• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2019년도 춘계종합학술대회
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• pp.371-372
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• 2019

금속 3D 프린팅의 응용분야는 자동차, 우주항공, 의료/헬스, 전자기기, 금형 등으로 분류할 수 있다. 최근 들어 선진국을 중심으로 아크 용접기반 금속 3D 프린팅 기술의 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 3D 프린팅 기술은 CAD 설계 정보를 이용한 적층 제조방식이기 때문에 내부 형상이 아무리 복잡하여도 제작이 가능하고, 디자인이 변경되더라도 별도의 금형 제작 없이 제작이 가능하다는 장점이 있다. 와이어 아크기반 금속 3D 프린팅 기술은 차세대 생산제조 핵심기술로 발전할 전망이다. 금속 3D 프린터의 기술경쟁력 제고를 위해서 적층패턴, 와이어정밀 송급 및 적층품질 실시간 모니터링 등의 시스템 제어 기술과 대형 금속부품의 고생산성을 위한 적층가공 시스템 기술개발이 진행될 것으로 예상된다. 금속 와이어 아크를 이용한 대형 3D 프린팅 시스템의 지식재산권 확보 전략을 수립하기 위해 대형 3D 프린터 기술, 금속 와이어 3D 프린터 기술, 아크 3D 프린터 기술의 세 가지 분야에 대한 특허동향 분석을 수행하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제18권11호
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• pp.187-194
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• 2020

본 연구는 최근 새로운 제조 수단으로 각광받고 있는 3D프린팅 기술의 통합제어 시스템과 품질개선을 위한 모니터링 SW 기술개발을 위한 프레임워크 및 연구개발 방향을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 금속프린팅 기술로 조명되고 있는 DED와 PBF 3D프린팅 기술의 통합 제어기술 개발 Framework와 최근 반도체 장비 등에서 큰 관심을 받고 있는 음향센서를 이용한 모니터링 기술 등 품질 개선을 위한 4가지 모니터링 기술을 제안 소개하고자 한다. 본 연구를 위하여, 국내 3D프린팅 전문기업인 (주)컨셉션, 원광이엔텍(주), (주)디이엔티 등에서 개발 중인 국내 최신 금속 3D프린팅 시스템 장비를 활용하여 연구하였으며(1KW급 Dual Laser PBF 및 DED 프린팅 시스템), 2017년 이래 지속적인 연구개발을 수행해온 경험을 바탕으로 다음세대 3D프린팅 개발자를 위한 연구초안을 제시함으로서 국내 3D프린팅 기술 발전 및 연구개발 협력을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.21-21
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• 2018

다양한 소재(금속, 세라믹, 고분자 소재 등)들이 3차원 형상기반 적층제조법에 적용되고 있는데, 금속 소재를 이용하여 3D 프린팅 법으로 치과용 수복물을 제조하는 연구가 많이 보고되고 있다. 하지만, 티타늄 또는 티타늄 합금 분말을 이용하여 3D 프린팅 법으로 제작한 치과용 보철물에 관한연구 보고는 많지 않다. Kanazawa 등 (2014)은 Ti-6Al-4V 합금분말을 이용하여 SLM법으로 총의치 용 framework를 제작하여 주조법으로 제작한 것과 비교 평가하였고, Mangano 등(2013)은 Ti-6Al-4V 합금분말로 지름이 작은 일체형 (1-piece narrow-diameter) 임플란트를 SLS법으로 제작하여 16명의 환자에게 식립한 다음, 2년간 관찰하였고, Mangano 등 (2014)은 cone-beam computed tomography (CBCT) data를 3D이미지로 변환시켜 DLMS법으로 치근 형상의 임플란트를 제작하여 15명의 환자에게 식립한 다음, 1년간 관찰하였다. 또한 서울대학교 및 연세대학교 치과생체재료과학교실 (2016)에서는 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 시편과 기계 가공한 티타늄 시편의 물성을 비교하였다. 그러나 티타늄 합금 분말을 이용하여 3D 프린팅 법으로 제작한 치과용 보철물을 실제 임상에 적용하는 단계에서 기존 기계가공 방식으로 제작한 티타늄 보철물과 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 보철물의 물성과 표면특성을 다양하게 비교 평가하는 것이 필요하여 본 연구에서는 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 시편과 기계 가공한 티타늄 시편의 물성특성과 표면특성을 비교하여 조사하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.872-876
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• 2017

금속 소재부품의 제조 형태가 복잡해지고 소비자의 요구가 다양함에 따라 금속 3D 프린팅 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 우주 발사체의 엔진 연소 노즐 부품에 적용 가능한 스테인레스 316L계 금속을 3D 프린팅 방식으로 제조하고 이에 대한 기계적, 화학적 특성 상관 연구를 진행하였다. 금속 3D 프린팅 기술은 레이저원을 이용하여 분말을 급속 용융과 응고를 반복됨에 따라 기존의 주조 응고와는 다른 미세 조직 형태를 나타내고, 이에 따라 기계적 물성이 변화함을 관찰하였다. 특히 개재물의 존재에 따라 기계적 특성이 변화하고 공정 조건의 변화에 따라 기공의 형태 및 위치등이 변화하는 것을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.25-30
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• 2023

의료분야에 3D 프린팅 기술이 활용됨에 따라 금속 재료에 대한 관심이 높아지고 있다. 방사선종양학과에서는 전자선 치료 시 환자의 정상조직에 대한 불필요한 피폭을 차폐하기 위해 차폐블록을 사용하고 있다. 하지만, 납(Lead)과 카드뮴(Cadmium) 같은 중금속 물질의 취급, 숙련도에 따른 재현성과 배치의 불확실성 등에 대한 문제점이 보고되고 있다. 본 연구에서는 금속 3D 프린팅에 사용될 수 있는 재료별 물리적 특성 및 방사선량을 분석하여 전자선 치료 시 활용할 수 있는 맞춤형 차폐블록을 개발하고자 한다. 후보 재료는 알루미늄 합금(d = 2.68 g/cm³), 티타늄 합금(d = 4.42 g/cm³), 코발트 크롬 합금(d = 8.3 g/cm³)을 선별하였다. 10 × 10 cm² 조사면, 6, 9, 12, 16 Me V 에너지로 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 차폐율 95% 지점의 두께를 도출하였다. 시뮬레이션 결과, 금속 3D 프린팅 재료 중 코발트 크롬 합금(d = 8.35 g/cm³)이 에너지별 차폐두께에서 기존 차폐블록(d = 9.4 g/cm³)과 유사하였다. 향후 금속 3D 프린팅으로 제작한 맞춤형 차폐블록을 이용하여 임상에서의 유용성 검증 평가 및 다양한 방사선 치료계획 조건 등을 통한 실험 검증이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.849-855
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• 2017

우주 발사체의 운반능력을 향상시키기 위하여 고성능 다단연소사이클 엔진의 개발은 필수적이다. 그 중 연소기 헤드는 기체산화제의 유입을 위해 콘 형상으로 되어 있으며, 매니폴드는 매우 복잡한 구조를 가지고 있다. 이러한 헤드는 주조 방식이나 기계가공으로 제작되어 왔다. 기계가공의 한계나 주조재질의 특성과 재료의 한계성을 탈피하여 복잡하고 가공이 어려운 연소기 헤드의 제작 공정을 3D 금속 프린팅 공정을 이용하여 개선하는 기술을 확보하고자 한다. 현재 3D 금속 프린팅을 이용하여 주연소기에 사용할 수 있는 소재의 물성을 파악하고 프린팅 제작조건의 변화를 주는 공정개발을 통하여 더욱 낳은 물성을 확보하고, 이를 바탕으로 연소기 헤드를 제작하고, 접합공정을 개발하여 연소시험을 통해 그 성능을 입증하고 제작공정을 확립하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권2호
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• pp.103-109
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• 2017

AMM(Additive Metal Manufacturing)이라 호칭되는 3차원 금속 프린팅(metal 3-D printing) 공정은 금속분말(metal powder)을 적층 재료로 사용하여 기계적부품용 실형상 금속 파트(metallic parts)를 직접 조형하여 제조한다. 한편, 조형 파트형상의 STL모델에 존재하는 기하학적 오류들과 특징형상들의 특이성으로 인하여 조형 작업 중에 내부에 결함들이 포함된 실형상 파트가 조형될 가능성이 존재하게 되며 이로 인해 3차원 금속 프린팅 조형공정 자체의 신뢰성에 문제를 야기할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 조형작업 중 발생할 수 있는 결함들을 미리 진단, 분석하고 수정하기 위하여 첫째, 조형 전에 STL 형상모델의 진단분석을 통하여 결함요소를 사전에 탐지하고 둘째, 적층 단면내 조형 공구 경로상에 실제로 포함된 결함들을 분석하고 이를 수정하기 위한 조형 파트 진단 및 조형 공구 경로 검증 연구방법을 제시하였다. 또한 DED(direct energy deposition) 공정을 기준으로 2가지 STL 형상파트 사례들에 대하여 제시한 연구방법의 case study를 수행하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.697-704
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• 2021

3D 프린팅 FDM방식의 재료인 필라멘트 중 차폐성능을 지닌 필라멘트는 국내에 판매되지 않고 있으며 관련 연구도 미비하다. 이에 본 연구는 금속 입자가 함유된 필라멘트의 물성과 방사선의 차폐능력을 평가하여 3D 프린트를 이용한 방사선 차폐체 개발의 기초자료를 제공하고자 한다. 금속입자 강화재가 함유된 금속 필라멘트 5가지를 선정 후 ASTM의 평가방법을 이용하여 인장강도, 밀도, XRD, 무게측정 등 물성을 평가하고 방사선 차폐능력을 알아보기 위하여 한국산업표준의 방호용구류 시험방법에 따라서 방사선 차폐율을 구하였다. 인장강도는 PLA + SS가 가장 높았고 ABS + W가 가장 낮았으며 밀도는 ABS + W 가 3.13 g/cm3으로 가장 높게 나타났다. XRD결과 시편의 표면의 입자의 XRD peak 패턴이 각 입자 강화재 분말 금속의 패턴과 일치함을 확인 할 수 있어 프린트된 시편이 분말금속이 함유 되었음을 확인하였다. 3D 프린트 복합 필라멘트별 차폐효과는 ABS + W, ABS + Bi, PLA + SS, PLA + Cu, PLA + Al의 순서로 실효원자번호와 밀도에 비례하여 차폐율이 높게 나타났다. 본 연구에서는 강화재로 금속 분말이 함유된 금속입자 복합 필라멘트는 방사선의 차폐능력을 가지는 것이 확인되었으며 향후 방사선 차폐용 필라멘트의 사용가능성을 확인하였다.

• 전기저널
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• 통권465호
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• pp.87-87
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• 2015

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2585-2592
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• 2015

3D 프린팅 기술은 최근 치과용 보철물 제작 기술로 도입이 되었다. 본 연구의 목적은 3D 프린팅 기술에 의해 제작된 금속 코어와 상부 도재와의 전단결합강도를 평가하는 것이다. 본 연구를 위해 30개의 금속 코어를 제작하였다(cast 15개, 3D printing 15개). 금속 코어에 치과용 도재를 축성하여 시편 제작을 완료하였다. 완성된 시편의 전단결합강도는 crosshead speed 1mm/min으로 하중을 가하여 측정하였으며, 두 그룹의 전단결합강도 값 사이에는 통계적으로 유의한지 알아보기 위하여 Mann-Whitney test를 이용하였다(유의수준 0.05). 측정이 끝난 후 시편을 대상으로 파절양상을 분석하였다. 본 연구를 위한 실험 설계, 금속 코어 제작, 도재 축성 등의 시편 제작부터 실험 수행과 수행 후 실험 데이터 분석과 통계 분석 그리고 파절된 시편을 대상으로 한 파절 양상 분석까지 총 6개월이 소요되었다. 실험 결과 cast 50.14, 3D printing 54.36 MPa를 갖는 것으로 조사되었고, 통계적으로도 유의하였다. 파절양상은 두 집단 모두 시편의 대부분이 혼합형 파절양상을 보였다. 이와 같은 결과들로 미루어볼 때 3D 프린팅에 의해 제작된 금속도재관 제작을 위한 금속 코어는 임상적으로 허용이 가능할 것으로 사료된다.