본 연구에서는 초음파 처리가 fused deposition modeling 방식으로 젤리를 3D 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 연구하였다. 젤리 제형은 젤라틴 16 wt%, 설탕 40 wt%, 그리고 구연산 1 wt%이었다. 젤라틴 제형(1,300 g)을 초음파 처리(700 W, 30 분)한 후 25 ℃에서 젤리 제형의 유변학적 특성을 측정하였고, 제형으로부 터 형성된 젤의 젤 강도를 측정하였다. 젤리 제형의 프린팅 필요요건은 G’, tan δ, yield stress (τ0), phase angle (δ), flow consistency (k), relaxation exponent (n), 그리고 gel strength로 나타내었고, 각각의 값은 5410.13 Pa, 0.09, 283.09 Pa, 5.04°, 4615.61, 0.046, 그리고 17.25 N였다. 초음파 처리는 G’과 k를 각각 8634.03 Pa와 7421.97로 증가시켰고, tan δ, δ, n, 그리고 젤 강도를 각각 0.044, 2.50°, 0.025, 그리고 16.96 N으로 감소시켰다. 이로써 초음파 처리가 젤리 3D 프린팅의 소재 필요 요건 중 fidelity, solidarity, 그리고 extrudability에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 3D 프린팅에 적합하지 않은 젤리 제형을 초음파 처리하였을 때, G’과 k값이 각각 6569.24 Pa, 4656.41로 증가하여 3D 프린팅에 적합한 소재 필요요건 범위를 만족시키는 것을 알 수 있었다. 또한 tan δ, δ, 그리고 n값은 각각 0.04, 2.05°, 그리고 8.37 N으로 감소하여 3D 프린팅 필요요건에서 벗어난 결과를 나타냈지만 각각의 필요요건 값에 근 접하는 경향으로 변화함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 초음파 처리가 젤리를 3D 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요요건에 미치는 영향을 확인할 수 있었고, 이로써 초음파 처리가 젤리를 3D 프린팅 하기 위한 소재의 물 성 조절 방법으로서 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

젤리 제형에 대한 소르비톨의 첨가가 젤리를 fused deposition modeling 방식으로 3D 프린팅 하기 위해 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 연구하였다. 연구에 사용된 젤리 제형은 젤라틴(10 wt%), 펙틴(7 wt%), 설탕 또는 소르비톨(30 wt%), 그리고 구연산(1 wt%)이었다. 제형의 유변학적 특성은 cup & bob geometry를 장착한 레오미터를 이용하여 25 ℃에서 frequency sweep test (0.1-100 rad/s)와 strain sweep test (0.1-100%)를 수행하여 측정하였고, gel strength는 cylinder measuring probe (p/0.5HS)가 장착된 texture analyzer를 이용하여 측정하였다. 소르비톨이 첨가된 소 재의 유변학적 특성과 gel strength는 기존의 설탕이 첨가된 소재(tan δ: 0.67, phase angle: 33.96, n: 0.40, gel strength: 5.91 N)와 비교하였을 때 tan δ, phase angle, flow behavior index (n), 그리고 gel strength가 각각 0.49, 26.02°, 0.28, 그 리고 1.92 N으로 감소하여 설탕을 대신한 소르비톨의 첨가가 젤리 3D 프린팅의 소재 필요 요건 중 fidelity, solidarity, extrudability, 그리고 gel strength에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 소재 필요요건에서 벗어난 제형(젤라틴(10 wt%), 펙틴(5 wt%), 설탕(30 wt%), 그리고 구연산(1 wt%))에 소르비톨을 첨가하였을 때 tan δ, phase angle, n, 그리고 gel strength가 각각 0.43, 23.08, 0.24, 그리고 1.08 N으로 감소하여 소르비톨의 첨가가 소재 필요요건에 벗어난 제형 을 소재 필요요건에 만족 시키는 방향으로 변화 시킴을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 젤리 제형에 대한 소르비톨의 첨가를 이용한 소재 물성 조절 방법이 젤리를 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 확인할 수 있었고, 소르비톨 첨가가 젤리의 3D 프린팅에 사용되는 소재의 물성 조절 방법으로 사용될 수 있음을 확인할 수 있 었다.

FDM 3D printing structures have rough surfaces and require post-treatment to improve the properties. Fumigation is a representative technique for removing surface unevenness. Surface treatment by fumigation proceeds by dissolving the surface of the protruding structure using a vaporized solvent. In this study, 3D printed PVB outputs are surface-treated with ethyl-alcohol fumigation. As the fumigation time increases, the surface flattens as ethanol dissolves the mountains on the surface of PVB and the surface valleys are filled with dissolved PVB. Through the fumigation process, the mechanical strength tends to decrease, and deformation rate increases. Ethanol vapor permeates into PVB, widening the distance between chains and resulting in weak bonding strength between chains. In order to confirm the effect of fumigation only, an annealing process is performed at 80 oC for 1, 5, 10, 30, and 50 minutes and the results of the fumigation are compared.

Sand casting 3D printing uses a binder jetting method to produce a mold having complicated shape by spraying a binder on sand coated with activator. Appropriate heat treatment process in sand mold fabrication can increase the degree of polymerization to improve flexural strength. However, long heat treatment of over 24 hours decreases flexural strength and reliability due to chemical bond decomposition through thermal degradation. The main role of the activator is to control the reaction rate between the polymer chains. As a result, when the activator composition is increased from 0.15 wt% to 0.25 wt%, the flexural strength is increased by 218 N/cm2. However, excess activator (0.40 wt%) has been shown to decrease reliability without increasing flexural strength. The main role of the binder is to control the flexural strength of the specimen. As the binder composition is increased from 2.00 wt% to 4.00 wt%, the flexural strength increases to about 255 N/cm2, indicating the maximum flexural strength increase. Finally, the reliability of the flexural strength of the fabricated specimens is evaluated by a Weibull plot. Weibull modulus calculations are used to evaluate the flexural strength reliability of the specimens, and maximum reliability value of 11.7 is obtained at 0.20 wt% activator composition. Therefore, it is confirmed that this composition has maximum flexural strength reliability.

In the development of advanced ceramic tools, material improvements and design freedom are critical in improving tool performance. However, in the die press molding method, many factors limit tool design and make it difficult to develop innovative advanced tools. Ceramic 3D printing facilitates the production of prototype samples for advanced tool development and the creation of complex tooling products. Furthermore, it is possible to respond to mass production requirements by reflecting the needs of the tool industry, which can be characterized by small quantities of various products. However, many problems remain in ensuring the reliability of ceramic tools for industrial use. In this study, alumina inserts, a representative ceramic tool, was manufactured using the digital light process (DLP), a 3D printing method. Alumina inserts prepared by 3D printing are pressurelessly sintered under the same conditions as coupon-type specimens prepared by press molding. After sintering, a hot isostatic pressing (HIP) treatment is performed to investigate the effects of relative density and microstructure changes on hardness and fracture toughness. Alumina inserts prepared by 3D printing show lower relative densities than coupon specimens prepared by powder molding but indicate similar hardness and higher fracture toughness values.

When 3D printing is used practically at construction sites, there is a serious lack of studies on the conflict with construction-related laws and expected operational problems. Accordingly, the purpose of this study is to present obstacles and directions for improvement in construction-related laws (Building Act, Construction Technology Promotion Act, Housing Act, Construction Machinery Management Act, etc.) for practical operation of 3D printing. The important results are as follows. Amending existing construction-related laws for 3D printing is irrational and inefficient in terms of structure and material. This study proposed a method of satisfying performance required by laws or standards based on the performance design method presented in existing laws and systems through structure and material performance certification procedure. In addition, inclusion of 3D printing equipment in the Construction Machinery Management Act results in various restrictions such as equipment inspection and certification of machine parts. As such restrictions can block vitalization of 3D printing, a long-term and step-wise approach was suggested.

3D 프린팅의 적층제조를 위한 시멘트 모르타르의 이용은 시멘트의 유동 특성을 개질하기 위한 시멘트 혼화용 폴리 머의 혼입이 필수적이다. 시멘트 모르타르는 점성이 높고 수축이 크기 때문에 적층제조를 위해서는 유동성, 경화속도, 시공성 및 적층특성의 개선이 필요하다. 시멘트 혼화용 폴리머 디스퍼젼을 혼입한 시멘트 모르타르는 시멘트 수화물과 공극 사이에 폴 리머 필름이 상호 형성되어 인장강도와 취성이 개선되며 우수한 접착성, 기밀성, 내약품성을 보인다. 최근, 사용편리성이 우수한 Ethylene-vinyl acetate 재유화형 분말수지가 널리 사용된다. 하지만 화재와 같은 고온에서는 재유화형 분말수지를 혼입한 경우에 는 성능저하가 더 크다. 재유화형 분말수지가 시멘트 수화물과 공극에 폴리머 필름을 형성하고 충전하지만 고온에 의해 열분해 되기 때문이다. 본 연구에서는 3D 프린팅의 적층제조를 위해 내열성이 개선된 Ethylene-vinyl chloride 재유화형 분말수지의 혼입률을 달리하여 고온에서의 특성과 열분해에 따른 공극특성을 검토하였다. 연구결과, EVCL 재유화형 분말수지를 혼입한 경우 고온에서 약간의 성능개선을 보였지만 열분해하여 공극률이 커지며, 밀도, 강도가 감소한다. 따라서, 사용조건에 적합한 배합조절 등이 필요하다.

In this study, a process is developed for 3D printing with alumina (Al2O3). First, a photocurable slurry made from nanoparticle Al2O3 powder is mixed with hexanediol diacrylate binder and phenylbis(2,4,6- trimethylbenzoyl) phosphine oxide photoinitiator. The optimum solid content of Al2O3 is determined by measuring the rheological properties of the slurry. Then, green bodies of Al2O3 with different photoinitiator contents and UV exposure times are fabricated with a digital light processing (DLP) 3D printer. The dimensional accuracy of the printed Al2O3 green bodies and the number of defects are evaluated by carefully measuring the samples and imaging them with a scanning electron microscope. The optimum photoinitiator content and exposure time are 0.5 wt% and 0.8 s, respectively. These results show that Al2O3 products of various sizes and shapes can be fabricated by DLP 3D printing.

This study examines the role of the nano- and micro-particle ratio in dispersion stability and mechanical properties of composite resins for SLA(stereolithography) 3D printing technology. VTES(vinyltriethoxysilane)-coated ZrO2 ceramic particles with different nano- and micro-particle ratios are prepared by a hydrolysis and condensation reaction and then dispersed in commercial photopolymer (High-temp) based on interpenetrating networks(IPNs). The coating characteristics of VTES-coated ZrO2 particles are observed by FE-TEM and FT-IR. The rheological properties of VTEScoated ZrO2/High-temp composite solution with different particle ratios are investigated by rheometer, and the dispersion properties of the composite solution are confirmed by relaxation NMR and Turbiscan. The mechanical properties of 3Dprinted objects are measured by a tensile test and nanoindenter. To investigate the aggregation and dispersion properties of VTES-coated ZrO2 ceramic particles with different particle ratios, we observe the cross-sectional images of 3D printed objects using FE-SEM. The 3D printed objects of the composite solution with nano-particles of 80 % demonstrate improved mechanical characteristics.

Three-dimensional(3D) printing is a process for producing complex-shaped 3D objects by repeatedly stacking thin layers according to digital information designed in 3D structures. 3D printing can be classified based on the method and material of additive manufacturing process. Among the various 3D printing methods, digital light processing is an additive manufacturing technique which can fabricate complex 3D structures with high accuracy. Recently, there have been many efforts to use ceramic material for an additive manufacturing process. Generally, ceramic material shows low processability due to its high hardness and strength. The introduction of additive manufacturing techniques into the fabrication of ceramics will improve the low processability and enable the fabrication of complex shapes and parts. In this study, we synthesize silica composite material that can be applied to digital light processing. The rheological and photopolymeric properties of the synthesized silica composite are investigated in detail. 3D objects are also successfully produced using the silica composite and digital light processing.

3D 프린팅은 혁신적인 제조 및 창작의 도구이 지만 저작권 및 특허권의 침해를 위한 불법의 도구로도 사용될 수 있다. 특히 3D 프린팅은 온라인으로 전 세계에 즉각적으로 전달될 수 있는 디자인 파일을 필수불가결한 요소로 하므로 3D 프린팅으로 인하여 발생하는 저작권 및 특허권의 침해의 위험은 중대하다. 디자인 파일은 시각적 표현인 삼차원형상을 보 호범위로 하는 저작물로서의 지위를 가질 수 있으므로 이러한 디자인 파일의 작성⋅복제⋅전송과 디자인 파일을 이용하여 3D 프린팅하는 행위는 저작권을 침해하게 된다. 반면, 특허법상 디자인 파일은 물건의 발명에서의 물건의 개념에 포함되지 않고 간접침해에서의 전용품으로서의 지위는 불명확하며 디자인 파일 자체를 특허로 청구하여 특허 등록을 받을 수도 없다. 따라서, 삼차원형상을 보호범위로 하는 저작물에 대한 저작권자는 삼차원형상을 나타내는 디자인 파일의 작성⋅복제⋅전송자에게 책임을 물을 수 있는 반면, 물건의 발명에 대한 특허권자는 특허 물품을 나타내는 디자인 파일의 작성⋅복제⋅전송자에게 특허권 침해의 책임을 묻기 어렵다. 이러한 결론은 3D 프린팅 온라인서비스제공자가 특허물품을 나타내는 디자인 파일을 삭제⋅차단할 작위의무가 인정되기 어려운 주요한 원인이 된다. 3D 프린팅 기술이 보다 발전하고 활용도가 높아진 근 미래의 시점을 전제로한 입법론으로서 저작권의 보호를 받는 삼차원형상을 나타내는 디자인 파일의 작성⋅유통 행위의 불법성을 보다 명확히 하고 저작권법 제30조의 단서에서의 “공중의 사용에 제공하기 위하여 설치된 복사기기에 의한 복제”에서의 ‘복사기기’에 3D 프린터가 포함됨을 명확히 규정하는 것이 바람직하다. 3D 프린팅에 의한 특허권의 침해로부터 권리자를 실효적으로 보호하기 위한 방법으로 디자인 파일을 유형물에 고정하는 행위로서의 ‘복제’와 디자인 파일을 공중의 구성원이 접근할 수 있도록 이용에 제공하는 행위로서의 ‘전송’을 간접침해에 포섭하는 것이 바람직하다. 그리고 디자인 파일에 특허권의 실질적 효력이 미치게 하였다면 온라인 서비스제공자가 어떠한 의무를 다한 경우에 책임을 면하게 되는지를 구체적으로 규정하여 예측 가능성을 높일 필요가 있다. 한편, 창작자에 대한 보상과 공중의 이익의 균형의 관점에서 디자인 파일의 작성 및 디자인 파일의 유통 행위의 위법성을 명확히 인정하여 저작권 및 특허권의 실효 적 보호를 확보였다면, 사적⋅비경제적 목적의 디자인 파일의 복제⋅전송 및 실시 행위에 대해 저작권 및 특허권의 효력이 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다. 마지막으로, 3D 프린팅과 관련된 저작권과 특허권에 대한 쟁점을 통합적으로 다루면서 사회 변화에 따라 창작자의 독점권과 공중의 이용권 간의 균형을 보다 유연하게 조정하기 위하여 이와 관련한 특별법을 제정하는 것을 고려해볼 수 있을 것이다.

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.

Additive manufacturing by electron beam melting is an affordable process for fabricating near net shaped parts of titanium and its alloys. 3D additive-manufactured parts have various kinds of voids, lack of fusion, etc., and they may affect crack initiation and propagation. Post process is necessary to eliminate or minimize these defects. Hot isostatic pressing (HIP) is the main method, which is expensive. The objective of this paper is to achieve an optimum and simple post heat treatment process without the HIP process. Various post heat treatments are conducted for the 3Dprinted Ti-6Al-4V specimen below and above the beta transus temperature (996oC). The as-fabricated EBM Ti-6Al-4V alloy has an α‘-martensite structure and transforms into the α+β duplex phase during the post heat treatment. The fatigue strength of the as-fabricated specimen is 400 MPa. The post heat treatment at 1000oC/30 min/AC increases the fatigue strength to 420 MPa. By post heat treatment, the interior pore size and the pore volume fraction are reduced and this can increase the fatigue limit.

목적 : 본 연구에서는 체계적 고찰을 통해 3D 프린팅 기술을 상지보조기 제작에 적용한 사례에 대해 알아 보고, 향후 작업치료사가 임상현장에서 상지보조기 제작에 3D 프린팅 기술을 적용할 때 필요한 정보를 정리하여 임상적용에 유용한 기초자료를 제시하고자 한다. 연구방법 : 2013년부터 2017년까지의 최근 5년간의 논문을 전자 데이터베이스 RISS, KISS, Scopus, PubMed와 Google Scholar를 사용하여 검색하였다. 검색 키워드로는 “3D Printing AND Orthosis OR Splint OR Brace”을 사용하였다. 검색된 논문은 2차 분류를 거쳐 최종적으로 16개의 논문을 선정하였으며 이를 분석하고 고찰하였다. 결과 : 분석대상 논문의 약 80%가 단일대상 실험연구 및 사례연구로 질적수준은 낮은 편이었다. 제작자의 전공을 분석한 결과, 크게 4가지 계열로 구분됐으며, 그 중에서 공학계열이 가장 많았다. 다음으로는 보건계열이 많았으며, 작업치료전공자는 2명이었다. 제작된 상지보조기의 종류는 6가지였으며, 그 중에서 코크 업 보조기와 손가락 보조기가 가장 많이 제작되었다. 제작에 가장 많이 사용된 소재는 플라스틱 소재중 하나인 ABS수지였다. 분석된 논문에서 사용된 제조공법은 총 4가지가 있었으며, 가장 많이 사용된 제조공법은 FDM방식이다. 상지보조기 제작을 위한 상지 측정방법으로는 3D 스캐너가 가장 많이 사용되었다. 결론 : 이번 연구를 통하여 3D 프린팅 기술을 적용한 상지보조기 제작방법에 대해 알 수 있었다. 이를 근거로 작업치료사의 업무범위 중 한가지인 상지보조기 제작에 3D 프린팅 기술을 적용할 수 있는 기초근거를 제공하고, 추후 연구에 대한 방향성을 제시하고자 하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 작업치료분야에서 3D 프린팅 기술을 적용한 상지보조기 개발 및 연구가 더욱 활발하게 이루어질 것으로 기대한다.