• 대한정형외과학회지
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• 제53권6호
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• pp.466-477
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• 2018

정형외과는 인체의 모든 근골격계를 담당하기 때문에 3차원(3-dimensional, 3D) 프린팅 기술을 가장 많이 활용할 수 있는 분야이다. 구체적으로 관절염, 척추, 외상, 기형, 종양 등의 다양한 정형외과 질병에 대해 해부학적 모델, 수술용 가이드, 금속 임플란트, 바이오-세라믹 재건, 보조기 등의 형태로 활용될 수 있다. 특히 정형외과 종양 영역은 환자마다 종양의 발생 위치와 크기가 다양한 데 반하여 사지 보존 수술에 활용할 수 있는 기존의 수술 방법이 제한적이었기 때문에 3D 프린팅 기술의 활용이 매우 절실한 분야였다. 최근에 3D 프린팅 환자 맞춤형 임플란트를 짧은 시간 내에 쉽게 제작할 수 있게 되면서 기존 방법으로 골 재건이 어려웠던 부위에 대해서도 해부학적 재건이 가능하게 되었다. 3D 프린팅 기술을 의료 영역에서 더욱 폭넓게 사용하기 위해서는 디자인, 출력, 검증 과정에 필요한 많은 전문가들과 함께 수평적 위치에서 긴밀히 협력해야 한다. 의료계에서 3D 프린팅을 활용을 선도함으로써 다른 분야의 전문가 양성 및 3D 프린팅 관련 산업의 발달을 촉진시킬 수 있다고 판단한 정부도 규제보다는 활성화에 역점을 두고 적극적으로 지원하고 있는 추세이다. 앞으로 정형외과가 전체 의료계에서 3D 프린팅 기술의 도입과 활용을 선도해 가기를 기대하면서 골종양 수술에서 3D 프린팅 기술을 활용하였던 저자의 경험을 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.881-886
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• 2014

5 축 기반 3 차원 금속 프린팅에서는 파트형상에 overhang/undercut 형상이 존재하여도 tilting과 rotating의 2 축을 이용하여 파트형상의 조형 방향을 자유롭게 바꾸어 지지구조물(support structure) 형상피처의 추가 없이 3-D 적층(3DL: 3-D layering)이 가능하게 된다. 이를 위해서는 overhang/undercut의 형상근처에서 국부적으로 tilting과 rotating 정보에 맞는 조형 층 적층 정보를 제공하는 새로운 전처리기(preprocessor) 기능이 필요하게 된다. 본 논문에서는 overhang/undercut 과 같은 형상들을 자동으로 진단하고 검출하여 3 차원 layering 이 가능할 수 있도록 방사형 기울기 측정법(calculation of radial gradient: CRG)과 은유적 자동 분할 알고리듬(implicit auto-partitioning algorithm: IAP)을 통해 다중 적층 알고리듬(Multi-part Layering Algorithm: MPL)을 구현함을 제시하고 이를 실제 STL 형상파일에 적용하여 제시된 이론을 검증하고자 하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권3호
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• pp.208-215
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• 2021

Metal three-dimensional (3D) printing is an important emerging processing method in powder metallurgy. There are many successful applications of additive manufacturing. However, processing parameters such as laser power and scan speed must be manually optimized despite the development of artificial intelligence. Automatic calibration using information in an additive manufacturing database is desirable. In this study, 15 commercial pure titanium samples are processed under different conditions, and the 3D pore structures are characterized by X-ray tomography. These samples are easily classified into three categories, unmelted, well melted, or overmelted, depending on the laser energy density. Using more than 10,000 projected images for each category, convolutional neural networks are applied, and almost perfect classification of these samples is obtained. This result demonstrates that machine learning methods based on X-ray tomography can be helpful to automatically identify more suitable processing parameters.

• 한국기계가공학회지
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• 제21권1호
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• pp.90-94
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• 2022

Metal 3D-printing technology enables the manufacture of complex features or internal structures, which is not possible in fabrication by conventional cutting methods. The most successful types of metal 3D printing have been powder bed diffusion and directed energy deposition, which use laser heads exploiting high-power laser sintering metal powder. In this study, a cost-effective optical design was proposed for a 2-kW-level fiber laser head. Only two commercial lenses, a beamsplitter and a window, are used in the laser head, satisfying the technological requirements. According to the optical design, the spot size was 2.54 mm, and the stand-off distance from the laser head was 295 mm. The intensity distribution was Gaussian. Thus, smooth power sintering was possible without any laser spot marks. Monte Carlo analysis was employed to verify the consistency of the optical performance under conventional assembly tolerance.

• 대한치과보철학회지
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• 제57권3호
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• pp.288-295
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• 2019

임플란트 지지 보철물의 'passive fit'은 보철물의 장기적인 성공과 합병증의 최소화에 핵심적인 요소이다. 그리고 이 요소는 보철물의 제작과정에 의해 대부분 결정된다. 전통적인 주조 방식은 금속의 수축 변형이 발생하여 광범위한 임플란트 보철물에 적용하는데 제한이 있었다. 그러나 Computer-aided design/Computer-aided manufacture (CAD/CAM) 밀링 방식과 3D 프린팅 방식을 사용하면 이러한 한계점을 극복할 수 있다. 본 증례는 광범위한 임플란트 보철물을 사용한 완전 구강 회복 증례이다. 가철성 임시 보철물을 제작하여 심미와 기증을 평가하고 임플란트 식립을 위한 가이드로 사용하였다. 임플란트 식립 후, 임플란트 고정성 임시 보철물이 장착되었다. 추가적인 평가와 조정 후, 최종 보철물이 CAD를 사용하여 설계되었고, CAM을 사용하여 제작되었다. 전치부 임플란트의 나사 유지형 상부구조물은 밀링되어 제작되었고, 전치부 및 구치부 금속도재관의 금속구조물은 3D 프린팅되어 제작되었다. 보철물은 양호한 적합도를 보였고 술자와 환자 모두 증례의 최종 결과에 심미적, 기능적으로 만족하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권6호
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• pp.250-255
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• 2018

본 연구에서는 3D-프린팅 적층 공정으로 제조한 인공관절용 CoCrMo 합금 소재의 HIP 처리를 포함한 복합열처리 후 소재의 인장특성, 내마모 특성 등의 기계적 특성과 결정구조 및 미세조직 등의 재료특성 변화를 고찰하였다. 내부마이크로 기공을 제거하기 위한 HIP 열처리와 금속탄화물 생성을 위한 상압열처리 및 금속탄화물의 균질화를 위한 용체화 열처리를 거치는 복합열처리 공정을 실시하여 인공관절 소재로서의 특성을 부여하고자 하였다. 3D-프린팅 적층 공정으로 제조한 인공관절용 CoCrMo 합금 소재의 복합열처리 효과는 HIP 공정중의 치밀화 과정, 상압열처리 중의 금속탄화물 생성 및 용체화 열처리 과정중의 금속탄화물의 균질화 효과임을 XRD, FE-SEM, EDS 분석으로 확인하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제61권4호
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• pp.367-378
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• 2023

최근 CAD-CAM (computer-aided design-computer-aided manufacturing) 기술 및 3D 프린팅 기술의 발전과 함께 다양한 디지털 기법들의 도입으로 top-down 방식의 최종 보철 수복의 정확성과 효율성이 증대되고 있다. 본 증례는 전후 엇갈린 교합을 가진 환자에서 총 9개의 상하악 구치부 임플란트 식립을 통해 안정적인 교합 지지를 얻으면서 잔존 치조골의 고도 흡수 경향을 보인 상악 전치부 무치악 부위는 케네디 4급 임플란트 보조 국소의치로 수복함으로써 연조직의 심미성을 회복하였다. 전산화단층촬영 가이드 수술로 계획된 위치에 임플란트를 식립하고, 이중 스캔 기법으로 임시 수복 단계에서 안정화된 교합을 최종 보철물에 반영하며, 코핑과 프레임워크를 금속 3D 프린팅으로 제작하여 효율적이며 예측 가능한 top-down 방식의 전악 구강 수복을 달성하였기에 이를 보고하고자 한다.

• 전자공학회지
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• 제43권10호
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• pp.15-22
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• 2016

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.270-276
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• 2020

3D 프린팅은 고분자, 세라믹, 금속 등 다양한 소재를 대상으로 복합적인 형상을 한 번의 공정으로 제작할 수 있는 적층 기반 제작 기술이다. 최근의 3D 프린팅 기술은 프린팅 속도의 향상과 적용 가능 소재의 지속적인 개발에 의해 양산형 제품 생산이 가능한 수준으로 발전하였다. 본 연구에서는 레이저를 활용한 3D 프린팅 기술을 적용하여 철도 차량용 공기 압축기에 쓰이는 열교환기 제작을 진행하였다. 먼저 3D 프린팅에 적합한 형상으로 경량화 및 컴팩트화를 주안점으로 열교환기의 최적 설계를 진행하였다. 그로부터 도출된 설계안을 기반으로 SLM 기법을 적용하여 AlSi10Mg 합금 소재로 열교환기 시작품을 제작하였다. 다음으로, 제작된 시작품을 기존 공기 압축기에 부착하여, 압축공기의 열교환 성능을 시험하였다. 3D 프린팅 시작품의 시험 결과는 기존 열교환기 대비하여 저압부와 고압부에서 열교환 성능은 각각 약 80% 및 85% 수준을 보였다, 하지만 외부 냉각공기 조건을 기존 열교환기와 유사한 조건으로 가정하였을 때 𝓔-NTU 법을 활용하여 계산한 열전달량은 기존 열교환기 대비하여 유사한 성능을 보여 주었다. 결과적으로, 3D 프린팅 제작 열교환기의 성능 효과 및 경량화 등의 장점을 확인할 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제56권3호
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• pp.250-257
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• 2018

현재까지 의치는 전통적인 방법을 이용하여 제작하는 것이 일반적이지만, 최근 디지털 기술의 발달로 이를 이용한 의치 제작 빈도가 증가하는 추세이다. 디지털 방식을 이용하여 의치를 제작하는 방법에는 인상체를 3D 스캔하여 CAD 상에서 인공치를 배열한 뒤 이를 3D 프린팅하여 레진상 총의치를 제작하는 방식과 모델을 3D 스캔 후 CAD를 이용하여 frame-work을 디자인하고 3D 프린팅으로 resin pattern을 제작하여 이를 주조 후 금속상 총의치나 국소의치를 제작하는 방식이 대표적이다. 본 증례에서는 디지털 방식의 의치 제작 방법으로써 전자 서베잉을 이용한 진단과 CAD 프로그램을 이용한 framework 디자인, 그리고 이를 3D 프린팅 후 주조하여 상악 총의치와 하악 국소의치를 제작하였으며, 만족스러운 결과를 얻었기에 이를 보고하고자 한다.