표제지
국문요약
영문요약
목차
1. 서론 16
2. 이론적 배경 18
2.1. 머신러닝(Machine learning) 18
2.2. 인공신경망(Artificial Neural Network) 모델 19
2.3. 선형회귀분석(linear regression analysis) 21
2.4. 반응표면법 (Response Surface Methodology) 22
2.5. 모델평가: 결정계수(R²), SST = SSE + SSR = ∑(Y-YMean)² = ∑(Y-Y')² + ∑(Y'-YMean)²[이미지참조] 25
2.6. Pearson 상관계수 26
2.7. 가스분사법 27
3. 실험방법 30
4. 실험결과 및 고찰 33
4.1. EIGA공정의 주요인자 및 제조된 분말 특성에 대한 측정자료 33
4.2. EIGA공정의 주요인자 및 제조된 분말 특성의 데이터 변환 36
4.3. Ti-6Al-4V합금 분말 특성에 미치는 EIGA공정의 공정변수 민감도 42
4.4. 예측모델 비교 46
4.4.1. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D10에 대한 모델 예측 결과 비교[이미지참조] 47
4.4.2. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D50에 대한 모델 예측 결과 비교[이미지참조] 49
4.4.3. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D90에 대한 모델 예측 결과 비교[이미지참조] 51
4.4.4. Ti-6Al-4V합금 분말의 흐름성에 대한 모델 예측 결과 비교 53
4.4.5. Ti-6Al-4V합금 분말의 겉보기밀도에 대한 모델 예측 결과 비교 55
4.4.6. Ti-6Al-4V합금 분말의 구형도에 대한 모델 예측 결과 비교 57
4.4.7. 인공신경망 모델을 활용한 정확도 테스트 및 공정의 적합유무 확인 실험 60
5. 결론 62
References 64
Table 1. EIGA공정에 의해 제조된 Ti-6Al-4V합금 분말 제조 조건 30
Table 2. EIGA공정의 실시간 측정 공정 데이터 (1차 실험 / Step #1) 33
Table 3. EIGA공정에 의해 제조된 Ti-6Al-4V합금 분말 특성 데이터 (1차 실험) 35
Table 4. EIGA공정 인자들의 실험차수 및 분말 회수단계별 평균 및 표준편차 자료 40
Table 5. EIGA 공정에 의해 제조된 분말의 실험차수 및 분말 회수 단계별 특성 41
Table 6. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D10에 대한 실험 데이터 및 예측모델 계산값[이미지참조] 48
Table 7. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D50에 대한 실험 데이터 및 예측모델 계산값[이미지참조] 50
Table 8. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D90에 대한 실험 데이터 및 예측모델 계산값[이미지참조] 52
Table 9. Ti-6Al-4V합금 분말의 흐름성에 대한 실험 데이터 및 예측모델 계산값 54
Table 10. Ti-6Al-4V합금 분말의 겉보기밀도에 대한 실험자료 및 예측모델 계산값 56
Table 11. Ti-6Al-4V합금 분말의 구형도에 대한 실험 데이터 및 예측모델 계산값 59
Table 12. 실험 데이터 500개에 대한 공정 조건 적부 판정 결과 61
Fig. 1. 하나의 입력층, 은닉층 그리고 출력층으로 구성된 인공신경망의 형상: 입력층은 네 개의 뉴런, 은닉층은 다섯 개의 뉴런, 그리고 출력층은 세 개의 뉴런으로 구성 20
Fig. 2. 소재 개발에서 인공지능 기술의 전반적인 진행 단계와 응용 사례. 20
Fig. 3. 2개의 인자에 대한 반응표면, (a) 최소점, (b) 최대점 23
Fig. 4. 변수가 2개(α=1.41)인 경우 (a)와 변수가 3개(α=1.68)인 경우 (b)의 중심합성계획법 24
Fig. 5. 변수가 3 개인 경우의 Box-Behnken Design 24
Fig. 6. SST, SSE, SSR 의 비교 25
Fig. 7. 선형관계의 예 (r=상관계수) 26
Fig. 8. EIGA 공정의 유도용해 및 제조된 분말의 형상 29
Fig. 9. Ti-6Al-4V합금 분말의 제조 및 통계적 해석의 흐름도 31
Fig. 10. Input data 수집을 위해 설치된 센서 및 data acquisition system 사진 31
Fig. 11. EIGA공정에 의한 Ti-6Al-4V 합금 분말의 분무 사진 32
Fig. 12. Ti-6Al-4V 합금 분말의 흐름성 측정용 Hall Flowmeter 32
Fig. 13. 시간에 따른 측정 공정 데이터 34
Fig. 14. 데이터 변환을 위한 흐름도 37
Fig. 15. 공정데이터 정규분포화 (1차 실험 / Step #1) 38
Fig. 16. EIGA공정 입력변수 사이의 분포영역 39
Fig. 17. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D10과 공정변수 사이의 상관관계[이미지참조] 43
Fig. 18. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D50과 공정변수 사이의 상관관계[이미지참조] 43
Fig. 19. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D90과 공정변수 사이의 상관관계[이미지참조] 44
Fig. 20. Ti-6Al-4V합금 분말의 흐름성과 공정변수 사이의 상관관계 44
Fig. 21. Ti-6Al-4V합금 분말의 겉보기밀도와 공정변수 사이의 상관관계 45
Fig. 22. Ti-6Al-4V합금 분말의 구형도와 공정변수 사이의 상관관계 45
Fig. 23. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D10에 대한 모델 예측 결과 비교[이미지참조] 47
Fig. 24. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D50에 대한 모델 예측 결과 비교[이미지참조] 49
Fig. 25. Ti-6Al-4V합금 분말 크기 D90에 대한 모델 예측 결과 비교[이미지참조] 51
Fig. 26. Ti-6Al-4V합금 분말의 흐름성에 대한 모델 예측 결과 비교 53
Fig. 27. Ti-6Al-4V합금 분말의 겉보기밀도에 대한 모델 예측 결과 비교 55
Fig. 28. EIGA공정에 의한 Ti-6Al-4V 합금 분말의 형상 및 구형도 [SEM Image] 57
Fig. 29. EIGA공정에 의한 Ti-6Al-4V 합금 분말의 미세구조 및 합금원소의 분포 [SEM / EDS 분석] 58
Fig. 30. Ti-6Al-4V합금 분말의 구형도에 대한 모델 예측 결과 비교 58
Fig. 31. ANN 모델의 학습 정확도 실험 결과 60
Fig. 32. 공정 조건 적부 판정용 실험 데이터 500 개 생성 61
Fig. 33. 공정 조건 적부 판정용 실험 데이터 500 개 생성 61