• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권3호
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• pp.935-939
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• 2018

3D프린팅 기술은 산업적 응용을 넘어서 기계 설비 및 각종 장비의 부품생산뿐만 아니라 의료, 식품, 패션에 이르기까지 많은 시제품들의 개발 및 연구가 진행되고 있다. 3D 프린팅 기반 기술의 적용사례를 볼 때 정밀도와 제작 속도 측면에서도 다른 산업에 충분이 활용될 수 있는 기술의 개발이 보고되고 있으나, 아직까지는 시제품 위주로 이용되고 있으며, 향후 3D 프린팅 기술은 4차산업혁명과 관련하여 광범위한 분야에서 응용될 수 있는 완성품이나 부품제작에 이용될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 탄소나노 재료중 대표적으로 많이 이용되는 환원그래핀 [rGO(reduced graphene oxide)]과 전도성 고분자중 생체 친화적인 특성을 갖는 폴리피롤[Ppy(Polypyrrole)]의 복합체를 생분해성 고분자인 폴리카프로락톤 [PCL(polycaprolactone)]과 혼합하여 3D 프린팅용 전도성 레진을 개발하고자 하였다. 결과로, 폴리피롤과 환원그래핀 각각 5 wt%, 0.75 wt% 에서 최적의 전기적 특성을 나타내었으며, 환원그래핀의 농도에 따른 표면분석에서도 이와 부합하는 결과를 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통하여 제조된 전도성 레진은 3D 프린팅 뿐만 아니라, 다른 산업분야의 전자재료에도 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제17권6호
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• pp.53-60
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• 2018

In this paper, the effect of different 3D printing parameters including laminated angle and annealing temperature is observed their effect on FDM conductive 3D printing. In FDM 3D printing, a conductive filament is heated quickly, extruded, and then cooled rapidly. FDM 3D Print conductive filament is a poor heat conductor, it heats and cools unevenly causing the rapid heating and cooling to create internal stress. when the printed conductive specimens this internal stress can be increase electrical resistance and decrease electrical conductivity. Therefore, This experiment would like to use annealing to remove internal stress and increase electrical conductivity. The result of experiment when 3D printing conductive specimen be oven cooling of annealing temperature $120^{\circ}C$ electrical resistance appeared decrease than before annealing. So We have found that 3D printing annealing removes internal stresses and increases the electrical conductivity of printed specimens. These results are very useful for making conductive 3D printing electronic circuit, sensor ect...with electrical conductance suitable for the application.

• 기계저널
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• 제56권7호
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• pp.40-44
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• 2016

1980년대 처음 세상에 등장한 3D프린팅기술은 시제품을 빠르고 경제적으로 생산하려는 초기의 목적에서 나아가 현재에는 직접 제품생산에 적용하려는 시도들이 이루어지고 있다. 하지만 이를 극복하기 위해서는 몇 가지 해결해야 할 문제들 또한 존재하는 것이 현실이다. 전자제품의 회로 제작에 3D프린팅기술을 적용하기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 이는 기존의 플라스틱 재료를 이용하는 3D프린팅기술과 전도성 재료를 토출하여 도선을 성형하는 기술이 융합된 하이브리드 3D프린팅기술로 발전되고 있다. 입체전자기술로 알려지고 있는 이 기술은 단일 공정으로 다양한 소재를 사용하여 구동이 가능한 회로소자를 제작할 수 있기 때문에 주문형 회로소자, 웨어러블 디바이스 및 플렉서블 디바이스 등의 개발에 매우 유용하게 적용이 가능할 것으로 기대된다. 향후에는 복잡한 회로소자 제작기술로 발전할 것이며 따라서, 현재의 반도체 제작공정을 대체할 수 있는 기술로 발전이 가능할 것이다.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권12호
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• pp.1061-1066
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• 2014

Generally electrical circuits are fabricated as PCB(Printed Circuit Board) and mounted on a casing of the product. And it requires lots of other parts and some labor for assembly. Recently a molding technology is increasingly applied to embed simple circuits on a plastic casing. The technology is called as MID(Molded Interconnected Device). Therefore this paper introduces a new MID fabrication process by using direct 3D printing technology.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권1호
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• pp.63-71
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• 2020

Recently, to improve convenience, flexible electronics are quickly being developed for a number of application areas. Flexible electronic devices comprise characters such as being bendable, stretchable, foldable, and wearable. Effectively manufacturing flexible electronic devices requires high efficiency, low costs, and simple processes for manufacturing technology. Through this study, we enabled the rapid production of multifunctional flexible bending sensors using a simple, low-cost Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printer. Furthermore, we demonstrated the possibility of the rapid production of a range of functional flexible bending sensors using a simple, low-cost FDM 3D printer. Accurate and reproducible functional materials made by FDM 3D printers are an effective tool for the fabrication of flexible sensor electronic devices. The 3D-printed flexible bending sensor consisted of polyurethane and a conductive filament. Two patterns of electrodes (straight and Hilbert curve) for the 3D printing flexible sensor were fabricated and analyzed for the characteristics of bending displacement. The experimental results showed that the straight curve electrode sensor sensing ability was superior to the Hilbert curve electrode sensor, and the electrical conductivity of the Hilbert curve electrode sensor is better than the straight curve electrode sensor. The results of this study will be very useful for the fabrication of various 3D-printed flexible sensor devices with multiple degrees of freedom that are not limited by size and shape.

• 한국기계가공학회지
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• 제19권1호
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• pp.81-88
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• 2020

In this paper, the performances of the electrical characteristics of the Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-printed flexible resistance sensor was evaluated. The FDM 3D printing flexible resistive sensor is composed of flexible-material thermoplastic polyurethane and a conductive PLA (carbon black conductive polylactic acid) polymer. While 3D printing, polymer filaments heat up quickly before being extruded and cooled down quickly. Polymers have poor thermal conductivity so the heating and cooling causes unevenness, which then results in internal stress on the printed parts due to the rapidity of the heating and cooling. Electrical resistance measurements show that the 3D-printed flexible sensor is unstable due to internal stress, so the 3D-printed flexible sensor resistance curve does not match the increases and decreases in the displacement curve. Therefore, annealing was performed to eliminate the mismatch between electrical resistance and displacement. Annealing eliminates residual stress on the sensor, so the electrical resistance of the sensor increases and decreases in proportion to displacement. Additionally, the resistance is lowered in comparison to before annealing. The results of this study will be very useful for the fabrication of various devices that employ 3D-printed flexible sensor that have multiple degrees of freedom and are not limited by size and shape.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권5호
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• pp.174-182
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• 2020

최근 잉크젯 프린팅 기술을 이용한 인쇄전자 분야가 차세대 기술로서 각광받고 있으며, 복수의 프린트 헤드(head)로부터 다양한 잉크 형태의 소재를 정밀하게 출력하여 적층할 수 있는 3D 프린팅 기술에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 잉크젯 3D 프린팅 기술을 이용하여 광경화성 실리카 잉크와 PVP가 첨가된 나노 구리 잉크로 절연층과 전도층의 복합구조체를 제작하였다. 프린팅 구동 조건과 잉크의 유변학적 거동을 최적화하여 정밀한 광경화 실리카 절연층을 적층 제조하였으며, 절연층의 저항은 2.43 × 10¹³ Ω·cm의 값을 나타내었다. 광경화 실리카 절연층 위에는 액적 간격 제어를 통하여 나노 구리 전도층을 프린팅하였다. PVP 첨가 나노 구리 잉크의 소결은 IPL 광소결 공정을 이용하였으며, 어닐링 온도와 인가 전압 변화에 따른 전기적, 기계적 특성을 확인하였다. 100℃ 어닐링 온도와 700 V IPL 광소결 조건에서 PVP가 첨가된 나노 구리 전도층의 저항은 29 μΩ·cm으로 매우 낮으며, 광경화 실리카 절연층과의 접착력은 매우 우수한 것으로 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.375-382
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• 2019

본 연구에서는 개발된 프린팅 재료 및 장비를 사용하여 대상 구조물의 시공성을 파악하기 위하여 기초 성능평가 프린팅 실험을 수행하였다. 3D 프린팅 콘크리트 구조물의 시공성은 콘크리트 필라멘트 재료 특성, 시공 프로세스 및 구조물의 기하특성에 영향을 받는다. 따라서, 콘크리트 구조물의 적층하는 동안의 시공성을 파악하기 위한 실험변수로서 노즐 이동속도(=80 및 100mm/s), 토출 버킷의 스크류 분당회전속도 (RPM) 및 구조물 벽체 길이의 변장비(1.67 및 5.00)를 고려하였다. 실험변수에 따른 3D 콘크리트 구조물의 최대 적층 수 및 파괴 패턴을 토대로 시공성을 분석하였다. 본 연구에서, 80mm/s의 노즐 이동속도 및 1.67의 변장비가 3D 프린팅 시공성에 유리함을 나타낸다. 또한, 적층 시 구조물 하단부의 상대변위측정을 통해 구조물의 전도 파괴 과정을 분석하였다.

• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.283-287
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• 2022

신축성 스트레인 센서는 웨어러블 기기나 건강 모니터링과 같은 미래 응용 분야에 적용하기 위하여 개발되고 있는데, 센서의 신뢰성을 높이기 위해 안정성과 반복성이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 3D 프린팅을 통해 키리가미 패턴이 있는 고분자 구조를 제작하여 센서의 신축성과 히스테리시스를 개선하였다. 견고한 전도성 네트워크를 구현하기 위하여 그래핀과 탄소나노섬유를 혼합한 하이브리드 소재를 고분자 구조에 코팅하였다. 제작한 신축성 스트레인 센서는 32%의 스트레인에 대해 게이지팩터가 36을 보였으며, 1%부터 30%까지의 다양한 스트레인에 대해서 안정적인 저항 변화 응답을 나타냈다.