Fused filament fabrication(FFF) is a technology that can manufacture arbitrary three-dimensional shapes bycontinuously stacking planar polymer layers on a continuous filament-like polymer material with a freely transferablenozzle. It can be manufactured and is suitable for small quantity production of various kinds. However, FFF fabricatedfeatures cannot be used as an engineering material due to a decrease in strength between polymer layers during theproduction process, and has a disadvantage in that the production speed is lower than that of injection molding. In thispaper, a new process for manufacturing a isotropic, high-strength structural material was studied by molding a hollowshape using FFF technique, then filling the inside with an epoxy resin and curing it. By using the surface etching methodusing acetone to reduce the periodic interlayer roughness inside the shell composed of a FFF fabricated polymer, theproblem of remarkably lowering the layer direction strength of the composite material due to the stress concentration ofthe epoxy interior material was solved. It was experimentally verified that the composite material manufactured by thisprocess follows the theory of the rule of mixtures, and it was shown that anisotropy can be removed through the selectionof an appropriate epoxy resin. In addition, in this study, the effect of acetone solvent treatment on the adhesion interfacewas experimentally verified by testing the mode 2 fracture toughness between the outer shell and the interior material, andthe debonding phenomenon of the composite material under uniaxial load was theoretically analyzed.
용융 수지 적층 조형은 자유롭게 이송 가능한 노즐로 연속적인 필라멘트 상의 고분자 소재를면 형상의 고분자 층을 연속적으로 적층하여 임의의 3차원 형상을 제조할 수 있는 기술로, 단순한 설비와적은 제조 비용으로 다양한 형상을 제작 가능하여 다품종 소량생산에 적합하다. 그러나 수지 적층 조형은생산공정 상 고분자 층간 강도저하로 인해 엔지니어링 소재로 사용이 불가능하며, 사출성형에 비해생산속도가 떨어진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 용융 수지 적층 조형을 사용하여 속이 빈 형상을조형한 후, 내부에 에폭시 수지를 채워 경화하여 등방성 고강도 구조재를 제조하는 새로운 공정을연구하였다. 아세톤을 이용한 표면 식각 방법을 이용하여 고분자 적층으로 구성된 외각 내부의 주기적인층간 거칠기를 감소하므로써, 에폭시 내장재의 응력 집중으로 인해 복합재료의 층 방향 강도가 현격히저하하는 문제를 해결하였다. 본 공정으로 제조된 복합재료가 혼합법칙 이론을 따르는 것을 실험적으로검증하고, 적절한 에폭시 수지 선정을 통해 이방성을 제거할 수 있음을 보였다. 또한 본 연구에서는외각과 내장재간 파괴인성을 시험함으로써 아세톤 용매처리가 접착 계면에 미치는 영향을 실험적으로검증하고, 단일방향 하중에 대한 복합재료의 분리현상에 대해 이론적으로 분석하였다.
