Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A (대한기계학회논문집A)

The Korean Society of Mechanical Engineers (대한기계학회)
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Conformal Design of PDMS Mold for Arbitrary Skin Surface with 3D Printing

3D Printing 공정을 이용한 PDMS Mold 제작

  • 김광윤 (한양대학교 ERICA캠퍼스 기계설계공학과) ;
  • 박석희 (한국생산기술연구원) ;
  • 이한빛 (한양대학교 ERICA캠퍼스 기계설계공학과) ;
  • 이낙규 (한국생산기술연구원) ;
  • 윤종헌 (한양대학교 ERICA캠퍼스 기계설계공학과)
  • Received : 2016.11.20
  • Accepted : 2017.02.13
  • Published : 2017.06.01
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Abstract

3D printing technology has been a great interest in human bio-interfaces and human-like robotics since they require arbitrary and adaptive manufacturing. This research mainly concerns the 3D fabrication of a packed biosensor using elastomeric sheets made of PDMS. It is essential to design the PDMS molding with 3D printing since, in the case of biosensors, it should not only produce a conformal shape depending on an arbitrary skin surface but also guarantee a uniform thickness distribution during solidification in the PDMS prepolymer solution. To satisfy the characteristics of the PDMS molding, such as flexibility in the de-molding and stiffness in the solidification processes, multi-materials have been selectively applied to the PDMS molding design, which has been validated with finite element analyses and compared with the 3D printed molding.

최근 신체 생물학적 인터페이스와 인체 유사 로봇 공학(Human-like robotics) 분야에서 요구하는 임의적인 형상 제작이 가능하다는 이유로 3D 프린팅 기술에 대한 그 관심이 높아지고 있다. 본 연구의 주된 고려사항은 PDMS로 제작한 탄성 중합체로 지지되는 3D 패키징 생물학적 센서(bio-sensor)의 제작이다. 3D 프린팅 공정을 이용한 PDMS 성형 몰드의 제작은 신체의 표면에 따라 달라지는 임의적인 형상에 적합한 bio-sensor의 제작 뿐만 아니라 고형화 과정 중 균일한 두께분포의 PDMS 성형이 가능하다는 점에서 기존 공정과는 차별화된 중요성을 갖는다. 이와 관련하여 본 연구에서는 몰드를 이용한 PDMS의 제작 과정 중 이형과정 에서의 유연성과 PDMS의 고형화 과정에서 제작 공정의 특성을 만족시키기 위한 PDMS 성형 몰드의 설계에 있어 여러 소재의 부분 별 선택적 배열과 관련한 유한요소해석과 실제 몰드 제작을 통한 실험을 진행하였다.

Keywords

References

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