• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권3호
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• pp.433-441
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• 2017

골 모델제작에 사용되는 3차원 프린팅 선택적 레이저 소결(selective laser sintering; SLS) 방식과 광 경화 조형(stereo lithography apparatus; SLA) 방식은 정밀도와 해상도는 좋으나 프린터가 고가이며 운용에 전문지식이 필요하고, 전산화단층 DICOM(digital imaging and communications in medicine)영상을 STL(stereolithography)로 변환하는 프로그램도 고가여서 3차원 프린팅 업체에서 모델을 제작하여 많은 시간과 비용이 소요되므로 일반적으로 골절수술에 사용하지 못하고 있다. 골절환자의 골 모델을 제작하려면 3차원 영상변환프로그램과 3차원 프린팅시스템의 사용이 편리하고 구입 및 운용비용이 저렴해야 하며 큰 골 모델제작이 가능하여야 수술에 사용할 수 있다. 이에 본 연구에서는 DICOM Viewer OsiriX와 와이어형태의 열가소성 재료를 사용하는 용융적층조형(Fused Deposition Modeling; FDM) 방식의 3차원 프린터를 이용하여 출력 크기에 제한이 없고 적은 비용으로 유지와 제작을 할 수 있도록 일반화하여 많은 병원에서 골절수술에 사용할 수 있도록 골절수술환자의 맞춤형 골 모델을 제작할 수 있는 3차원 프린팅 시스템을 개발하였으며 정형외과학의 교육, 연구, 진료의 전 분야에 걸쳐 광범위하게 응용될 것으로 예상되며, 대학병원뿐 아니라 일반병원에서도 편리하게 사용될 것으로 기대된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.187-194
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• 2017

Selective laser melting (SLM) can produce a layer of a metal powder and then fabricate a three-dimensional structure by a layer-by-layer method. Each layer consists of several lines of molten metal. Laser parameters and thermal properties of the materials affect the geometric characteristics of the melt pool such as its height, depth, and width. The geometrical characteristics of the melt pool are determined herein by optical microscopy and three-dimensional bulk structures are fabricated to investigate the relationship between them. Powders of the commercially available Fe-based tool steel AISI H13 and Ni-based superalloy Inconel 738LC are used to investigate the effect of material properties. Only the scan speed is controlled to change the laser parameters. The laser power and hatch space are maintained throughout the study. Laser of a higher energy density is seen to melt a wider and deeper range of powder and substrate; however, it does not correspond with the most highly densified three-dimensional structure. H13 shows the highest density at a laser scan speed of 200 mm/s whereas Inconel 738LC shows the highest density at 600 mm/s.

• 한국분말재료학회지
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• 제24권3호
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• pp.202-209
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• 2017

A cold-work tool steel powder is used to fabricate 3-dimensional objects by selective laser melting using a high-pressure gas atomization process. The spherical powder particles form continuous carbide networks among the austenite matrix and its decomposition products. The carbides comprise Nb-rich MC and Mo-rich $M_2C$. In the SLM process, the process parameters such as the laser power (90 W), layer thickness ($25{\mu}m$), and hatch spacing ($80{\mu}m$) are kept fixed, while the scan speed is changed from 50 mm/s to 4000 mm/s. At a low scan speed of 50 mm/s, spherical cavities develop due to over melting, while they are substantially reduced on increasing the speed to 2000 mm/s. The carbide network spacing decreases with increasing speed. At an excessively high speed of 4000 mm/s, long and irregularly shaped cavities are developed due to incomplete melting. The influence of the scan pattern is examined, for which $1{\times}1 mm^2$ blocks constituting a processing layer are irradiated in a random sequence. This island-type pattern exhibits the same effect as that of a low scan speed. Post processing of an object using hot isostatic pressing leads to a great reduction in the porosity but causes coarsening of the microstructure.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.869-874
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• 2014

임의형상 제작기술을 이용하면 원하는 형상을 빠르게 제작할 수 있다. 하지만 임의형상 제작기술을 직접 제품을 생산하기 위한 제조기술에 적용하기 위해서는 문제점들이 있다. 이에, 하나의 대안으로써 다중재료 임의형상 제작기술이 주목 받고 있다. 특히 다중재료 임의형상 제작기술을 이용하면 기존의 2 차원 PCB 와는 다른, 회로 소자의 배열 및 외부 형상의 제약이 적은 3 차원 회로 장치를 제작 할 수 있다. 본 연구에서는 3 차원 회로 장치 제작을 위하여 FDM 방식과 직접주사 방식을 통합한 장치를 설계하고, 이 장치를 이용하여 3 차원 회로장치를 제작하였다. 즉, LED와 조도센서를 이용한 3 차원 회로 장치를 제작하여 작동을 확인하였으며, 자동화된 3 차원 회로 장치의 제작을 위한 임의형상 제작 기술과 직접주사 기술이 통합된 시스템 개발에 대한 기초연구를 수행하였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제38권4호
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• pp.421-427
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• 2015

본 연구에서는 3차원(dimension, D) 프린터로 자체 제작한 팬톰을 이용하여 관전압과 관전류량 변화 중심으로 균일한 조직의 물리적 영역 크기 변화에 의한 관심영역(region of interest, ROI)와 설정치 영역 크기 변화에 의한 ROI 내에서의 하운스필드(hounsfield units, HU)의 변화를 알아보고자 하였다. 본 실험에서는 단면영상과 HU를 획득하기 위해 4-다중 검출기 전산화단층영상장비를 이용하였다. 팬톰 제작은 용융적층조형술(fused deposition modeling, FDM) 프린팅 방식의 3D 프린터 기기를 사용하였다. 팬톰의 구조는 $160{\times}160{\times}50mm$의 원통형으로 33 mm, 24 mm, 19 mm, 16 mm, 9 mm 크기의 원형 구멍을 대칭되도록 두 쌍으로 설계하였다. 구멍에는 증류수를 혼합한 조영제를 충전하였다. X선의 관전압과 관전류량는 각각 90 kVp, 120 kVp, 140 kVp 그리고 50 mAs, 100 mAs, 150 mAs로 변화시켜 단면영상을 획득하였다. 획득된 영상의 ROI 내 HU 측정은 image J 프로그램를 이용하였다. 그 결과, 관전류량보다는 관전압이 HU에 영향을 주고 있음을 확인하였다. 그리고 균일한 밀도를 갖는 물질이라도 물리적 영역 크기가 작아질수록 HU는 감소하였으며 ROI 설정 영역 크기가 작아질수록 HU는 증가하여 HU가 변화한다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 5 HU 이내의 노이즈 수준에서 ROI를 최대한 크게 설정하는 것이 물리적 영역 크기와 ROI 설정 영역 크기에 의한 변이를 최소화시킬 수 있는 방법이라고 판단된다.