간 형상은 선택적으로 반응된 경화물의 색상을 통해 추출하며, 적층 중 결함은 머신 러닝 알고리즘 중 하나인 YOLO (You only Look Once)를 이용하여 탐지한다. 본 연구에서 제안된 모니터링 시스템을 통해 세라믹 3D 프린팅의 형상 최적화 및 세라믹 제조품의 불량률을 감소시킬 수 있을 것이다.