• 대한기계학회논문집A
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• 제41권2호
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• pp.103-109
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• 2017

AMM(Additive Metal Manufacturing)이라 호칭되는 3차원 금속 프린팅(metal 3-D printing) 공정은 금속분말(metal powder)을 적층 재료로 사용하여 기계적부품용 실형상 금속 파트(metallic parts)를 직접 조형하여 제조한다. 한편, 조형 파트형상의 STL모델에 존재하는 기하학적 오류들과 특징형상들의 특이성으로 인하여 조형 작업 중에 내부에 결함들이 포함된 실형상 파트가 조형될 가능성이 존재하게 되며 이로 인해 3차원 금속 프린팅 조형공정 자체의 신뢰성에 문제를 야기할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 조형작업 중 발생할 수 있는 결함들을 미리 진단, 분석하고 수정하기 위하여 첫째, 조형 전에 STL 형상모델의 진단분석을 통하여 결함요소를 사전에 탐지하고 둘째, 적층 단면내 조형 공구 경로상에 실제로 포함된 결함들을 분석하고 이를 수정하기 위한 조형 파트 진단 및 조형 공구 경로 검증 연구방법을 제시하였다. 또한 DED(direct energy deposition) 공정을 기준으로 2가지 STL 형상파트 사례들에 대하여 제시한 연구방법의 case study를 수행하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.21-21
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• 2018

다양한 소재(금속, 세라믹, 고분자 소재 등)들이 3차원 형상기반 적층제조법에 적용되고 있는데, 금속 소재를 이용하여 3D 프린팅 법으로 치과용 수복물을 제조하는 연구가 많이 보고되고 있다. 하지만, 티타늄 또는 티타늄 합금 분말을 이용하여 3D 프린팅 법으로 제작한 치과용 보철물에 관한연구 보고는 많지 않다. Kanazawa 등 (2014)은 Ti-6Al-4V 합금분말을 이용하여 SLM법으로 총의치 용 framework를 제작하여 주조법으로 제작한 것과 비교 평가하였고, Mangano 등(2013)은 Ti-6Al-4V 합금분말로 지름이 작은 일체형 (1-piece narrow-diameter) 임플란트를 SLS법으로 제작하여 16명의 환자에게 식립한 다음, 2년간 관찰하였고, Mangano 등 (2014)은 cone-beam computed tomography (CBCT) data를 3D이미지로 변환시켜 DLMS법으로 치근 형상의 임플란트를 제작하여 15명의 환자에게 식립한 다음, 1년간 관찰하였다. 또한 서울대학교 및 연세대학교 치과생체재료과학교실 (2016)에서는 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 시편과 기계 가공한 티타늄 시편의 물성을 비교하였다. 그러나 티타늄 합금 분말을 이용하여 3D 프린팅 법으로 제작한 치과용 보철물을 실제 임상에 적용하는 단계에서 기존 기계가공 방식으로 제작한 티타늄 보철물과 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 보철물의 물성과 표면특성을 다양하게 비교 평가하는 것이 필요하여 본 연구에서는 3D 프린팅 법으로 제작한 티타늄 시편과 기계 가공한 티타늄 시편의 물성특성과 표면특성을 비교하여 조사하였다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.346-351
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• 2018

금속 3D 프린팅 기술은 레이저 빔의 초점에 금속분말을 주입하는 방식에 따라 대표적으로 PBF(Powder Bed Fusion)방식과 DED(Direct Energy Deposition)방식으로 나뉜다. DED 방식은 금속 분말 도포와 동시에 레이저를 조사하여 3차원 구조물을 제작하는 금속 3D 프린팅 기술이고, PBF 방식은 일정 높이로 3차원 그래픽을 슬라이싱 한 후 한 층씩 금속 분말을 적층하여 레이저를 이용해 3차원 구조물을 제조하는 방식이다. DED 방식을 사용하면 레이저 클래딩, 금속 용접 등에는 강점을 가지지만 3D 형상을 제작할 경우 밀도가 낮아지는 문제점이 발생한다. DED 방식에서의 구조체 밀도 문제를 해결하기 위해 PBF 방식을 도입하면 상대적으로 밀도가 높은 3차원 구조물을 제작하는데 용이하다. 본 논문에서는 갈바노 스캐너와 광섬유로 전송되는 Nd:YAG 레이저 빔을 이용한 약 $30{\mu}m$ 크기의 스테인리스 강 분말을 이용하는 PBF 방식의 3차원 프린터를 제작하고, 이를 이용하여 얇은 금속 구조물을 제작하였다. 또한 레이저의 조사 횟수, 출력, 초점 크기, 스캐닝 속도에 따른 선폭의 최적조건을 찾았으며, 그 결과 최적 조건은 레이저 조사 횟수 2회, 출력 30 W, 초점 크기 $28.7{\mu}m$, 스캐닝 속도 200 mm/s에서 최소 선폭은 약 $85.3{\mu}m$로 측정되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권9호
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• pp.781-786
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• 2015

Recently, studies of 3D printing methods have been working in various applications. For example, the powder base method laminates the prints by using a binding or laser sintering method. However, the draw back of this method is that the post process is time consuming and does not allow for parts to be rapidly manufactured. The binding method requires the post process while the time required for the post process is longer than the manufacturing time. This paper proposes a UV curing binding method with an integrated piezo printing head system. The optimization of an arbitrary waveform generation for the control of a UV curable resin droplet was researched, in addition to developed optimized UV curing processes in multi nozzle ink jet heads.

• 치위생과학회지
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• 제15권2호
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• pp.196-201
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• 2015

본 연구에서는 최근 창조경제의 일환으로서 3차원 프린팅 기술의 개발이 눈에 띄게 발전함에 따라 치의학계 보철물 제작 기술에도 영향을 주고 있는 이 기술에 의해 제작된 3본 고정성 보철물의 임상적 허용 가능성을 변연 간격을 기준으로 가늠하여보고자 하였다. 3차원 프린팅 기술에 의해 제작된 보철물 평가와 관련한 연구가 부족함에 따라 본 연구 결과를 통해 해당 종사자들(치과의사, 치과위생과, 치과기공사)에게 참고자료를 제시하고자 하였다. 연구 결과들을 종합하여 보면 3차원 프린팅 기술에 의해 제작된 3본 고정성 보철물은 같은 증례를 대상으로 전통적인 제작방식에 의해 제작된 것보다 변연 간격이 우수하지 못하였다. 비록 몇몇 임상가들이 제시한 임상적 허용 수치 내에는 존재하였으나 기존의 제작 기술을 대신하기 위해서는 앞으로 많은 연구들을 통하여 기술의 발전이 이루어져야 할 것으로 생각된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.172-173
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• 2015

3D 프린터를 이용하면 짧은 시간에 복잡한 3차원 형상을 제작하는 것이 가능하며 적층하는 횟수를 조절하여 제작물의 크기와 모양, 두께를 쉽게 조절할 수 있다. 또한, 표면 열처리 기술을 적용하여 열로 표면을 처리하게 되면 매끄러운 표면 도출과 함께 외부 충격에 대한 내구성 및 접착력을 향상시킬 수 있다. 이러한 표면처리 기술은 촉각패턴과 표면과의 접착력의 제어가 가능하기 때문에 종이뿐만 아니라, 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 소재로 이루어진 표면에 적용이 가능하다. 따라서 본 연구에서 제안하는 3D 프린팅 기술과 표면 열처리 방식을 이용하면 기존의 점자 제작 방식을 개선할 수 있으며 기존 방법으로 표현하기 어려웠던 교과서 내에 삽입된 다양한 유물이나 동식물의 성장 과정 모델 등의 학습 자료를 입체적으로 만들 수 있다.

• 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.

• 한국정밀공학회지
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• 제33권4호
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• pp.279-286
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• 2016

To enhance the safety of nuclear reactors after the Fukushima accident, researchers are developing various types of accident tolerant fuel (ATF) to increase the coping time and reduce the generation of hydrogen by oxidation. Coated cladding, an ATF concept, can be a promising technology in view of its commercialization. We applied 3D printing technology to the fabrication of coated cladding as well as of coated pellets. Direct metal tooling (DMT) in 3D printing technologies can create a coated layer on the tubular cladding surface, which maintains stability during corrosion, creep, and wear in the reactor. A 3D laser coating apparatus was built, and parameter studies were carried out. To coat pellets with erbium using this apparatus, we undertook preliminary experiments involving metal pellets. The adhesion test showed that the coated layer can be maintained at near fracture strength.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.675-676
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• 2011