초록 ▼

□ 연구개요
1) 4D프린팅을 활용하여 탈부탁이 용이한 스마트 팔 깁스 제작
2) 새로운 분자 구조의 형상기억 고분자 합성 및 합성 메커니즘 규명
3) 광경화성 3D 프린터의 공정 인자 영향 분석 및 FDM 출력물의 기계적 강도 향상

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 새로운 형상기억 고분자 합성 및 효과 보유 여부
광개시제인 BAPO, 단량체인 isobornyl acrylate, 그리고 가교제인 PEGDA, Soybean Oil Epoxidized Acrylate를 활용하여 레진을 제작하고, A

□ 연구개요
1) 4D프린팅을 활용하여 탈부탁이 용이한 스마트 팔 깁스 제작
2) 새로운 분자 구조의 형상기억 고분자 합성 및 합성 메커니즘 규명
3) 광경화성 3D 프린터의 공정 인자 영향 분석 및 FDM 출력물의 기계적 강도 향상

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 새로운 형상기억 고분자 합성 및 효과 보유 여부
광개시제인 BAPO, 단량체인 isobornyl acrylate, 그리고 가교제인 PEGDA, Soybean Oil Epoxidized Acrylate를 활용하여 레진을 제작하고, Asiga 프린터로 샘플을 제작하여 복원율이 각각 1%, 2.5%으로 일정한 형상기억 고분자를 합성함.
2) 기존 형상기억 고분자 출력 성공 여부
한국에서 광개시제인 BAPO, 단량체인 tBA와 가교제인 DEGDA를 합성하고 Asiga 프린터로 샘플을 제작하여 기존 논문에 있는 형상기억 고분자 출력에 성공함.
3) 형상 기억 고분자에 대한 메커니즘 구축
광경화성 형상 기억 고분자의 종류, 반응 메커니즘, 광경화성 3D 프린터 종류 등을 분석하고 정리하여 ‘4D printing materials for vat photopolymerization’라는 제목으로 리뷰 논문을 작성함.
4) 공정과 합성 방법에 따른 기계적 특성 예측
5 Level Greco-Latin Square Design과 기계 학습 알고리즘을 기반으로 광개시제 농도, 단량체와 가교제 비율, 후처리 시간과 후처리 온도에 따라서 유리전이 온도가 어떻게 변하는지 예측함.
5) 나노 입자 분산도에 따른 경화 정도 확인
상용화 레진에 CNT를 섞고 초음파 파쇄를 진행하여 광경화 특징을 보았음. 동일한 CNT 농도여도 파쇄 에너지가 강할수록 분산이 잘되고 흡광도가 증가하였으며, 이제 따라 CNT가 경화를 방해하여 경화 두께는 감소함을 보임.
6) DLP 3D 프린팅 공정 조건에 따른 광경화성 고분자의 기계적 특성 변화 분석
경화 두께가 작을수록 UTS와 Elastic Modulus가 높음을 보였으며, 레진이 흡수한 UV양을 두께로 나눠준 A-AND라는 새로운 변수를 정의하여 UTS/탄성계수와 양의 상관관계를 보임.
7) 스마트 깁스 외형 디자인 제작
Artec Eva를 활용하여 팔을 스캔 하였으며, Rhino와 Grasshopper을 활용하여 스캔한 팔 모형에 적합한 깁스를 제작하는 프로그램을 제작하였음. 이후, NBEE-H 광경화 3D 프린터를 활용하여 직접 깁스를 제작하였음.
8) 목표: 논문 6건 개제 – 결과: 논문 8건 개제
9) 목표: 특허 2건 – 결과: 특허 3건
10) 목표: 학술대회 6건 – 학술대회 16건

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1) 형상기억 고분자의 합성 원리를 파악하여, 본 연구에서 합성한 새로운 형상기억 고분자뿐만 아니라, 다양한 형상기억 고분자를 만들 수 있는 기틀을 마련함.
2) DLP 3D 프린터의 공정 인자와 소재의 기계적 특성과의 상관관계 연구를 진행함으로써 인자들이 기계적 특성에 어떻게 영향을 주는지 파악할 수 있게 함.
3) 레진에 나노 입자를 첨가하여 초음파 파쇄기의 세기에 따라 경화 두께가 어떻게 변하는지 경향성을 확인함으로써 나노 입자가 포함된 레진의 3D 프린팅이 용이해질 것임. (레진에 나노 입자를 첨가하여 기계적 특성을 향상할 수 있음.)
4) 새로운 A-AND라는 변수를 정의하여, 및 탄성계수를 공정 과정을 통해 어떻게 향상시키는지 방향성을 제시함. 이를 통해, 물성 맞춤형 출력물을 제작할 수 있음.
5) 3D 스캐너와 스마트 깁스 외형 디자인 제작 프로그램을 제작함으로써 환자 맞춤형 팔 깁스를 용이하게 제작할 수 있게 함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 목적 ... 4
• 1.2. 필요성 ... 4
• 1.3. 연구범위 ... 4
• 1.4. 최종목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 새로운 형상기억 고분자 합성 및 효과 보유 여부 ... 5
• 2.2. 기존 형상기억 고분자 출력 성공 여부 ... 6
• 2.3. 형상기억 고분자에 대한 메커니즘 구축 ... 6
• 2.4. 공정과 합성방법에 따른 기계적 특성 예측 ... 6
• 2.5. 나노 입자 분산도에 따른 경화 정도 확인 ... 7
• 2.6. DLP 3D 프린팅 공정 조건에 따른 광경화성 고분자의 기계적 특성 변화 분석 ... 7
• 2.7. 스마트 깁스 외형 디자인 제작 ... 8
• 2.8. DLP 3D 프린팅 공정 기반 정밀도 및 표면 품질 향상을 위한 분산제 함유량 최적화 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 3.1. 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 3.2. 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3.3. 목표 달성 수준 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 19
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 19
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 20
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 28
• 끝페이지 ... 43