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[국내논문] 연속적 스캐닝 방법을 이용한 이광자 광중합 공정의 제작 속도 및 정밀도 개선에 관한 연구
Continuous Scanning Method for Improvement of Precision and Fabrication Efficiency of Two-Photon Stereolithography 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.32 no.5 = no.272, 2008년, pp.396 - 401  

임태우 (한국과학기술원 기계공학과) ,  손용 (한국과학기술원 기계공학과) ,  양동열 (한국과학기술원 기계공학과) ,  공홍진 (한국과학기술원 물리학과) ,  이광섭 (한남대학교 고분자공학과) ,  박상후 (부산대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Minimization of processing time in two-photon stereolithography (TPS) has been one of important issues. Generally, a voxel scanning method (VSM) has been used in TPS because the method is very profitable for the stable fabrication irrespective of jittering and response time of scanning equipments su...

Keyword

#연속적 스캐닝 방법   #이광자 스테레오리소그래피   #3 차원 마이크로 구조  

AI 본문요약
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문제 정의

  • (15) 이 경우 스캐너가 이동하는 동안 레이저는 조사되지 않게 되므로 초점의 이동시간을 충분히 줄 경우 이동하는 동안 스캐너에서 발생하는 오차에 영향을 받지 않는 장점이 있으나, 전체 조사시간 이외에도 각 위치에서 안정된 셔터의 개폐시간이 추가적으로 소요되어 제작속도가 많이 들게 되는 단점이 있다. 따라서, 본연구에서는 제작속도를 개선하기 위하여 각 단위 복셀에 소요되는 셔터의 개폐시간이 필요하지 않는 스캐닝 방법인 레이저가 켜진 상태에서 스캐닝을 하는 연속적 스캐닝 방법(continuous scanning method)을 제안하였다. 또한, 각 스캐닝 방법에 따른 공정변수를 분석하여, 정밀도 및 제작속도에 대하여 효율성을 검증하였다.
  • 본 연구에서는 이광자 흡수 광중합을 이용한 3 차원 형상 제작공정에 있어 제작속도를 개선하기 위하여 연속적 스캐닝 방법을 제안하였다. 기존 연구에서 주로 사용된 스캐닝 방법인 단속적 스캐닝 방법과의 비교를 위하여 선 폭에 대한 각 공정의 공정변수에 대한 분석을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
NPR 의 영역의 특징은? 이 영역은 에탄올(ethanol)과 같은 현상액을 이용하여 광중합이 되지 않은 영역을 제거할 때 거의 제거가 된다. NPR 의 영역은 가해지는 레이저 강도가 매우 낮아 라디칼이 전혀 생성되지 않는 영역이다. 복셀이 중첩되어 선형상을 형성할 경우 중첩된 에너지에 의해 LPR 영역이 더욱 강하게 경화되어 FPR 의 영역이 커지게 된다.
2 차원 윤곽선을 제작하기 위한 기존에 사용된 단속적 스캐닝 방법의 장단점은? (10 ~ 13) 2 차원 윤곽선을 제작하기 위한 기존에 사용된 단속적 스캐닝 방법(voxel scanning method)에서는 레이저의 초점 위치를 한 점에 고정시킨 상태에서 조사하여 단위 복셀(voxel)(14)을 형성한 후 레이저를 끈 상태에서 초점위치를 다음 복셀 생성 위치로 이동한 후 다시 조사하여 각 복셀을 이어나가는 방법으로 제작하게 된다.(15)이 경우 스캐너가 이동하는 동안 레이저는 조사되지 않게 되므로 초점의 이동시간을 충분히 줄 경우 이동하는 동안 스캐너에서 발생하는 오차에 영향을 받지 않는 장점이 있으나, 전체 조사시간 이외에도 각 위치에서 안정된 셔터의 개폐시간이 추가적으로 소요되어 제작속도가 많이 들게 되는 단점이 있다. 따라서, 본연구에서는 제작속도를 개선하기 위하여 각 단위 복셀에 소요되는 셔터의 개폐시간이 필요하지 않는 스캐닝 방법인 레이저가 켜진 상태에서 스캐닝을 하는 연속적 스캐닝 방법(continuous scanning method)을 제안하였다.
연속적 스캐닝 방법의 장점은? 최대 제작 속도를 비교해 보면, 단속적 스캐닝 방법의 최대 제작속도는 2.86 nm/ms (; 단위 조사거리 20 nm 에 대하여 3 ms ti, 4 ms tvs 소요)이 되고, 연속적 스캐닝 방법의 경우 최대 제작속도는 20 nm/ms (; 단위 조사거리 20 nm 에 대하여 1 ms tcs 소요)으로서, 연속적 스캐닝 방법이 단속적 스캐닝 방법에 비해 7 배 빠른 속도로 제작할 수 있다. 또한, 단속적 스캐닝 방법의 최대속도 조건에 비해 정밀도도 개선되게 된다.
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참고문헌 (17)

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  14. Takada, K., Sun, H.B., Kawata, S., 2005, “Improved Spatial Resolution and Surface Roughness in Photopolymerization- Based Laser Nanowriting,” Appl. Phys. Lett., Vol. 86, pp. 071122 

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  15. Lim, T.W., Park, S.H., and Yang, D.Y., 2005, “Contour Offset Algorithm for Precise Patterning in Two-Photon Polymerization,” Microelectron. Eng., Vol. 77, No. 3, pp. 382-388 

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  16. Park, S.H., Lim, T.W., Yang. D.Y., Cho, N.C., and Lee, K.S., 2006, “Fabrication of a Bunch of Sub-30- nm Nanofibers Inside Microchannels Using Photopolymerization via a Long Exposure Technique,” Appl. Phys. Lett., Vol. 89, pp. 173133 

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  17. Park, S.H., Lim, T.W., Yang, D.Y., Yi. S.W., Kong, H.J., 2005, “Direct Fabrication of Micro-Patterns and Three-Dimensional Structures Using Nano Replication Printing (nRP) Process,” Sensors and Materials, Vol. 17, No. 2, pp. 65-75 

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