초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
◦ 무시멘트형 임플란트의 성공적인 개발을 위해서는 초기 안정성을 향상시킬 수 임플란트의 구조설계와 생체적합성이 뛰어난 Ti를 기계적 특성이 뛰어난 CoCr 합금의 표면에 다공성 구조로 형성시킬 수 있는 이종소재접합 기술이 필요함.
◦ 본 연구에서는 무시멘트형 임플란트의 개발을 위하여 다공성 구조설계, 임플란트 설계와 이종소재 코팅 원천기술의 확보를 위하여 DED 공정과 후처리공정 최적화를 수행하였음. 이를 통하여 확보되는 원천기술과 무시멘트형 임플란트 설계기술을 제품화하는 것이 본 연구의 목표임.

□ 연구의 목적 및 내용
◦ 무시멘트형 임플란트의 성공적인 개발을 위해서는 초기 안정성을 향상시킬 수 임플란트의 구조설계와 생체적합성이 뛰어난 Ti를 기계적 특성이 뛰어난 CoCr 합금의 표면에 다공성 구조로 형성시킬 수 있는 이종소재접합 기술이 필요함.
◦ 본 연구에서는 무시멘트형 임플란트의 개발을 위하여 다공성 구조설계, 임플란트 설계와 이종소재 코팅 원천기술의 확보를 위하여 DED 공정과 후처리공정 최적화를 수행하였음. 이를 통하여 확보되는 원천기술과 무시멘트형 임플란트 설계기술을 제품화하는 것이 본 연구의 목표임.

□ 연구개발성과
◦ 이종재질 접합 원천기술 확보
- DED 공정 및 후처리공정 최적화
- DED 방식의 3D 프린팅 공정으로 제조된 CoCr 합금 임플란트에 Ti로 이루어진 다공성 표면을 가지는 Tibia baseplate와 Femoreal component 시제품의 규격시험에서 1000만 사이클 이상의 높은 피로특성이 얻어짐.
◦ 무시멘트형 임플란트의 초기 안정성을 확보하기 위한 설계 최적화 수행
- Spike 위치, Keel 형상 최적화
- 3D 카메라 이미지분석 기반의 미세움직임 평가 기반 설계 수정
- 유한요소해석 기반 생체모방형 적층기술 적용 범위 최적화
- 다공성 구조 개발 (Bone, Bone-centerline, Voronoi structure)
◦ GMP 적합인정 신청 완료(19.11.22)
◦ 특허 (국내특허출원 2건, 국내특허등록 1건, PCT 1건)
◦ 논문 (관련분야 SCI 상위 50% 이내 3건, 상위 20% 이내 1건)
◦ 수상 (SPARCA 2018_Asia pacific society for materials research award)
◦ 학회발표 (국내학회 5건, 국제학회 10건)

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
◦ 무시멘트형 임플란트의 개발은 Aseptic loosening과 Ostrolysis와 같은 부작용을 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 임플란트의 수명이 향상될 수 있음.
◦ 다양한 다공성 구조의 개발은 다공성 구조가 요구되는 정형외과 임플란트 제품으로의 파생이 가능함.
◦ 이종소재접합 기술을 통하여 임플란트와 다공성 코팅층의 성분이 다른 임플란트를 제조할 수 있음. 이는 기계적특성과 생체적합성 측면에서 뛰어난 하이브리드 기능성소재 기술로 많은 부위의 임플란트를 개발제품의 후보로 고려할 수 있음.
◦ 개발되는 3D 프린팅 기반 코팅 기술을 활용하는 정형외과 임플란트 관련 국내 생산기반 확보
◦ 벤처기업 창업 성공사례 중 하나로 신기술․지식집약형 벤처기업의 창업을 촉진시켜 산업 구조의 고도화 실현

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1.1. 시멘트형 임플란트 치환술의 문제점과 무시멘트형 기술 ... 5
• 1.2. 연구의 필요성 ... 5
• 1.3. 선행기술 조사 ... 6
• 1.4. 연구개발 목표 ... 7
• 1.5. 원천기술 확보 및 제품화 모식도 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 8
• 2.1 설계 ... 8
• 2.2 공정최적화 ... 18
• 2.3. 시제품 제작 및 평가 ... 32
• 2.4 GMP 적합인정 ... 35
• 2.5 연구성과 ... 36
• 2.6. 자체평가 결과 ... 39
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 40
• 3.1. 목표 ... 40
• 3.2. 목표 달성여부 ... 40
• 4. 연구개발성과의 활용방안 및 기대효과 등 ... 42
• 4.1. 활용방안 ... 42
• 4.2. 창업연계 ... 42
• 4.3. 사업화 ... 42
• 참고문헌 ... 43
• 끝페이지 ... 43