• 한국기계가공학회지
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• 제19권3호
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• pp.1-7
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• 2020

Fused filament fabrication (FFF) is a process extruding and stacking materials. PLA materials are one of the most frequently used materials for FFF method of 3D printing. Polylactic acid (PLA)-based materials are among the most widely used materials for FFF-based three-dimensional (3D) printing. PLA is an eco-friendly material made using starch extracted from corn, as opposed to plastic made using conventional petroleum resin; PLA-based materials are used in various fields, such as packaging, aerospace, and medicines. However, it is important to analyze the mechanical properties of theses materials, such as elastic strength, before using them as structural materials. In this study, the reliability of PLA-based materials is assessed through an analysis of the changes in the linear elasticity of these materials under thermal degradation by applying a hyperelastic analytical model.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.627-634
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• 2020

본 연구는 기존의 납을 대신해 친환경 물질인 황산바륨과 3D 프린터 소재인 PLA 필라멘트를 혼합하여 형태학적 구현을 위한 차폐체를 개발하고자 하였다. 환경 물질인 황산바륨 분말 가루와 3D프린터 소재인 PLA 필라멘트를 사용하였으며, 황산바륨 분말 가루와 PLA를 혼합하기 위하여 압출기로 융합 후 3D 프린터로 차폐체를 제작하였다. 황산바륨 파우더 분말 가루와 PLA 필라멘트 혼합비율을 확인하기 위해 혼합입도를 분석하였으며, 혼합된 차폐체의 차폐능을 확인하기 위해 황산바륨 함유량에 따른 두께별 흡수선량을 구하여 선량을 평가한 후 차폐능을 분석했다.황산바륨 분말 입자와 PLA 필라멘트 혼합 입도 평가 시 외관상과 주사전자현미경 관찰사진에서 함유량이 30%일 때 가장 적정비율로 혼합된 것을 확인하였다. 황산바륨 함유량에 따른 두께별 흡수선량 결과에서 함유량이 0%일 때와 각 % 별 함유량을 비교했을 때 두께 0.5 cm에서 흡수선량의 차이가 가장 크게 나타났으며, 바륨함유량이 30%일 때 두께 3 cm에서 가장 낮은 선량값을 나타냈다. 또한 바륨함유량이 30%를 기점으로 함유량이 증가할수록 흡수 선량값은 다시 높아지는 결과가 나타났다. 기존의 납 대신 친환경 물질인 황산바륨을 필라멘트 소재인 PLA와 혼합하여 형태학적인 차폐체를 만들 수 있었다. 혼합물에 대한 바륨의 혼합비율은 30%가 가장 적절하며, 본 연구를 토대로 진단 방사선 분야 내 3D 프린터를 이용한 형태학적 차폐체 구현을 위한 기초 자료로 사용될 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.107-113
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• 2018

본 연구에서는 대표적인 친환경 소재인 바이오복합재료(bio-composite)를 이용한 3D 프린터 필라멘트를 제작하였다. 바이오복합재료의 제조를 위해 매트릭스로는 생분해성 고분자인 poly lactic acid (PLA)를 그리고 충전제로는 대나무 분말(Bamboo flour)을 사용하였다. 대나무는 담양에서 생산되는 왕대, 솜대, 죽순대를 이용하였으며, 대나무 분말과 PLA의 혼합비율은 중량기준 10/90, 20/80, 30/70으로 설정하였다. 3개 죽종으로 제조한 대나무/PLA 바이오복합재료의 기본물성 평가를 위해 인장강도를 비교하였다. 그 결과, 왕대 분말/PLA의 비율이 10/90일 때의 인장강도가 7.12 MPa로 가장 높게 나타남으로써 3D 프린터 필라멘트 제작용 대나무/PLA 바이오복합재료로 가장 적합한 것으로 판단되었으며, 현미경 관찰 결과, 죽분의 함량을 더욱 낮춘 필라멘트를 제작할 필요성이 있다고 판단된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.81-89
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• 2021

최근 건축물의 디자인이 정형에서 벗어나서 창의적인 형태를 갖는 비정형 건축물로 변하는 추세이며, 이에 따른 건설기술의 척도가 비정형 건축물의 건축 설계, 시공 등으로 바뀌고 있다. 3D 프린팅 기술 중 하나인 FDM 적층방식을 이용하여 다양한 형태의 비정형 거푸집을 기존 거푸집에 비하여 저렴하고 빠르게 제작할 수 있으며, 인력문제 등을 해소할 수 있을 것으로 보인다. 3D 프린터를 이용하여 PLA 필라멘트 비탈형 거푸집을 원기둥형과 직육면체 형태로 제작하여 재령 28일의 기준을 통한 압축파괴 실험과 변형정도, 재사용성 여부 등을 검토하여 PLA 필라멘트 거푸집에 대한 사용성을 검증하였다. 추가적으로 실험체의 크기를 다르게 하여 크기에 따른 실험도 진행하였다. 실험결과 필라멘트 거푸집 자체가 약3~4MPa의 강도를 갖는 것으로 확인되었으며, 기존 선행연구와 실험을 통한 데이터를 검토한 결과 Infill 60% 이상으로 사용해야 적절하며, 강도적인 측면에서도 유리한 것으로 확인되었다. 필라멘트 거푸집의 절단, 탈형 결과 표면이 매우 깨끗하고 손상이 없어 재사용도 가능할 것으로 기대된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.697-704
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• 2021

3D 프린팅 FDM방식의 재료인 필라멘트 중 차폐성능을 지닌 필라멘트는 국내에 판매되지 않고 있으며 관련 연구도 미비하다. 이에 본 연구는 금속 입자가 함유된 필라멘트의 물성과 방사선의 차폐능력을 평가하여 3D 프린트를 이용한 방사선 차폐체 개발의 기초자료를 제공하고자 한다. 금속입자 강화재가 함유된 금속 필라멘트 5가지를 선정 후 ASTM의 평가방법을 이용하여 인장강도, 밀도, XRD, 무게측정 등 물성을 평가하고 방사선 차폐능력을 알아보기 위하여 한국산업표준의 방호용구류 시험방법에 따라서 방사선 차폐율을 구하였다. 인장강도는 PLA + SS가 가장 높았고 ABS + W가 가장 낮았으며 밀도는 ABS + W 가 3.13 g/cm3으로 가장 높게 나타났다. XRD결과 시편의 표면의 입자의 XRD peak 패턴이 각 입자 강화재 분말 금속의 패턴과 일치함을 확인 할 수 있어 프린트된 시편이 분말금속이 함유 되었음을 확인하였다. 3D 프린트 복합 필라멘트별 차폐효과는 ABS + W, ABS + Bi, PLA + SS, PLA + Cu, PLA + Al의 순서로 실효원자번호와 밀도에 비례하여 차폐율이 높게 나타났다. 본 연구에서는 강화재로 금속 분말이 함유된 금속입자 복합 필라멘트는 방사선의 차폐능력을 가지는 것이 확인되었으며 향후 방사선 차폐용 필라멘트의 사용가능성을 확인하였다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 2000년도 봄 한국섬유공학회 학술발표회 논문집(Proceedings of the Korean Textile Conference)
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• pp.105-108
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• 2000

• 청정기술
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• 제15권4호
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• pp.245-252
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• 2009

Poly(lactic acid) (PLA) 용융방사공정의 속도, 직경, 온도, 인장응력 분포를 구하기 위해 수치모사를 실시하였다. 유한차분법을 이용하여 반지름 방향으로의 온도분포곡선을 구하였다. 방사속도 1 km/min에서 5 km/min까지 방사속도에 따른 PLA 방사공정의 변화와 poly(ethylene terephthalate) (PET)와의 거동을 비교해 보았고, 방사공정변수가 섬유 중심부와 표면과의 온도차에 미치는 영향을 살펴보았다. PLA는 용융온도가 PET에 비해 낮음에도 불구하고 동일 방사조건에서 더딘 냉각속도를 보였고 방사거리에 따른 방사속도의 증가도 PET가 더 빠른 양상을 나타내었다. PLA의 섬유중심부와 섬유표면과의 온도차는 약 4.6 K에 이르렀는데, 이는 PET의 10.4 K에 비하여 낮은 값이다. PLA 섬유중심부와 표면과의 온도차는 냉각풍속도와 방사온도가 증가할수록 증가하였고, 냉각풍 온도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다.

• Composites Research
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• 제36권6호
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• pp.448-453
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• 2023

본 논문은 유기농 대두피와 폴리락틱산(PLA)을 혼합하여 지속 가능한 3D 프린팅 필라멘트 개발을 목표로 한다. 이를 위해, 다양한 입자 크기와 혼합 비율, 혼합 조건에 따른 필라멘트를 제작하였으며, 제작된 필라멘트의 물리적 및 기계적 특성을 측정하였다. 결과는 대두피 분말 입자가 작을수록 그리고 특정 혼합 비율이 필라멘트의 품질을 향상시키면서 PLA의 특성을 유지하는 것으로 나타났다. 이 연구는 유기농 대두피를 이용히여 환경 친화적인 3D 프린팅 필라멘트 개발이 가능함을 보여주는 것으로, 상업적 활용을 위한 기초 데이터를 제공한다는 측면에서 의의를 가진다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제52권3호
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• pp.205-220
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• 2024

Various polylactic acid (PLA) blends were reinforced with untreated or silane-treated micro-sized cellulose fiber (MCF), successfully prepared as 3D printing filaments and then printed using a fused filament fabrication (FFF) 3D printer. In this study, we focused on developing 3D-printed MCF/PLA composites through silane treatment of MCF and investigating the effect of silane treatment on the various properties of FFF 3D-printed composites. Fourier transform infrared spectra confirmed the increase in hydrophobic properties of silane-treated MCF by showing the new absorption peaks at 1,100 cm^-1, 1,030 cm^-1, and 815 cm^-1 representing C-NH₂, Si-O-Si, and Si-CH₂ bonds, respectively. In scanning electron microscope images of silane-treated MCF filled PLA composites, the improved interfacial adhesion between MCF and PLA matrix was observed. The mechanical properties of the 3D-printed MCF/PLA composites with silane-treated MCF were improved compared to those of the 3D-printed MCF/PLA composites with untreated MCF. In particular, the highest tensile and flexural modulus values were observed for S-MCF10 (5,784.77 MPa) and S-MCF5 (2,441.67 MPa), respectively. The thermal stability of silane-treated MCF was enhanced by delaying the initial thermal decomposition temperature compared to untreated MCF. The thermal decomposition temperature difference at T₉₅ was around 26℃. This study suggests that the effect of silane treatment on the 3D-printed MCF/PLA composites is effective and promising.

• 한국염색가공학회지
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• 제34권3호
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• pp.197-206
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• 2022

The purpose of this study was to confirm the optimal spinning conditions for PLA (Polylactic acid) as a fiber forming polymer. According to the melt spinning test results of PLA, the optimal spinning temperature was 258℃. However, it needs to note that relatively high pack pressure was required for spinning at 258℃. At an elevated temperature, 262℃, mono filament was broken easily due to hydrolysis of PLA at a higher temperature. In case of fiber strength, it was confirmed that the draw ratios of 2.7 to 3.3 were optimal for maximum strength of melt spun PLA. Above the draw ratio, 3.3, the strength of the PLA fibers was lowered. It was presumed that cleavage of the PLA polymer chain over maximum elongation. The heat setting temperature of GR (Godet roller) showed that the maximum strength of the PLA fibers was revealed around 100℃. The degree of crystallinity and the strength of the PLA fibers were decreased above 100℃. The optimal take-up speed (Spinning speed) was around 4,000m/min. Thermal analysis of PLA showed 170℃ and 57℃ as Tm (melting temperature) and Tg (glass transition temperature), respectively.