3D 프린팅 플라스틱 소재의 산업안전 활용을 위한 인공지능기반 재료거동 연구 = A Study on the AI based material behavior of 3D printing plastic for the utilization of industrial safety|RISS 상세보기

국문 초록 (Abstract)

외부의 충격으로부터 잦은 위험을 받는 건설노동자 등의 안전모의 안전성은 가장 중요한 문제라고 할 수 있으며, 낮은 가격, 우수한 비강도 및 비강성을 가지는 플라스틱 재료가 주로 사용되고 있다. 또한 최근 개인에 대한 맞춤형 장비의 소요가 증가하며 기존의 사출 방식의 플라스틱 제품이 아닌 3D 프린팅을 활용한 헬멧 등의 수요 및 연구가 증가하고 있다.
본 연구에서는 고위험 근로자의 안전모에 사용되는 플라스틱 재료의 안전성을 예측하기 위한 연구로써 인장시험을 통한 기계적 물성을 파악하고 낙하충격시험을 진행하였으며, 통계학적 기법인 다구치 기법을 통해 출력 변수를 최적화하였으며, 최적화 된 출력 조건으로 기계적 물성을 예측하였다. 최종적으로 머신러닝 기법을 활용하여 재료의 기계적 물성 예측 모델을 개발하였다. 인장시험은 3가지의 출력 조건(레이어 두께, 노즐 온도, 채움 밀도)을 통해 3D 프린팅 된 플라스틱 재료의 기계적물성을 비교 및 확인하였으며, 인장시험 결과 중 극한응력이 가장 높은 출력 조건을 통해 평판형 시편을 제작하였다. 수행된 낙하충격시험은 충격 에너지를 확인하기 위해 3가지의 높이조건으로 진행하여 재료에 가해진 충격량을 도출하였다. 획득한 인장시험 결과는 다구치 기법을 통해 신호대비 잡음비에 대한 분석과 머신러닝 기법인 ANN(Artificial Neural Network)을 활용하여 실제 실험값과 비교 분석 및 검증하였다.

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외부의 충격으로부터 잦은 위험을 받는 건설노동자 등의 안전모의 안전성은 가장 중요한 문제라고 할 수 있으며, 낮은 가격, 우수한 비강도 및 비강성을 가지는 플라스틱 재료가 주로 사용...

목차 (Table of Contents)

Nomenclature iii
List of tables iv
List of Figures vi
요 지 viii

Nomenclature iii
List of tables iv
List of Figures vi
요 지 viii
제1장 서 론 1
제2장 이론적 배경 3
2.1 인장시험과 재료거동 3
2.2 낙하충격시험과 재료거동 4
2.3 인공신경망(ANN) 모델 5
제3장 실험적 연구 8
3.1 플라스틱 재료 8
3.2. 3D 프린팅 10
3.3. 인장시험 14
3.4 낙하충격시험 15
제4장 해석적 연구 16
4.1 다구치 기법을 통한 ABS 출력 조건 최적화 17
4.2. 다구치 기법을 통한 PC-ABS 출력 조건 최적화 18
제5장 결과 및 고찰 19
5.1 플라스틱 재료의 인장 거동 및 기계적 물성 19
5.1.1 ABS 인장 거동 및 기계적 물성 20
5.1.2 PC-ABS 인장 거동 및 기계적 물성 22
5.2 낙하충격시험 24
5.3 출력 변수 최적화 및 기계적 물성 예측 27
5.3.1 ABS 다구치 기법 예측결과 27
5.3.2 PC-ABS 다구치 기법 예측결과 28
5.4 머신러닝예측결과 29
5.4.1 ABS 머신러닝 예측결과 29
5.4.2 PC-ABS 머신러닝 예측결과 31
제6장 결 론 33
참고문헌 82
Abstract 85

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