• 한국결정성장학회지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.54-60
• /
• 2019

최근 3D 프린팅 기술은 산업적인 응용분야의 확대를 위해 다양한 복합소재의 적용이 연구되고 있다. 기존 3D 프린팅 기술은 대부분 플라스틱 소재 위주로 개발되어 왔으며, 세라믹 소재의 경우 물리적, 화학적으로 우수한 물성을 가지고 있음에도 불구하고 상대적으로 3D 프린팅 적용을 위한 연구개발이 초기 단계에 머무르고 있다. 본 연구에서는 DLP(digital light processing) 3D프린팅 공정에 적용을 위해 다양한 입도의 실리카를 기반으로 광경화성 복합소재를 합성하였다. 다양한 적층 방식의 3D 프린팅 기술 중에서 DLP 3D 프린팅 방식은 광경화성 수지에 빛을 조사하여 3차원 기물을 제조하는 기술로 정밀도가 우수하고 다양한 소재 적용성이 높다. 합성된 실리카 복합소재의 충진율에 따른 유변학적 거동분석을 통하여 DLP 3D 프린팅 적용가능성을 확인하였고, 원활하게 적층조형이 잘 이루어지는 것을 확인하였다. 3D 프린팅된 시편의 인쇄 정확도는 디자인과 약 3 % 미만의 차이를 나타내었고, 실리카 입자의 충진율이 80 wt%일 때 34.3 MPa의 강도를 나타내었다.

• 한국분말재료학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.187-194
• /
• 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
• /
• 제24권3호
• /
• pp.202-209
• /
• 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
• /
• 제38권8호
• /
• pp.869-874
• /
• 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.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.49.1-49.1
• /
• 2009

최근 손상된 생체조직의 재생 또는 대체를 위하여 다공성의 지지체(scaffold)를 이용하는 연구가 활발히 이루어져 왔다. 지지체 재료는 조직 재생을 목적으로 하는 경우에는 생분해성 고분자, 생흡수성 세라믹스 또는 이들의 복합재료가 사용되고, 조직 대체를 목적으로 하는 경우에는 금속 또는 세라믹스 재료가 단독으로 사용된다. 현재 경조직 대체를 위한 임플란트 재료로 사용되고 있는 금속재료 중 대부분이 타이타늄 또는 타이타늄 합금이다. 타이타늄은 비강도, 내식성이 우수하며, 생체 내 환경에서 부동태피막 재생 속도가 빠르고, 섬유상 결체조직 형성 두께가 얇아 생체의료용 소재로서 각광을 받고 있다. 다공성 타이타늄은 기존 타이타늄 소재의 장점에 다공체의 구조적인 특성을 부가하여 하중을 받는 골 결손부에 사용될 경우 뼈와의 탄성계수 차이에서 기인하는 응력차폐(stress shielding) 효과를 최소화할 수 있고, 다공체 내부로 골조직 성장을 유도할 수 있어 지지체와 골조직이 일체화되는 골융합 효과의 극대화를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 기공 구조를 다양하게 제어할 수 있고, 3차원적 연결 기공구조를 만들 수 있는 적층조형(layer manufacturing) 기술을 이용하여 3차원 다공성 타이타늄 지지체를 제조하였으며, 이에 대한 세포독성, 조골세포 증식능 등 in vitro 생체적합성을 평가하고, Rat model 을 이용한 in vivo 생체적합성을 평가하였다. 또한 지지체의 골조직 재생 유도성의 증대를 위한 생체활성처리 영향도 분석 평가하였다.

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