• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.270-276
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• 2020

3D 프린팅은 고분자, 세라믹, 금속 등 다양한 소재를 대상으로 복합적인 형상을 한 번의 공정으로 제작할 수 있는 적층 기반 제작 기술이다. 최근의 3D 프린팅 기술은 프린팅 속도의 향상과 적용 가능 소재의 지속적인 개발에 의해 양산형 제품 생산이 가능한 수준으로 발전하였다. 본 연구에서는 레이저를 활용한 3D 프린팅 기술을 적용하여 철도 차량용 공기 압축기에 쓰이는 열교환기 제작을 진행하였다. 먼저 3D 프린팅에 적합한 형상으로 경량화 및 컴팩트화를 주안점으로 열교환기의 최적 설계를 진행하였다. 그로부터 도출된 설계안을 기반으로 SLM 기법을 적용하여 AlSi10Mg 합금 소재로 열교환기 시작품을 제작하였다. 다음으로, 제작된 시작품을 기존 공기 압축기에 부착하여, 압축공기의 열교환 성능을 시험하였다. 3D 프린팅 시작품의 시험 결과는 기존 열교환기 대비하여 저압부와 고압부에서 열교환 성능은 각각 약 80% 및 85% 수준을 보였다, 하지만 외부 냉각공기 조건을 기존 열교환기와 유사한 조건으로 가정하였을 때 𝓔-NTU 법을 활용하여 계산한 열전달량은 기존 열교환기 대비하여 유사한 성능을 보여 주었다. 결과적으로, 3D 프린팅 제작 열교환기의 성능 효과 및 경량화 등의 장점을 확인할 수 있었다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권3호
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• pp.603-609
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• 2013

In this paper, we describe the analysis of inkjet-printed silver (Ag) patterns on epoxy-coated substrates according to several reliability evaluation test method guidelines for conventional printed circuit boards (PCB). To prepare patterns for the reliability analysis, various regular test patterns were created by Ag inkjet printing on flame retardant 4 (FR4) and polyimide (PI) substrates coated with epoxy for each test method. We coated the substrates with an epoxy primer layer to control the surface energy during printing of the patterns. The contact angle of the ink to the coated epoxy primer was $69^{\circ}$, and its surface energy was 18.6 $mJ/m^2$. Also, the substrate temperature was set at $70^{\circ}C$. We were able to obtain continuous line patterns by inkjet printing with a droplet spacing of $60{\mu}m$. The reliability evaluation tests included the dielectric withstanding voltage, adhesive strength, thermal shock, pressure cooker, bending, uniformity of line-width and spacing, and high-frequency transmission loss tests.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권4_2호
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• pp.561-570
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• 2023

This study was to evaluate the effect of different rinsing times and methods on the accuracy of temporary prostheses fabricated by 3D printing method. Sixty temporary prostheses were fabricated with LCD types of 3D printer(Halot-Sky, Creality, Shenzhen, China) and divided into six groups (n = 10) based on rinsing times and methods. All specimens were rinsed with 99% isopropanol alcohol for 5 and 10 min using three methods-hand washed, ultrasonic cleaning, and automated washing. All specimens were polymerized for 3 minutes under the same conditions. The marginal and internal gaps of specimens were examined using a replica technique. The light-body silicone thickness was measured at 6 reference points(Absolute marginal discrepancy, Marginal, Chamfer, Axial, Angle, and Occlusal gap). All measurements were performed by a stereomicroscope. Reference point images were taken at 100× magnification and then measured using an image analysis program. Statistical analysis was performed using Two-way ANOVA, One-way ANOVA, and the Kruskal-Wallis test (p = .05). The marginal and internal gaps were statistically different according to the rinsing methods and rinsing times(p < .001). In the rinsing time, the temporary prosthesis rinsed for 5 minutes group showed higher accuracy than 10 minutes group. In the rinsing method, the hand washing group showed higher accuracy than the automated washing group.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.171-177
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• 2018

3D 프린팅 기술에 있어서, 각각의 기술들은 고품질의 출력물을 얻기 위해서는 최적화해야 할 다양한 인자들을 가지고 있다. FDM (fused deposition modeling) 방식의 3D 프린터 또한 최적화해야 할 다수의 인자들이 있다. 그 중에서도 노즐 온도와 노즐 이송 속도는 가장 기본이 되는 인자라고 할 수 있다. 안정적인 출력이 가능한 두 인자의 조합을 찾는 것은 FDM 장비를 이용한 출력에 있어서 가장 먼저 선행되어야 할 일이다. 본 연구에서는 다양한 두 인자 조합에 따라 단일 라인 출력을 수행하였고, 얻어진 출력 결과물을 평가를 통하여 안정적인 출력이 가능한 범위를 선정하는 새로운 방법을 제시하였다. 제시한 방법을 통하여 평가한 안정적 조건 범위들을 동일 범위 조건 아래에서 다층 단일 라인 출력을 통하여 검증하였다. 그 결과, 단일 라인과 다층 단일 라인 출력이 동일한 안정적 범위를 보이고 있음을 확인 할 수 있었다. 이는 본 논문에서 제안한 단일 라인 평가법을 다층 출력의 안정성을 그대로 반영할 수 있음을 보여 준다. 이상의 결과들로 볼 때, 제안한 방법은 간단한 실험과 측정 방법을 이용하여 손쉽게 수행 될 수 있다는 점과 공정 변수들의 최적화를 위한 기본 데이터를 제공한다는 점에서도 그 의미를 찾을 수 있었다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권4호
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• pp.97-102
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• 2020

This paper presents the basic research for the design and fabrication of a 3D-printed load cell made of NCPC (nano-carbon piezo-resistive composite). We designed a structure that can resonate at a low frequency range of about 5-6 Hz with ANSYS using sensitivity analysis and a response surface method. The design was verified by fabricating the device with a low-quality commercial 3D printer and ABS filament. We conducted a feasibility test for a commercial sensor using 1000 cyclic load tests at 0.3 Hz in a material testing system. A manufacturing process for the 3D printer filament based on the NCPC was also developed using the nano-composite process.

• 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.

• 한국세라믹학회지
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• 제56권4호
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• pp.360-364
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• 2019

PZT suspensions for photo-curable 3D printing were fabricated and their characteristics were evaluated. After mixing the PZT, photopolymer, photo-initiator, and dispersant for 10 min by using a high-shear mixer, the viscosity characteristics were investigated based on the powder content. To determine an appropriate dispersant content, the dispersant was mixed at 1, 3, and 5 wt% of the powder and a precipitation test was conducted for two hours. Consequently, it was confirmed that the dispersibility was excellent at 3 wt%. Through thermogravimetric analysis, it was confirmed that weight reduction occurred in the photopolymer between 120? and 500?, thereby providing a debinding heat treatment profile. The fabricated suspensions were cured using UV light, and the polymer was removed through debinding. Subsequently, the density and surface characteristics were analyzed by using the Archimedes method and field-emission scanning electron microscopy. Consequently, compared with the theoretical density, an excellent characteristic of 97% was shown at a powder content of 87 wt%. Through X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the crystallizability improved as the solid content increased. At the mixing ratio of 87 wt% powder and 13 wt% photo-curable resin, the viscosity was 3,100 cps, confirming an appropriate viscosity characteristic as a stereolithography suspension for 3D printing.

• Journal of Korean Dental Science
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• 제14권2호
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• pp.79-89
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• 2021

Purpose: The technique introduced in this study describes a technique for surface treatment that applies a photocuring resin to the surface of an interim crown fabricated by three-dimensional (3D) printing without a conventional polishing method. The purpose of this study was to evaluate marginal and internal fit and the intaglio surface trueness of interim crowns after surface treatment of 3D-printed crowns for clinical application. Materials and Methods: An interim crown was fabricated using a 3D printer with digital light-processing technology, and the surface support was removed. After the posttreatment process, the resin was thinly applied to the surface of the interim crown and polymerized to solve the esthetic problem of the surface without the conventional polishing process. In addition, the marginal and internal fits were measured to verify the clinical use of this technique, and the trueness was evaluated to confirm the deformation of the inner surface according to the technical application of the outer surface of the interim crown. The difference before and after the evaluation by a statistical method was verified using an independent t-test (α=0.05). Result: There was no significant difference in the marginal and internal fit before and after the application of this technique (P>0.05). There was no significant difference in intaglio surface trueness before and after the application of this technique (P=0.963). Conclusion: There was no change in the marginal and internal fit or in intaglio surface trueness of the interim crowns to which this technology was applied. This surface treatment technique is a more convenient method for interim crowns fabricated using 3D-printing technology without the conventional polishing process.

• Composites Research
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• 제34권4호
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• pp.241-248
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• 2021

전기자동차 시장이 성장함에 따라 배터리 효율을 증가시키기 위해 차량 경량화 이슈가 대두되고 있다. 이에 전기자동차 배터리 모듈을 보호하는 배터리 모듈 커버를 기존 알루미늄 소재에서 알루미늄 대비 절반 수준의 무게를 가지는 고강도/고내열성 고분자 복합소재로 대체하고자 한다. 또한 복잡한 형상에 대한 제약이 없고, 다품종 소량생산에 유리한 3D 프린팅 기술을 접목하여 기술 변화가 빠른 초기 전기자동차 시장에 대응하고자 한다. 복합소재 역학에 기반하여 압출기를 통해 가공한 단섬유 GF(glass fiber)/PC(polycarbonate) 복합소재 내 유리섬유의 임계길이(critical length)가 453.87 ㎛임을 도출하였고, 사이드 피딩(side feeding) 방식의 가공법을 택함으로써 기존 365.87 ㎛이었던 잔류섬유길이를 향상시킴과 동시에 분산성을 향상시켰다. 이에 30 wt%의 GF가 함유된 GF/PC 복합소재로 인장강도(tensile strength) 135 MPa, 탄성계수(Young's modulus) 7.8 MPa의 최적의 물성을 구현하였다. 또한 3D 프린팅 필라멘트가 상용 필라멘트 규격인 두께 1.75 mm, 표준편차 0.05 mm를 만족하기 위해서 필라멘트 압출 조건(온도, 압출속도)을 최적화하였다. 제작된 필라멘트를 통해 기공률을 최소화하며 강도를 최대화하고, 동시에 생산성 향상을 위해 프린팅 속도를 최대화하는 다중 최적화 문제를 통해 3D 프린팅 공정조건(온도, 프린팅 속도)을 최적화하였고, 이로써 기존 상용화 되어있는 동일 소재 필라멘트 대비 인장강도 11%, 탄성계수 56%가 향상된 결과를 얻었으며, 출력물의 후처리(post-process)를 통해 후처리 전 대비 인장강도 5%, 탄성계수 18%를 추가로 향상시켰다. 끝으로 유한요소해석(finite element analysis, FEA) 기법을 활용하여 전기자동차 배터리 모듈 커버의 시험 규격(ISO-12405)의 Mechanical Shock test의 기준을 만족하도록 배터리 모듈 커버의 구조를 최적화하였고, 이로써 배터리 커버 시험규격을 만족하면서 동시에 알루미늄을 사용했을 때 대비 37%의 경량화를 달성하였다. 해당 연구 결과 및 연구 방법을 활용하여 향후 다양한 분야에 고분자 복합소재 3D 프린팅 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 박물관보존과학
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• 제16권
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• pp.122-137
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• 2015

국립중앙박물관 소장 백자수주(덕수5531)는 1915년에 구입한 것으로 전체적으로 운룡문이 투각되어 있고 반파된 상태로 수구부분은 이미 복원된 상태이다. 본 논문은 수작업식 보존처리의 단점을 보완하기 위해 백자수주의 결손부분인 운룡문을 3D 스캐닝과 프린팅을 이용하여 복원하는 방법에 대하여 다루었다. 이에 대한 선행연구로서 이미 상용화된 6종의 출력 재료에 대하여 강도 실험을 실시하고, 수작업용 복원재료인 에폭시퍼티(Quick Wood^®)와 에폭시(Araldite AY103+HY956^®)의 강도와 비교하였다. 디지털 기술을 이용한 복원형 제작은 수작업보다 적은 시간과 노력으로 더 정확한 형태를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 무엇보다도 비접촉식 복원방식이기 때문에 보존처리 과정에서 있을 수 있는 위험요소를 줄일 수 있었다. 특히, 디지털 원형 파일을 기록물로 남기고 이를 부차적인 콘텐츠로 사용할 수 있는 점이 주목할 만하다. 그러나 유물 보존처리 과정에 적용할 디지털 기술의 적용방법, 출력재질에 대한 평가와 적용, 출력물의 정형, 접합 및 표면채색 방법 등은 향후 좀 더 연구해야 할 과제이다.