미세가공 공정은 항공우주, 자동차, 원자력, 생의학 및 반도체 등 다양한 산업에서 기술 발전에 필수적이다. 특히 미세절삭가공은 재료 선택, 치수 정밀도 및 복잡한 형상 구현에서 장점을 제공한다. 그러나 미세가공된 티타늄 합금 부품에서 버(burr)가 형성되는 문제는 의료용 임플란트 적용에 있어 중대한 과제를 야기하며, 이는 표면 품질과 생체적합성을 저하시킨다. 본 연구는 Ti-6Al-4V 미세 채널에 대해 연마 공정과 O 2 플라즈마 대형 펄스 전자빔(LPEB) 조사를 결합한 하이브리드 디버링 접근법을 제시한다. 연마, LPEB, 하이브리드 가공의 세 가지 디버링 방법을 비교하였다. 하이브리드 접근법은 최소 버 높이(16.25 μm)와 오차 면적(49.97 μm²)으로 우수한 성능을 달성하였으며, 이는 연마 단독 디버링과 비교하여 각각 78.26%, 59.34% 감소를 나타낸다. 상부 1.25 μm, 하부 1.12 μm의 표면 거칠기 값이 얻어졌고, 산소 공위(oxygen vacancy) 형성과 화학적 변질을 통한 향상된 친수성이 함께 확인되었다. 이러한 결과는 LPEB 기반 하이브리드 디버링이 의료용 임플란트 제조에 필요한 핵심 요구사항을 효과적으로 해결함과 동시에 기하학적 정확성, 표면 품질 및 생체적합성을 동시에 향상시킬 수 있음을 보여준다.

미세가공 공정은 항공우주, 자동차, 원자력, 생의학 및 반도체 등 다양한 산업에서 기술 발전에 필수적이다. 특히 미세절삭가공은 재료 선택, 치수 정밀도 및 복잡한 형상 구현에서 장점을 제공한다. 그러나 미세가공된 티타늄 합금 부품에서 버(burr)가 형성되는 문제는 의료용 임플란트 적용에 있어 중대한 과제를 야기하며, 이는 표면 품질과 생체적합성을 저하시킨다. 본 연구는 Ti-6Al-4V 미세 채널에 대해 연마 공정과 O 2 플라즈마 대형 펄스 전자빔(LPEB) 조사를 결합한 하이브리드 디버링 접근법을 제시한다. 연마, LPEB, 하이브리드 가공의 세 가지 디버링 방법을 비교하였다. 하이브리드 접근법은 최소 버 높이(16.25 μm)와 오차 면적(49.97 μm²)으로 우수한 성능을 달성하였으며, 이는 연마 단독 디버링과 비교하여 각각 78.26%, 59.34% 감소를 나타낸다. 상부 1.25 μm, 하부 1.12 μm의 표면 거칠기 값이 얻어졌고, 산소 공위(oxygen vacancy) 형성과 화학적 변질을 통한 향상된 친수성이 함께 확인되었다. 이러한 결과는 LPEB 기반 하이브리드 디버링이 의료용 임플란트 제조에 필요한 핵심 요구사항을 효과적으로 해결함과 동시에 기하학적 정확성, 표면 품질 및 생체적합성을 동시에 향상시킬 수 있음을 보여준다.

본 연구는 이종 금속 S45C와 H13의 지향성 에너지 증착(directed energy deposition, DED) 동안의 기공(공극) 거동을 분석한다. 우리는 S45C와 H13의 고유한 특성을 고려하여, 레이저 출력, 이송 속도 및 분말 특성을 포함한 증착 매개변수가 기공 형성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 기공에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 레이저 출력인 것으로 나타났다. 200 W의 낮은 출력에서는 에너지 입력이 충분하지 못했으며, 또한 S45C와 H13 사이의 열전도율 및 화학 조성의 차이가 함께 작용하여 불완전 용융과 융합부족(lack-of-fusion)이 발생했고, 이로 인해 기공률이 높게 나타났다. 레이저 출력을 400-600 W로 증가시키면 용융 풀(melt pool)이 안정화되어 계면 결합이 향상되며 기공률이 유의하게 감소하였다. 그러나 800 W의 과도한 출력에서는 분말의 급속 용융 및 응고가 가스 포획을 유발하여 기공 형성을 초래하였고, 이로 인해 기공률이 증가했는데, 특히 S45C와 H13의 서로 다른 열전도율에 기인하여 이러한 경향이 두드러졌다. 따라서 본 연구 결과는 이종 S45C 및 H13 금속의 DED 공정에서 안정적인 용융 풀을 확보하고 기공을 최소화하기 위해 400-600 W의 적절한 레이저 출력을 유지하는 것이 필수적임을 시사한다.