3D 프린팅 입체작품의 제작과정 의의 연구 - 전통 방법과의 비교를 중심으로

하임성 ( Ha Im Sung ) 한국기초조형학회 2021 기초조형학연구 Vol.22 No.6

제4차 산업혁명 시대의 산물인 3D 프린팅은 현재 대부분의 산업 분야들과 입체작품 제작에 일부 사용되고 있다. 본 논문은 ‘디지털 프로그램의 사용-데이터에 의한 출력-후가공 ’이라는 일반적인 3D 프린팅 제작과정을 전통적인 방법들과 비교하여 그 의의를 고찰하였다. 연구 방법은 3D 프린팅의 개요를 정리한 후, 그 제작과정을 기존 입체작품들 및 다양한 담론, 동시대 작품들과 비추어 분석하는 것이었고, 그 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 작품 형상화를 위해 기존에는 전문적인 지식이 겸비된 구축적인 노동이 필요했지만, 3D 프린팅의 디지털 프로그램은 이를 대체하고 있었다. 다만 타 디지털아트처럼 새로운 작품구조 제시가 아닌 물성적 작품 생산에만 그치고 있었다. 또한 아이디어와 프로그램적 활용능력만 있으면 누구나 입체작품을 제작할 수 있는 제작자 범위를 확대하였다. 두 번째, 3D 프린팅은 복제미술 구조 관점에서 타장르들과 변별되는 ‘데이터와 그것에 의한 물질적 작품’이라는 ‘원형 파일 - 원본 및 복제본’ 구조를 지니고 있었다. 거시적인 ‘틀 - 원본 및 복제본’ 구조는 전통적인 소조, 판화와 유사하였고, 현대 다양한 아우라 논의들보다 전통적인 아우라 현상만 일부 발현하고 있었다. 세 번째, 대부분의 3D 프린팅에서의 후가공 과정은 ‘틀에서 복제한 후 완성도를 상승시키기 위한 비교적 단순한 물리적 노동’이라는 점에서 소조, 모노프린트의 후반 작업과 유사하였다. 네 번째, 현대 입체작품들만큼 3D 프린팅도 다양한 재료들의 사용이 확산되고 있지만 아직까지 기존 입체작품처럼 재료 자체에 담론이 이입되는 경우는 많지 않았다. 본 연구를 통해 3D 프린팅은 형상화 과정에서만 디지털 프로그램만 활용될 뿐, 최종적으로 ‘물성적인 작품 제시’로 후가공 과정, 작가 권력 등 전통적인 현상들이 두드러짐을 알 수 있었다. 다만 기존과 다소 변별되는 복제미술 구조와 앞으로 확대될 미술적 담론 이입 가능성 등을 확인할 수 있었고, 본 논문을 통해 3D 프린팅 연구의 폭을 넓힐 수 있었다. 3D printing, a by-product of the 4th Industrial Revolution, is currently partially used in most industrial fields and in the production of three-dimensional works. This paper delved into the significance of the general 3D printing production process of 'use of digital programs-output according to data-post processing' in comparison to traditional methods. The research method was basically summarizing the outline of 3D printing and analyzing the production process based on the various three-dimensional works and discourses. The results are as follows. First, in terms of the figuration of the work, constructive labor with professional knowledge was required in the past, but the digital program of 3D printing has been actively replacing it. However, as with any other digital art, it was only producing material works, and did not present a new structure of work. In addition, it expanded the scope of producers by allowing people to produce three-dimensional works with only ideas and programming ability. Second, 3D printing had a “circular file-original and replica” structure called “data and material works by it”, which is distinguished from other genres from the perspective of the reproduced art structure. The macroscopic “frame-original and replica” structure was similar to traditional plastic arts and print, and only some of the traditional aura phenomena appeared. Third, the post processing process in 3D printing was similar to the later work of plastic art and mono print in that it was a relatively simple physical labor to enhance the perfection after reproducing from the frame. Fourth, the use of various materials in 3D printing is expanding as much as in modern three-dimensional works, but there have not been many cases where discourses are incorporated into the material itself as it is in the existing three-dimensional works. Through this study, it was found that 3D printing is the traditional phenomena such as post processing and artist power are still prominent by the presentation of material work. However, it was possible to confirm the structure of reproduced art, which is somewhat different from the existing arts, and the possibility of joining art discourse that will be expanded in the future.

식품 3D 프린팅 기술과 3D 프린팅 식품 소재

김민정(Min-Jeong Kim),김미경(Mi-Kyung Kim),유영선(Young-Sun You) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.2

최근 3년간 세계 식품 3D프린팅 시장은 연 평균 31.5%의 높은 성장률과 약94억 6000만 달러에 이르는 산업규모를 보이고 있다. 식품 3D 프린팅 기술은 기존 식품을 자유롭게 디자인함으로써 개인의 취향과 목적에 따라 식품을 제작할 수 있어 다양한 범위로 활용이 가능하다는 장점을 지니고 있다. 세계 여러 국가에서는 식품 3D프린터를 제작하여 식품 3D 프린팅의 장점들을 활용한 음식과 같은 시제품들을 내놓고 있으며 전투식량, 우주식량, 음식점, 유동식, 노인식, 환자식, 유아식 등의 여러 분야에서까지 활용하고자 시도 중에 있다. 성장가능성이 높고 산업 규모가 지속적으로 확대될 전망인 3D 프린팅 시장은 블루오션이 될 가능성이 다분한 반면 우리나라는 식품 3D 프린팅 기술뿐만 아니라 전반적인 3D프린팅 활용률이나 산업 규모 자체가 작다. 이는 선진국에 비해 미흡한 제도화와 표준화된 국산소재 개발이 지연 등의 문제가 존재하기 때문으로 따라서 본고에서는 식품 3D프린팅의 필요성에 대해 알리고 우리나라의 식품 3D 프린팅 시장 활성화라는 부가 효과를 얻고자 식품 3D프린팅 기술과 식품소재에 관해 기술하고자 한다. Over the last 3 years, the global food 3D printing market has grown at an average annual rate of 31.5% and has shown an industry size that reached about U$ 9.46 billion. Food 3D printing technology has the advantage of being utilizable in diverse ranges because it enables free design of existing foods so that foods can be produced according to individuals’ tastes and purposes. Many countries around the world are producing food 3D printers to release trial products such as foods employing the advantages of food 3D printing. They are also attempting to apply food 3D printing in various fields such as combat rations, space rations, restaurants, liquid foods, foods for the elderly, diets for patients, and baby foods. Whereas the 3D printing market, which has a high growth potential and is expected to continue to expand in size, is highly likely to become a blue ocean, not only is food 3D printing technology small in South Korea, but also the overall ratio of 3D printing utilization and the scale of the relevant industry are small. This is attributable to the fact that South Korea has problems such as insufficient institutionalization compared to developed countries and delays in the development of standardized domestic materials. Therefore, this paper is intended to inform the necessity of food 3D printing and describe food 3D printing technology and food 3D materials in order to obtain the additional effect of vitalizing the South Korean food 3D printing market.

3D프린팅을 활용한 주얼리 디자인 연구 - 곡선 형태를 중심으로

장진희 한국융합학회 2019 한국융합학회논문지 Vol.10 No.4

This thesis aimed to apply the 3D-printing technology rapidly introduced to the overall industry to jewelry design. In the results of examining preceding researches, out of 3D-printing methods, the FMD method was used the most in design area. However, for jewelry design, the 3D-printing is used for casting process out of production processes, so that the printing method is not FMD, but DLP. Thus, the researcher examined the material functions and applicability of jewelry design through research works, by applying the 3D-printing in DLP method to jewelry design. In the results, brooches were completed by applying the 3D-printing to the jewelry design with no casting process, and then utilizing enamel and pure silver together. Producing light and solid completed products in various colors, they were verified as applicable materials. Also, as the size and form of curved design mainly used for non-geometric jewelry design could be accurately predicted through Rhino CAD, diverse possibilities of advancement to be easily used for the development of formative form of jewelry design in the future were revealed. 본 논문은 산업전반에 빠르게 도입되어가고 있는 3D프린팅 기술을 이용하여 주얼리 디자인에 적용하기 위해 시작되었다. 선행연구를 살펴본 결과 디자인 분야에서는 3D출력 방식중 FMD방식이 가장 많이 사용되고 있었다. 하지만 주얼리 디자인에서는 3D프린팅은 제작과정 중 주조 과정에 사용되고 있어 출력방식이 FMD가 아닌 DLP방식을 사용하고 있다. 따라서 연구자는 DLP방식의 3D프린팅을 활용하여 주얼리 디자인에 응용함으로서 주얼리 디자인의 재료적 기능과, 활용 가능성에 대해 연구 작품을 통해 알아보았다. 그 결과 3D프린팅 출력 후 주조과정 없이 주얼리 디자인에 응용하고 에나멜, 정은 등을 함께 활용하여 브로치를 완성함으로서 가볍고 단단하며 다양한 색상의 완성품을 제작하여 적용 가능한 재료임을 알 수 있었다. 또한 기하학 구조가 아닌 주얼리 디자인에서 주로 사용되는 곡선적 디자인을 Rhino CAD로 크기와 형태를 정확히 예측할 수 있어 향후 주얼리 디자인 조형 형태 전개에 쉽게 활용할 수 있는 다양한 발전 가능성을 엿 볼 수 있었다.

3D 프린팅 재료를 이용한 X-선 부가 여과 시 광자 스펙트럼에 대한 분석

조용인,이상호 한국방사선학회 2022 한국방사선학회 논문지 Vol.16 No.1

3D printing technology is being used in various fields such as medicine and biotechnology, and materials containing metal powder are being commercialized through recent material development. Therefore, this study intends to analyze the photon spectrum during added filtration using 3D printing material during diagnostic X-ray examination through simulation. Among the Monte Carlo techniques, MCNPX (ver. 2.5.0) was used. First, the appropriateness of the photon spectrum generated in the simulation was evaluated through SRS-78 and SpekCalc, which are X-ray spectrum generation programs in the diagnostic field. Second, photon spectrum the same thickness of Al and Cu filters were obtained for characterization of 3D printing materials containing metal powder. In addition, the total photon fluence and average energy according to changes in tube voltage were compared and analyzed. As a result, it was analyzed that PLA-Al required about 1.2 ~ 1.4 times the thickness of the existing Al filter, and PLA-Cu required about 1.4 ~ 1.7 times the thickness of the Cu filter to show the same degree of filtration. Based on this study in the future, it is judged that it can be utilized as basic data for manufacturing 3D printing additional filters in medical fields. 3D 프린팅 기술은 의료, 바이오 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 최근 소재 개발을 통해 금속 분말이 함유된 물질 등이 상용화되고 있다. 이에 본 연구에서는 모의실험을 통해 진단 X-선 검사 시 3D 프린팅 재료를 이용한 부가 여과 시 광자 스펙트럼을 분석하고자 한다. 몬테카를로 기법 중 MCNPX(ver. 2.5.0)를 이용하였으며, 첫 번째, 진단 분야에서의 X-선 스펙트럼 생성 프로그램인 SRS-78, SpekCalc를 통해 모의실험 내 발생된 광자 스펙트럼에 대한 적정성을 평가하였다. 두 번째, 금속분말이 함유된 3D 프린팅 재료에 대한 특성 평가를 위해 기존 Al, Cu 필터와 동일한 두께 내 광자 스펙트럼을 획득하였으며, 관전압 변화에 따른 광자 플루언스 및 평균 에너지 등을 비교 분석하였다. 그 결과, 동일한 여과 정도를 나타내기 위해 PLA-Al는 기존 Al 필터 대비 약 1.2 ~ 1.4배, PLA-Cu는 Cu 필터 대비 1.4 ~ 1.7배 정도의 두께가 필요한 것으로 분석되었다. 향후 본 연구를 토대로 의료분야 내 3D 프린팅 부가 필터 제작을 위한 기초 자료로서 활용될 수 있으리라 판단된다.

미국에서 3D 프린팅 안전 문제와 관련 법정책의 검토

김창화(Kim, Changhwa) 충북대학교 법학연구소 2017 과학기술과 법 Vol.8 No.1

3D printing has brought many benefits to our society, including the environmental advantages. In particular, 3D printing is significantly efficient in terms of the time, cost, pollution prevention, etc. For example, 3D printing technologies can be used in order to manufacture what is need when it is required. At the same time, however, 3D printing also has potential risks in various ways. Since various technologies and materials can be applied to the 3D printing, the workers or operators could be exposed to some risks in the work places. Therefore, the risks raised in the work places should be closely examined, particularly regarding the risks of safety and health. Recently, it is getting more important to discuss the safety of consumers because 3D printing will be used by them soon. If there are risks concerning 3D printing, consumers should get more information about the safety than other companies. In addition, the development of 3D printing causes various problems in torts liability area. The main issue is to decide whether the existing torts liability can be applied or it should be modified and newly introduced. In this connection, the relevant laws, such as product liability act should be examined. Further, the application of the tort liabilities to 3D printer, the product by 3D printing and the supplier of raw materials should be examined. As a result, the problems related to 3D printing raised by the manufacturers of 3D printer, file sharers in the Internet, suppliers of raw materials, hobbyists and the end users. Additionally, the problems can be caused by printer itself, the product by 3D printing and raw materials. However, the existing laws and policies have exposed the limitations to be applied now. Therefore, the main direction of the laws and policies concerning 3D printing has to be the balance among conflict interests.

3D 프린팅 응용을 위한 환원그래핀/폴리피롤 복합체 기반의 전도성 폴리카프로락톤 레진의 개발

정현택(Hyeon Taek Jeong),정화용(Hwa Yong Jung),조영광(Young Kwang Cho),김창현(Chang Hyeon Kim),김용렬(Yong Ryeol Kim) 한국유화학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.3

3D프린팅 기술은 산업적 응용을 넘어서 기계 설비 및 각종 장비의 부품생산뿐만 아니라 의료, 식품, 패션에 이르기까지 많은 시제품들의 개발 및 연구가 진행되고 있다. 3D 프린팅 기반 기술의 적용사례를 볼 때 정밀도와 제작 속도 측면에서도 다른 산업에 충분이 활용될 수 있는 기술의 개발이 보고되고 있으나, 아직까지는 시제품 위주로 이용되고 있으며, 향후 3D 프린팅 기술은 4차산업혁명과 관련하여 광범위한 분야에서 응용될 수 있는 완성품이나 부품제작에 이용될 것으로 예상된다. 본 연구에 서는 탄소나노 재료중 대표적으로 많이 이용되는 환원그래핀 [rGO(reduced graphene oxide)]과 전도성 고분자중 생체 친화적인 특성을 갖는 폴리피롤[Ppy(Polypyrrole)]의 복합체를 생분해성 고분자인 폴리카 프로락톤 [PCL(polycaprolactone)]과 혼합하여 3D 프린팅용 전도성 레진을 개발하고자 하였다. 결과로, 폴리피롤과 환원그래핀 각각 5 wt%, 0.75 wt% 에서 최적의 전기적 특성을 나타내었으며, 환원그래핀의 농도에 따른 표면분석에서도 이와 부합하는 결과를 확인 할 수 있었다. 본 연구를 통하여 제조된 전도성 레진은 3D 프린팅 뿐만 아니라, 다른 산업분야의 전자재료에도 적용이 가능할 것으로 사료된다. 3D Printing technology is developing in various prototypes for medical treatment, food, fashion as well as machinery and equipment parts production. 3D printing technology is also able to fully be utilizedto other industries in terms of developing its technology which has been reported in many field of areas.3D printing technology is expected to be used in various applications related to 4 th industrial revolution such as finished products and parts even it is still carried out in the prototype model. In this study, we have investigated and developed conductive resin for 3d printing application based on reduced graphene oxide(rGO)/Polypyrrole(Ppy) composite and polycaprolactone(PCL) as a biodegradable polymer. The electrical properties and surface morphology of the conductive PCL resin based on therGO/Ppy composite were analyzed by 4point-probe and scanning electron microscope(SEM). The conductive PCL resin based on rGO/Ppy composite is expected to be applicable not only 3D printing, but also electronic materials in other industrial fields.

치과용 세라믹 수복재료에 대한 검토 및 최신 동향

변선미,김경선,신재우,이정환,지정희,배민수,장용석,이민호,배태성 대한치과재료학회 2024 대한치과재료학회지 Vol.51 No.1

치아의 손상과 상실로 인한 형태적 및 기능적 수복을 위해서 보철치료가 시행되고 있다. 환자들의 심미적 요구가 증가하면서자연치아와 유사한 색조와 반투명성을 갖는 세라믹 재료에 대한 관심이 증가되었다. 최근에는 세라믹 재료의 제조 및 가공 기술이 크게 개선되면서 치과용 세라믹 재료의 시장이 빠르게 성장하고 있다. 본 문헌적 검토와 평가의 목적은 심미성이 우수하고 파절 저항성을 갖는 치과용 세라믹 재료의 분류와 그 특성에 대한 정보를 제공하는 것이다. 본 원고에서는 다음과 같이 분류하고 있다: I) 치과용 포세린; II) 소결성 올-세라믹; III) 주조용 글라스-세라믹; IV) 글라스 침투 알루미나 세라믹; V) 열가압성형용 글라스-세라믹 잉곳; Vl) CAD/CAM용 블록; Vll) CAD/3D 프린팅용 세라믹. 치과용 세라믹 재료와 이를 활용한 수복물 제작방식은 지난 10여년에 걸쳐서 크게 발전하였다. 그 결과, 수복물의 제작 방식은 분말형 재료의 적층 소성이나 열가압성형 단계로부터 CAD/CAM 기술에 의한 단일 및 다층 블록의 절삭 가공 단계를 거쳐서 CAD/3D 프린팅 기술의 도입에 이르게 되었다. 본원고에서는 치과 수복물의 제작에 이용되고 있는 세라믹 재료의 종류 및 그의 장단점에 대하여 검토해보고자 한다. Prosthodontic treatment is being performed for morphology and functional restoration due to damage and loss of teeth. As the aesthetic demands of patients increase, interest in ceramic materials with shades and translucency similar to natural teeth has increased. Recently, the manufacturing and processing technology of ceramic materials has greatly improved, and the market for dental ceramic materials is growing rapidly. The purpose of this literature review and evaluation is to provide information on the classification and properties of dental ceramic materials with excellent aesthetics and fracture resistance. In this article, it is classified as follows: I) Dental porcelain; II) Sinterable all-ceramic; III) Glass-ceramic for casting; IV) Glass-infiltrated alumina ceramic; V) Glass-ceramic ingots for heat-pressing technique; Vl) Blocks for CAD/CAM; Vll) Ceramic for CAD/3D printing. Dental ceramic materials and their restoration manufacturing methods have evolved significantly over the past decade. As a result, the manufacturing method of restorations has progressed from the layered firing technique of powdered materials or heat-pressing technique to the cutting and processing of single and multi-layer blocks using CAD/CAM technology, leading to the introduction of CAD/3D printing technology. In this manuscript, we will review the types of ceramic materials used in the fabrication of dental restorations and their advantages and disadvantages.

3D 프린터용 복합재료 연구 동향

오은영 ( Eunyoung Oh ),이진우 ( Jinwoo Lee ),서종환 ( Jonghwan Suhr ) 한국복합재료학회 2018 Composites research Vol.31 No.5

3D 프린팅 기술의 활용은 복잡한 형상의 제품을 보다 손쉽게 생산 가능하게 하며, 시간적·경제적 이점을 제공함으로써 기존 제조업의 형태를 변화시킬 차세대 핵심 제조 기술로 부상하고 있다. 그러나 순수 고분자 소재출력물의 기계적/전기적 특성 및 기능은 해당 기술의 확산에 있어 한계점으로 작용하였고, 이것은 고성능 고분자 복합재료 개발에 대한 수요로 이어졌다. 이에 본 논문에서는 고성능 3D 프린팅용 고분자 복합재료 개발의 최신연구 동향을 소개하고, 응용 분야와 가능성 및 향후 연구방향에 대해 논하고자 한다. The use of 3D printing for rapid tooling and manufacturing has promised to produce components with complex geometries according to computer designs and it is emerging as the next generation key of manufacturing. Due to the intrinsically limited mechanical/electrical properties and functionalities of printed pure polymer parts, there is a critical need to develop 3D printable polymer composites with high performance. This article gives a review on 3D printing techniques of polymer composite materials and the properties and performance of 3D printed composite parts as well as their potential applications in the various fields.

결합제 분사 방식 3D 프린팅 기술을 활용한 소아 생식기 차폐체 제작 및 유용성 평가

이인자(In-Ja Lee),홍다영(Da-Yeong Hong) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2023 방사선기술과학 Vol.46 No.6

In this study, the aim was to assess the shielding performance of different 3D printing materials, specifically those produced using FDM, SLA, and CJP methods, with a focus on their application as shielding devices in clinical settings. Additionally, the weight of lead shielding materials can evoke reluctance in pediatric patients undergoing X-ray imaging. A total of 12 materials were printed using their respective 3D printers. These materials were then subjected to X-ray testing using diagnostic X-ray equipment and an exposure meter. The goal was to evaluate their shielding capabilities in comparison to 1 mm lead. The results of this evaluation revealed that VisiJet PXL-Pastel, produced using the CJP method, exhibited the highest shielding performance. Therefore, VisiJet PXL-Pastel by CJP method was selected for the creation of a shielding device designed for pediatric reproductive organs. Subsequent tests demonstrated that both the newly created shielding device and conventional lead shielding equipment achieved the same maximum shielding rate at 50 kVp. Specifically, the shielding rate for the 3D printed device was measured at 84.53%, while the conventional lead shielding equipment, categorized as Apron1 (85.74%), Apron2 (99.98%), and Apron3 (99.04%), demonstrated similar performance. In conclusion, the CJP-produced VisiJet PXL-Pastel material showcased excellent radiation shielding capabilities, allowing for anatomical observations of the target organs and their surrounding structures in X-ray images. Furthermore, its lower weight in comparison to traditional lead shielding materials makes it a clinically practical and use- ful choice, particularly for pediatric applications.

행성탐사를 위한 거주지 건설 연구 : 현지자원 활용과 3D 프린팅 기술을 중심으로

이진영,이태식 대한토목학회 2020 대한토목학회논문집 Vol.40 No.3

The third phase of NASA’s 3D-Printed Habitat Challenge (part of a NASA’s Centennial Challenges Program competition) requiredentrants to build a one-third-scale space exploration habitat (10 m2) using 3D-printing technology. This study addresses a proposedhabitat (diameter: 3 m, height: 2 m) in accordance with the competition rules. The study focus is to find the most appropriate binderwhen KOHLS-1 was mixed for extruding and stacking as 3D printing feedstock using pellets, and to build a prototype structure asrequired by the competition. Unlike previous studies, this study was based around the binders and construction method, not aroundaxis transfer velocity, flow rate, and heater temperature. 행성 유인 탐사를 위한 NASA Centennial Challenge Program(이하 CCP)의 “3D-Printed Habitat Challenge : Phase 3”에서 건축물 출력이 지난 5월에 진행되었으며 2팀이 수상하였다. 본 연구진은 NASA CCP에서 제시한 조건에 맞추어 1/3 크기의 거주지(지름 3 m, 높이 2 m)제작하였다. 본 연구의 목적은 달 복제토와 다양한 결합재를 배합하여 펠릿 형태의 3D 프린팅 건설 재료를 제작 및 이용하여 출력함에 따라 건설용 3D 프린터 결합재의 적합성을 선정하고 NASA 경연대회에서 제시 한 구조물을 제작하는 것이다. 노즐의 이동속도, 사출 속도 및 공급온도를 고정하고 재료 차원에서 최적화를 위해 연구를 진행하였으며 결합재의 비율 증가에 따른 재료의 한계점을 해결하기 위하여 공법의 변화를 주어 대회에서 요구하였던 조건에 맞추어 거주지 건설을 위한 연구를 진행 중이다.