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가설 설정
- 따라서 4가지 인자에 대한 수준을 3수준으로 정리 하였다. 노즐온도와 베드온도는 원료의 물리적 특성을 참고하여 정하였다. 그리고 출력속도와 채움밀도는 3D프린터의 사양을 참고하여 정하였다.
제안 방법
- 3SC 실용트리즈를 이용하여 도출된 해결방안은 베드의 표면거칠기와 온도를 증가시켜 인공지지체와 베드의 접착력을 강화시키는 방안을 선택하였다. Fig.
- 노즐온도와 베드온도는 원료의 물리적 특성을 참고하여 정하였다. 그리고 출력속도와 채움밀도는 3D프린터의 사양을 참고하여 정하였다. Table 2는 기공 크기와 레이어 굵기에 영향을 미치는 인자와 수준을 표로 정리하였다.
- 기공크기에 대한 각 출력인자의 주 효과도를 비교하였다. 주 효과도는 기울기가 클수록 반응 요소에 많은 영향을 미친다는 것을 나타낸다.
- 따라서 본 논문에서는 상용 3D프린터를 이용하여 생분해성 PLGA로 인공지지체를 제작할 때 발생하는 변형문제를 3SC(3 Step creativity) 실용트리즈를 이용하여 해결방안을 도출하였다. 도출된 해결방안을 이용하여 출력을 진행하였고 개선방안에서 정밀도가 증가함을 정량적으로 확인할 수 있었다.
- 도출된 해결방안을 이용하여 출력을 진행하였고 개선방안에서 정밀도가 증가함을 정량적으로 확인할 수 있었다. 또한 도출된 인자와 레벨을 실험계획법에 적용하여 목표한 조건에 가장 근접하는 제작조건을 도출하였다.
- 바이오 센서를 제작하기 위한 생분해성 인공지지체는 실험실에서 사용되는 24 Well Plate에 적용되는 규격과 일치하여 세포 배양실험을 진행할 수 있는 규격으로 설계되었다. 모양은 원판모양을 가져야 하며 크기는 지름 20㎜, 두께 2 ㎜가 되어야 한다.
- 바이오 센서를 제작하기 위한 생분해성 인공지지체의 기공과 레이어의 규격을 측정하기 위하여 디지털 USB 현미경을 사용하였다. MH Tech에서 제작된 MH1000X라는 제품을 사용하였고 최대 배율은 1,000배이다.
- 교호작용도는 각 인자간의 거리가 클수록 반응요소에 많은 영향을 미친다는 것을 나타낸다. 반응요소인 기공크기에 대한 각 출력인자의 교호작용도를 비교하였다. Fig.
- 인공지지체를 제작할 때 발생하는 3D프린터의 시스템 기능과 상관관계를 분석한다. Fig.
대상 데이터
- 바이오 센서를 제작하기 위한 생분해성 인공지지체의 기공과 레이어의 규격을 측정하기 위하여 디지털 USB 현미경을 사용하였다. MH Tech에서 제작된 MH1000X라는 제품을 사용하였고 최대 배율은 1,000배이다. Fig.
- 인공 지지체를 제작하기 위하여 PLGA(Poly Lactide-Co-Glycolic Acid)를 사용하였다. PLGA의 분자량은 Mw는 300,000이며 Mp는 270,000이다.
- 인공 지지체를 제작하기 위하여 FDM 방식의 3D프린터를 사용하였다. 제조사는 S3D이며 모델명은 Tower이다. 해당 프린터는 베드온도, 노즐온도, 출력속도, 토출 압력, 적층 높이를 조절할 수 있으며 최소 적층 높이는 120 ㎛이다.
이론/모형
- 인공 지지체를 제작하기 위하여 FDM 방식의 3D프린터를 사용하였다. 제조사는 S3D이며 모델명은 Tower이다.
성능/효과
- 1. 실험계획법을 이용하여 인공지지체를 제작할 때 가장 중요한 출력 인자를 파악할 수 있었고 각 인자들의 수준을 결정하고 실험을 진행하면서 설정된 목표에 가장 근사한 값을 갖는 조건을 도출할 수 있었다.
- 2. 도출된 결과를 통하여 목표한 기공 크기와 레이어굵기에 99 % 이상 만족하는 출력조건을 확인할 수 있었다.
- 따라서 본 논문에서는 상용 3D프린터를 이용하여 생분해성 PLGA로 인공지지체를 제작할 때 발생하는 변형문제를 3SC(3 Step creativity) 실용트리즈를 이용하여 해결방안을 도출하였다. 도출된 해결방안을 이용하여 출력을 진행하였고 개선방안에서 정밀도가 증가함을 정량적으로 확인할 수 있었다. 또한 도출된 인자와 레벨을 실험계획법에 적용하여 목표한 조건에 가장 근접하는 제작조건을 도출하였다.
- 주 효과도와 교호작용도를 정리하여 반응 최적화 결과 노즐온도는 185 ℃, 베드온도는45 ℃, 출력속도는 3 ㎜/s, 채움밀도는 85 %로 출력하였을 때 레이어 굵기는 500 ㎛, 기공 크기는 400 ㎛으로 제작됨을 확인할 수 있었다. 반응 최적화를 통하여 도출된 인자를 이용하여 인공지지체를 제작하였을 때 목표 정밀도인 99 %를 초과하여 기공 크기는 99.51 %의 정밀도를 확인하였고 레이어 굵기는 99.78 % 의 정밀도를 확인할 수 있었다.
- 본 논문에서 FDM 방식의 3D프린터를 이용하여 생분해성 인공지지체를 제작할 때 목표한 조건에 가장 근접한 조건을 실험계획법을 이용하여 도출 할 수 있었고 실제 측정된 결과를 비교하여 최종적으로 확인할 수 있었다. 따라서 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
- 주 효과도와 교호작용도를 정리하여 반응 최적화 결과 노즐온도는 185 ℃, 베드온도는45 ℃, 출력속도는 3 ㎜/s, 채움밀도는 85 %로 출력하였을 때 레이어 굵기는 500 ㎛, 기공 크기는 400 ㎛으로 제작됨을 확인할 수 있었다. 반응 최적화를 통하여 도출된 인자를 이용하여 인공지지체를 제작하였을 때 목표 정밀도인 99 %를 초과하여 기공 크기는 99.
- 측정결과 정밀도가 85 %에서 99 %이상 개선됨을 확인할 수 있었다.
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