쾌속조형기술은 제품 설계나 기타 물체의 형상 데이터로부터 광경화성 수지, 금속 등 다양한 재료를 이용하여 수 시간 내에 실물 모형을 제작할 수 있는 기술이다. 쾌속조형기술은 주로 자동차나 제품의 모형제작에 주로 사용되어 왔다. 사이버메드에서는 인체에 대한 3차원 형상화 기술과 쾌속조형기술을 이용하여 개인별로 상이한 인체 골격에 대한 비교적 저렴한 비용으로 실물 모형을 제작할 수 있는 기술을 개발하여, 국내 및 일본의 병원에서 수술 계획 및 모형 수술에 직접 적용하고 있다. 이 논문은 쾌속 조형 기술, 인체의 3차원 형상화 기술의 개요와 그 동향, 그리고 이를 결합한 수술용 인체 골격모형의 제작 기술과 적용 사례에 대해서 기술하였다.
본 논문은 쾌속제작법을 이용한 임의형상을 가공하는 새로운 방법의 개념을 소개하고 있다. 본 시스템은 레이저 절단, 이송, 적층, 소결의 단계를 통하여 세라믹재료로 된 임의형상을 가공할 수 있다. 시스템을 구성하는 주요장비로는 레이저발생장치, X-Y테이블, 이송시스템, 그리고 전기로 등이 있다. 이 시스템을 사공하면 표면의 거칠기가 매끄러운 형상을 상대적으로 짧은 시간에 제작할 수 있는 장점이 있다. 또, 2차 공정을 거치지 않고, 바로 물체를 제작할 수 있어 효율성이 높다고 할 수 있다. 제작된 모형은 바로 조립되어 사용할 수 있기 때문에 응용분야가 다양하다.
최근 디지털 기술이 발달하면서 임플란트 식립 시 가이드 템플릿을 이용하는 컴퓨터 가이드 수술이 활발하게 이루어지고 있으며, 임플란트 보철시 구강스캐너를 이용하는 방법이 소개되고 있다. 가이드 템플릿의 제작방법은 크게 RP 제작 시스템과 벡터 밀링 시스템으로 나눌 수 있는데, 각각은 우수한 정확성에도 불구하고 임상적 적용에 있어 약간의 아쉬운 점을 보이고 있다. 이에 본 증례에서는 CBCT 및 구강스캐너로 획득한 디지털 영상을 이용하여 쾌속조형법으로 왁스재료의 작업모형을 제작하고 그 위에 교정용 레진으로 금속애관을 픽업해 내는 방법을 사용하여 임플란트 수술용 가이드 템플릿을 제작하여 수술에 사용하였으며, 임상적으로 임플란트 식립 및 최종보철물 제작 시 만족스러운 결과를 얻을 수 있어서 이를 보고하고자 한다.
본 논문은 쾌속제작법을 이용한 임의형상을 가공하는 새로운 방법의 개념을 소개하고 있다. 본 시스템은 레이저 절단, 이송. 적층, 소결의 단계를 통하여 세라믹재료로 된 임의형상을 가공할 수 있다. 시스템을 구성하는 주요장비로는 레이저 발생장치, X-Y테이블, 이송시스템, 그리고 전기로 등이 있다. 이 시스템을 사용하면 표면의 거칠기가 매끄러운 형상을 상대적으로 짧은 시간에 제작할 수 있는 장점이 있다. 또, 2차 공정을 거치지 않고, 바로 물체를 제작할 수 있어 효율성이 높다고 할 수 있다. 제작된 모형은 바로 조립되어 사용될 수 있기 때문에 응용분야가 다양하다.
쾌속조형(Rapid Prototyping)기술은 다양한 형태치 재료를 사용하여 초기모형을 제작할 수 있다. Stratasys사의 FDM은 플라스틱 재료로 조형물을 제작하는 대표적인 쾌속조형공정이다. 또한 FDM으로 제작된 부품들은 하중을 받는 구조용 재료로도 사용된다. FDM은 약 300$\mu$m 두께의 가는 필라멘트의 형태의 일정한 방향으로 재료를 적층하므로, FDM으로 제작된 부품들은 이방성 재료의 성질을 나타낸다. 본 연구에서는 FDM 부품의 인장강도를 예측하기 위한 해석방법을 제시하고자 한다. 복합재를 위한 Classical Lamination Theory를 사용하여 컴퓨터 코드를 작성하였다. FDM 제품의 파괴를 예측하기 위하여 계산펀드에 Tsai-Wu failure criterion 이론을 도입하였다. 해석방법에 의해 예상되는 인장강도와 실제 실험으로 얼은 수치를 비교하였다. 예상치가 측정치에 근사한 값을 보이므로 본 계산식의 타당성이 입증되었다. 덧붙여서 FDM의 강도계산과 설계규칙이 웹기반의 제안서비스(FDMAS)에서 제공된다.
Rapid prototyping is one of the most important technology for 21th century industry. To overcome the limitation of the material and function, Functional Prototype Development(FPD) concept is newly proposed. Wide function is necessary such as mechanical, optical, chemical and electrical property in order to solve broad requirements of the industry. The process of FPD has more than two conventional processes based on fusion technology and the FPD system is integrated with the interdisciplinary, interfacing and intelligent concepts. This paper shows some representative achievements such as optic coloring prototypes, electric multi layer printed circuit broad(MLB) and MEMS using electrostrictive polymer. Finally, we confirmed that FPD has a great possibility which can be applied in broad industry and will be a powerful tool in near future.
Funtional metal prototypes are often required in numerous industrial applications. These components are typically needed in the early stage of a project to determine form, fit and function. Recent R/P(Rapid Prototyping) part are made of soft materials such as plastics, wax, paper, these master models cannot be employed durable test in real harsh working environment. Parts by direct metal rapid tooling method, such as laser sintering, by now are hard to get net shape, pores of the green parts of powder casting method must be infiltrated to get proper strength as tool, and new type of 3D direct tooling system combining fabrication welding arc and cutting process is reported by song etc. But a system which can build directly 3D parts of high performance functional material as metal part would need long period of system development, massive investment and other serious obstacles, such as patent. In this paper, through the rapid tooling process as silicon rubber molding using R/P master model, and fabricate wax pattern in that silicon rubber mold using vacuum casting method, then we tranlsated the wax patterns to numerous metal prototypes by new investment casting process combined conventional investment casting with rapid pototyping & rapid tooling process. with this wax-injection-mold-free investment casting, we developed new investment casting process of fabricating numerous functional metal prototypes from one master model, combined 3-D CAD, R/P and conventional investment casting and tried to expect net shape measuring total dimension shrinkage from R/P part to metal part.
구강 스캐너와 CAD/CAM 기술로 인해 컴퓨터로 제작하는 방식이 활발히 보급된 고정식 보철 증례와는 달리, 의치를 디지털 방식으로 제작하는 데에는 아직 한계가 많다. 촉각을 느낄 수 있는 입력 장비와 전자 서베잉의 개념, 그리고 쾌속 조형법의 적용으로 인해 국소의치를 디지털로 제작할 수 있는 솔루션이 최근 소개되고 있다. 본 증례보고에서는 이러한 국소의치의 디지털 솔루션을 이용하여 총 다섯 명의 환자에서 서베이드 금관 및 국소의치를 제작하였다. 인상 과정상의 문제로 모형과 실제 치아 사이의 형태적 차이가 있었던 경우를 제외하고는 국소의치의 적합도는 우수했으며, 장착 후 안정성과 착탈 시의 유지력 또한 임상에서 적용하는 데에 문제가 없었다.
Shape reconstruction is considered as a new technology to be useful and important in many areas such as RPD (Rapid Product Development) and reverse engineering, compared with the conventional design and manufacturing. In shape reconstruction, it becomes possible to reconstruct objects not by their measured shape data but those data extracted from the original shape. The goal of this research is to realize 3D shape construction by showing a possible way to analyze the input image data and reconstruct that original shape. The main 2 steps of the reconstructing process are getting cross-section data from image processing and linking loops between one slice and the next one. And the reconstructed object in this way is compared with the other object using a laser scanner and modelled by an commercial software.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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