1) 열이력 예측

• 적층 제조시 레이저의 국부적인 열조사로 인해 Thermal-heterogeneity가 발생
• Thermal-heterogeneity 를 예측하고 미세조직 발현을 정확하게 설계
• 공정과 미세조직 사이의 관계를 simulation으로 절차를 간소화하여 보다 빠르고 정밀한 미세조직 설계, 헤테로제닉 효과 극대화

2) 응고조직 예측

• 고상/액상 계면에서의 용질분배, 확산, 상변태 및 석출을 고려한 응고 모델링
• Melt Pool 유동을 고려한 수지상 성장 및 응고조직 형성 예측
• 나노석출물의 형상 및 분포 제어를 통한 적층제조재 물성 최적화
• 금속의 산화/환원 거동을 고려한 금속 적층제조용 분말 설계

3) 상변태 예측

• 열역학 계산, 확산 시뮬레이션 : 조성 및 상 분포 예측
• Monte Carlo / Phase Field Method Simulation : 미세 조직 예측
• 전산 재료 과학 : 합금 설계
• 기계 학습 : 공정 최적화

4) 미세구조 분석 및 결함 제어 예측

• Scale-breaking 상변태/결함/성분 분석 전문가 세계최초 TEM과 APT장비 동시분석법 개발자
• 투과전자현미경 및 3차원 원자 탐침 등 전자현미경을 활용한 결정결함 및 나노석출물 분석 및 연구
• Multi-scale 융합 분석기법을 활용한 상변태 및 미세조직 분석
• 다양한 적층공정을 적용한 합금의 미세조직 제어 및 공정최적화

1) 적층제조 분말 제조

금속분말의 적층제조 공정은 분말 제조 조건 및 특성에 따라 최종 특성에 영향을 미칠 수 있으므로 아래와 같이 연구를 수행하고자 함

• 가스아토마이저 공정을 이용한 다양한 적층제조용 합금 금속분말 제조 공정 조건 최적화
• 금속 분말 특성이 적층제조 공정에 미치는 영향 및 결함 예측
• 분말제조 조건에 따른 적층제조 공정에 적합한 분말 특성 제안 및 제조 공정 기술 확보

2) 경량금속·Lattice 소재

경량금속: 높은 비강도(밀도 대비 높은 강도)를 갖는 합금

1) Lattice 소재

2) Al, Ti 합금 및 경량 철강 등의 금속

• AM 공정을 위한 합금설계
  - 적층 제조 기술에 적합한 합금 조성 제어 및 미량 원소 첨가
  - Lattice structure 를 위한 합금 조정 및 공정 전략 설계 (DfAM)
• Heterostructured 구현
  - In-situ forming particles 를 활용한 composite 제조 및 합금의 석출경화
  - 독특한 구조의 lattice structure 설계 및 기계적 특성의 multi scale 해석
• 공정 control 를 통한 물성 최적화
  - 각 합금에 적합한 적층제조 기법 조사
  - AM 에 적합한 후처리 기술 (표면처리, 열처리)도입을 통한 물성 최적화

3) 이종접합·복합소재

• 고강도 및 고인성을 갖는 차세대 원자로 소재의 적층제조 공정 개발
• 이종소재 적층을 통한 기능성 표면 일체형 차세대 원자로 부품 적층제조 공정 개발
• 적층 공정에 의한 in situ 강화 금속 복합소재 개발
• 적층 공정 중 형성된 나노 석출물에 의한 in situ 강화 조사 저항성 소재 개발

4) 적층소재 물성평가

적층제조한 헤테로제닉 금속소재는 국부적으로 급변하는 기계적 물성을 가지게 되므로, 아래와 같은 연구를 수행하고자 함

• 나노/마이크로 역학시험을 이용한 국부물성 평가 및 분석
• 주위 영역에 의한 구속 효과와 계면 효과 등, 균질 소재와는 다른 환경 영향 분석
• 국부물성과 거시적 물성 간 관계 분석 및 이를 통한 불균질 적층제조 소재의 거시적 성능 예측