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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박성준
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수38
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최근 3D프린팅 기술의 발달로 다양한 영역에서 적용되고 있으며, 특히 의료영역에서는 기존 보조기, 수술 시뮬레이션 등에 국한되었던 3D프린팅 기술의 활용이 최근 들어 금속 3D프린팅을 활용한 체내 정형외과 임플란트 등으로 손실된 뼈를 대체하는 등 활용 영역이 증대되고 있다. 하지만 3D프린팅의 제조 특성 상 금속 출력물 내부의 미세 공극이 발생하고 열처리 등의 후공정을 통해 공극을 줄이고 기계적 특성 손실을 줄여야 하는데 이에 대해 구체적으로 연구된 자료들이 현저히 부족한 상태이다. 이에 따라 본 연구는 금속 3D프린팅으로 제조된 의료용 금속판을 다양한 조건 아래 열처리를 진행하여 그에 따른 기계적 성능 특성의 변화를 분석하고 효율적인 금속 프린팅 결과를 찾는데 목적이 있다.
실험에 사용될 시편은 인체 수지(손가락)부위에 적용되는 외상고정용 금속판으로써, DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 방식의 금속 3D 프린터인 3D Systems 社의 DMP Flex 100 장비를 사용하여 제조하였으며, 23 Grade의 Ti6Al4V ELI Powder 재료를 사용한 Powder Bed Fusion 기법의 적층 방식으로 제작하였다. 출력된 실험 시편을 설정된 조건에 따라 열처리를 완료하고 의료용 금속판 국제 표준 테스트 방법인 ASTM F382의 시험평가 방법에 따라 지그 블록을 제작하여 만능재료시험기 (MTS 858 Bionix, MTS Systems)를 활용하여 금속판의 굽힘 테스트를 실시하고 이를 비교 평가하였다.
본 논문은 의료현장에서 사용되는 3D프린팅 출력물의 강도에 영향을 줄 수 있는 요인인 내부 공극(pore)의 극복방안으로 거론되고 있는 금속 출력물의 열처리 조건에 관한 연구내용으로써 금속 3D프린팅으로 출력된 의료용 금속판을 다양한 조건의 열처리 방법을 통해 후가공한 후 기계적 성능평가를 통해 비교 분석해봄으로써 적합한 열처리 형태와 그로 인한 내부 공극의 감소 및 강도변화에 대해 분석하여 효율적인 금속 프린팅 결과물을 위한 연구 자료이다.
실험에 사용될 시편은 인체 수지(손가락)부위에 적용되는 외상고정용 금속판으로써, DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 방식의 금속 3D 프린터인 3D Systems 社의 DMP Flex 100 장비를 사용하여 제조하였으며, 23 Grade의 Ti6Al4V ELI Powder 재료를 사용한 Powder Bed Fusion 기법의 적층 방식으로 제작하였다. 출력된 실험 시편을 설정된 조건에 따라 열처리를 완료하고 의료용 금속판 국제 표준 테스트 방법인 ASTM F382의 시험평가 방법에 따라 지그 블록을 제작하여 만능재료시험기 (MTS 858 Bionix, MTS Systems)를 활용하여 금속판의 굽힘 테스트를 실시하고 이를 비교 평가하였다.
본 논문은 의료현장에서 사용되는 3D프린팅 출력물의 강도에 영향을 줄 수 있는 요인인 내부 공극(pore)의 극복방안으로 거론되고 있는 금속 출력물의 열처리 조건에 관한 연구내용으로써 금속 3D프린팅으로 출력된 의료용 금속판을 다양한 조건의 열처리 방법을 통해 후가공한 후 기계적 성능평가를 통해 비교 분석해봄으로써 적합한 열처리 형태와 그로 인한 내부 공극의 감소 및 강도변화에 대해 분석하여 효율적인 금속 프린팅 결과물을 위한 연구 자료이다.
목차
Ⅰ. 서 론 1Ⅱ. 연구 배경 41. 뼈의 분류 42. 뼈의 골절 및 치료 방법 53. 기존치료의 문제점 74. 3D프린팅 기술의 특징 및 의료분야 적용사례 105. 본 연구의 목적 20Ⅲ. 이론적 배경 231. 골절합용판의 시험규격 23Ⅳ. 실험 261. 손가락 골절합용판 Worst Case 선정 262. 손가락 골절합용판 시편의 설계 및 제작 303. 기계적 성능평가 34Ⅴ. 연구 결과 391. 손가락 골절합용판 FEM 분석 결과 392. 손가락 골절합용판 열처리 결과 403. 기계적 성능결과 43Ⅵ. 고 찰 54Ⅶ. 결 론 57참고문헌 59Abstract 63
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