기계공학발표 2026.09· 0

고충전 콩 껍질 섬유/PLA 복합재 압출

고충전 식물 섬유/PLA 복합재는 최종 필라멘트 특성 위주로 보고되며, 펠릿 공급성을 결정하는 상류 컴파운딩 메커니즘은 충분히 다뤄지지 않았습니다. 본 연구는 미분화된 콩 껍질 섬유(SHF)/PLA를 위한 상용화제 및 가소제 무첨가 단축 스크류 컴파운딩 공정을 42회의 실험을 통해 개발했습니다. 안정적인 공정은 고형물 연속 공급에 직접적으로 의존했습니다. 가역적인 정지-재시작 관찰과 반복적인 결함 패턴은 연속 공급이 스크류 충전 및 고형물 베드 통합을 개선하고 잔류 공기/가스 유입을 제한하는 메커니즘과 일치했습니다. PLA를 3회 분쇄하여 프리믹스 입자 크기 불일치와 SHF/PLA 응집을 줄였고, 프리믹스 동시 건조를 가능하게 했습니다. 최종 공정은 이중 혼합 구역 스크류, 2.75mm 다이, 160/195/195/185°C 배럴 온도 프로파일, 15 rev/min을 사용했습니다. 이 공정으로 30wt.% SHF 함량에서 후속 공정 사용 가능한 펠릿을 생산했으며, 35wt.% SHF는 공정 한계점으로 확인되었습니다. 965개 펠릿의 이미지 분석과 7개 펠릿-필라멘트 계보 추적 결과, 내부 조직 P75가 가장 강력한 공정 수준 형태학적 마커로 나타났습니다. 높은 조직감은 1.89mm 걸림 임계값 이상의 프린팅 필라멘트 판독값과 연관되었습니다(ρ = 0.929, p = 0.0067). 따라서 컴파운딩된 펠릿의 형태는 상류 컴파운딩 이력을 하류 공급 위험과 연결하는 측정 가능한 공정 결과물로 작용합니다.

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재료공학발표 2026.08· 0

고충전 자성 필라멘트 압출 공정

고충전 자성 필라멘트의 재료 압출(MEX) 공정에는 분말 함량, 용융 유동성, 필라멘트 강도 및 가닥 안정성을 균형 있게 유지하는 바인더 시스템이 필수적입니다. 본 연구에서는 열가소성 엘라스토머와 그래프트 폴리올레핀(TPE + gPO) 기반의 폴리올레핀 바인더를 사용하여 Sm2Fe17N3 및 SrFe12O19 자성 필라멘트를 제조했습니다. 원료는 단일 스크류 압출 라인에서 컴파운딩 및 압출되어 2.85 mm 필라멘트로 자동 권취되었으며, MEX 방식으로 링 형태의 시편으로 프린팅되었습니다. 열중량 분석 결과, Sm2Fe17N3는 약 89 wt.%, SrFe12O19는 약 85 wt.%의 높은 분말 함량을 확인했습니다. 필라멘트는 2.85 ± 0.07 mm의 직경과 0.017 mm 이하의 타원율로 우수한 치수 정밀도를 보였습니다. 200–240 °C에서 수행된 소진폭 진동 유변학 분석 결과, 0.01–100 Hz 범위에서 뚜렷한 전단 박화 거동과 탄성 지배적 응답(G′ > G″)이 관찰되었습니다. 이는 노즐을 통한 원활한 유동과 증착 후 형상 유지에 기여함을 시사합니다. 기계적 시험에서는 SrFe12O19의 최대 굽힘 응력이 36.1 ± 0.1 MPa, Sm2Fe17N3의 굽힘 탄성률이 최대 5.5 ± 0.2 GPa로 충분한 취급 성능을 확인했습니다. 이러한 결과는 TPE + gPO 바인더가 MEX 프린팅 접착 자석용 고충전 자성 필라멘트에 적합한 공정 조건을 제공함을 입증합니다.

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