쾌속조형공정의 원리 및 동향

안동규(Dong-Gyu Ahn),양동열(Dong-Yol Yang) Korean Society for Precision Engineering 2005 한국정밀공학회지 Vol.22 No.10

쾌속조형 시스템의 무결성 인증을 위한 3차원 메쉬모델의 Semi-fragile 워터마킹

최기철(Cui Jizhe),김종원(Jong-Weon Kim),최종욱(Jong-Uk Choi) 한국정보보호학회 2007 정보보호학회논문지 Vol.17 No.6

본 연구에서는 쾌속조형시스템의 요구사항에 부합되는 Semi-fragile 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 쾌속조형시스템은 높은 정밀도를 요구하기 때문에 원본에 시각적인 변화를 주거나 왜곡을 할 경우, 출력물인 시제품에 큰 영향을 미친다. 따라서 이동, 회전, 신축과 같은 기하학적 변환이나 메쉬의 순서를 변경하는 변환, 파일 포맷 변환은 모델의 기본 형태를 변화시키지 않기 때문에 많이 사용되지만, 모델의 기본 형태를 변환시키는 데시메이션, 평활화 등은 사용하지 않는다. 제안된 알고리즘은 쾌속조형시스템의 이러한 제약을 고려하여 기하학적인 변환이나 메쉬 순서정렬, 파일 포맷 변환에는 강인하지만 그 외 변환에는 취약한 Semi-fragile 워터마킹 알고리즘이다. 제안한 워터마킹 알고리즘은 워터마크 정보의 삽입전후 모델의 형태가 변하지 않으며, 쾌속조형시스템과 같은 고정밀도를 요구하는 기계공학 분야에서 데이터의 무결성 인증목적으로 사용할 수 있으며, 정보은닉 용도로도 사용할 수 있다. In this paper, semi-fragile watermarking algorithm was proposed for the application to RP(Rapid Prototyping) system. In the case of the perceptual change or distortion of the original one, the prototype product will be affected from the process because the RP system requires the high precision measure. Therefore, the geometrical transformations like translation, rotation and scaling, the mesh order change and the file format change are used in the RP system because they do not change the basic shapes of the 3D models, but, the decimation and the smoothing are not used because they change the models. The proposed algorithm which is called semi-fragile watermarking is robust against to these kinds of manipulations which preserve the original shapes because it considers the limitations of the RP system, but fragile against to the other manipulations which change the original shapes. This algorithm does not change the model shapes after embedding the watermark information, that is, there is no shape difference between the original model and the watermarked model. so, it will be useful to authenticate the data integrity and hide the information in the field of mechanical engineering which requires the high precision measure.

쾌속광조형기를 이용한 릴리프 조형품의 정밀 형상 연구

이준영,송오성,송정호 한국귀금속보석학회 2013 한국귀금속보석학회지 Vol.7 No.1

조형시트방식(digital lighting process(DLP) sheet)의 쾌속조형기 Mater+Plus845™를 이용하여 릴리프(relief) 제품의 비클을 제안하고, 메쉬(mesh)와 슬라이싱(slicing)의 조건에 따라서 각 요소별 정밀도를 확인하였다. 릴리프(부조) 제품의 정밀성을 실험하는 비클에는 기하 패턴 요소, 텍스트와 실제 인물부분, 자연물, 문양 들을 제안하였다. 이 비클을 구현하는데 메쉬(mesh)는 0.1, 0.5, 1.0으로 변화시키고 각 메쉬에서 슬라이싱(slicing) 조건을 0.0125, 0.0375, 0.0625mm으로 변화시켜 실험을 진행하였고, 각 구현된 RP조형 결과물을 광학현미경으로 크기를 측정하여 비교하였다. 첫 번째로, 가장 정밀하게 구현이 가능한 조건인 메쉬 0.1, 슬라이싱 0.0125mm에 대해서, 다양한 조형 요소의 정밀도는 패턴 선폭이 감소할수록 –10% 이상의 축소율이 생기다가, 0.2mm이하 패턴은 구현되지 않았고, 변형점을 삽입한 경우 개선되었다. 두 번째로 0.8×0.8mm 패턴 크기를 고정하고 메쉬와 슬라이싱 조건을 달리한 결과, 메쉬를 변화시키면 각 조형 요소별 오차 값의 차이가 크지 않았고, 메쉬를 고정하고 슬라이싱 값을 변화시켰을 때는 슬라이싱 값이 작아질수록 오차가 작아졌다. 결과로써, 각 선폭크기에 따른 목표치 대비 오차의 고려가 필요하였고, 효율적인 릴리프제품의 쾌속조형을 위해, 메쉬 설정은 1.0으로 지정하여 제품의 생산속도를 높이는 것이 유리하였다.

쾌속조형기술을 이용한 전통상감 베이스 개발

장운근(Woongeun Jang) 한국콘텐츠학회 2014 한국콘텐츠학회논문지 Vol.14 No.1

오늘날 소비자의 요구가 점점 다양해지고 신제품 개발 사이클이 짧아짐에 따라 쾌속조형기술이 점차로 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 일반적으로 CAD/CAM기술의 활용도가 점차 증대되고 있는 귀금속분야에 사용되는 쾌속조형기술을 전통상감기법을 사용한 공예상품의 상감베이스를 제작하기 위하여 적용하였다. 쾌속조형기술은 상감베이스를 제작하는 데 있어 기존의 전통수공예 기법으로 제작된 상감베이스보다 정밀하고 균일하며 다양한 입사 홈을 제작 할 수가 있어 보다 정교한 언더컷 형상과 균일한 상감디자인을 형상화 할 수가 있었다. 따라서 본 연구에서는 쾌속조형기술을 통하여 상감베이스 입사홈 가공에 있어 보다 단시간에 작업자의 숙련도에 크게 좌우되지 않고 균일한 문양과 다양한 곡선 상에 입사홈을 가진 상감베이스를 제작할 수가 있었고 이는 품질, 비용, 납기 측면에서 보다 개선된 상감베이스를 제작 할 수가 있었다. RP(Rapid prototyping) technology is widely used to reduce the cost and cycle time of new prototypes in industries as new product development cycle time currently shortened and the voice of customers also become to be diversified. In this study, RP skill used in making jewelry products was adapted to develop the metallic inlaying base of traditional handicraft products as the significance of CAD/CAM technologies was increased. The RP technology showed that it helped the handicraftsman to cut the groove for inlaying metalic wire more easily, uniformly and diversely than conventional handicraft technique in making the groove with undercut shape. Therefore this study showed that RP technology applied for the metalic inlaying base achieved more elaborate, intricate and uniform patterns, not depending on craftsmanship ,compared with conventional handicraft skill in terms of quality, cost and delivery.

다분야 기술융합의 혁신시스템 특성분석

이공래,황정태 과학기술정책연구원 2005 정책연구 Vol.- No.-

연구의 필요성 및 목적 ○ 다분야 기술융합의 개념이 명확하게 정의되어 있지 않고, 이에 대한 인식이 어느 정도인지가 파악된 바가 없음. 선진국에서는 간헐적으로 언급되고 또 몇 개의 연구결과가 나와 있는 정도임. ○ 본 연구는 연구 초기단계에 있는 다분야 기술융합에 대하여 이론적인 이해를 시도하고 한 두개 사례분석을 통하여, 향후 심도 있는 정책연구를 추진하는데 밑바탕을 제공하는데 목표를 둠. 주요 연구내용 □ 다분야 기술융합에 대한 기본적인 이해 ○ 다분야 기술융합은 (fusion of technologies) 2개 이상의 기술요소가 유기적으로 결합하여 기존의 기술이 갖지 않는 새로운 기능을 발휘하는 기술혁신의 한 현상으로 정의됨 ○ 다분야 기술융합의 요소기술은 매우 광범위하나 현대의 다분야 기술융합을 실현하는데 중요한 역할을 수행하고 있는 기술은 나노기술, 생명공학기술, 정보통신기술, 인지과학 등 4가지임. 인지과학은 기술융합을 왜 그리고 어떻게 하는가를 생각하는 분야이며, 나노기술은 사람이 기술융합의 가시적 산물을 구체적으로 형상화할 수 있으며, 생명공학기술은 그것이 기능하도록 작용하고, 정보통신기술은 이것을 통제하고 추적하는 역할을 담당하는 기능을 수행하고 있음 □ 다분야 기술융합의 혁신시스템 모형 ○ 다분야 기술융합의 과정은 요소기술들이 순차적으로 결합하여 새로운 기능을 생성하는 일련의 결합 과정으로 정의됨 ○ 다분야 기술융합의 수명주기는 여러 분야의 전문 기술지식을 가진 연구원들 간에 사회화 단계과정을 거쳐, 한 연구원이 다른 분야의 전문지식을 충분히 학습하고 소화한 후 새로운 아이디어를 창출하게 되는 혁신단계로 이행함. 혁신단계를 넘어서면 연구원 상호 간의 대화나 사회화가 진부해져서 학습의욕과 흥미가 감소되는 안정화 단계로 이행한 후 한 주기를 마침 □ 다분야 기술융합의 사례분석: 지능형로봇 ○ 우리나라는 지능형로봇산업을 10대 성장동력산업의 하나로 선정하고 육성하고자 부심하고 있으며, 2005년 1월부터 산자부와 정통부가 공동으로 지능형로봇 산업기술 로드맵 및 발전전략을 수립?추진함으로써 앞으로 지능형로봇사업의 성장 여부가 주목을 받고 있음 ○ 로봇 관련 다분야 기술융합을 살펴보면 시간의 흐름에 맞추어 다분야 기술이 계속적으로 로봇에 융합되어 온 과정이었음. 1970년대만 해도 자동차 제조공장에서 스포트 용접을 위하여 활용되었던 로봇은 1980년대에 이르러 제어기술과 센서기술을 융합하여 아크용접이나 시각센서 제어로봇을 탄생시켰음. 1990년대에는 다각보행기술, 지적 원격 조작, 다관절 머니퓨레이터, 감성 로봇, 모델기반 지능기술 등 폭 넓은 로봇기술이 출현하였음 □ 다분야 기술융합의 사례분석: 쾌속조형 ○ 쾌속조형은 컴퓨터에서 제작된 설계도면을 3차원 실물로 프린트하는 기술로 차곡차곡 재료를 형상대로 쌓아 올리는 적층조형술을 자동화한 기술임. 현재 핵심미래생산기술로 주목받고 있으며, 국내에서도 KAIST에서 정부지원으로 쾌속조형시스템을 연구하여 상용화까지 추진하였음 ○ 쾌속조형산업의 세계시장 규모는 2004년 약 7억 520만불에 이르는 것으로 추정되며 국내시장의 규모는 약 160억원으로 추정됨. 쾌속조형시스템은 크게 고가의 레이저 시스템과 잉크젯 같은 중저가의 노즐시스템으로 나눌 수 있으며 저가 시스템의 판매가 급증하고 있음. 프린터 시장에서 레이저프린트의 시장점유율을 잉크젯프린터가 능가한 것과 비슷한 양상을 보이고 있음. 결론 및 정책제언 ○ 네트워크 구축을 통한 학습역량 강화 - 네트워크의 이점들을 잘 활용하는 기업은 그만큼 다분야 기술융합을 추구하는 연구개발과 기술혁신능력 강화에 유리한 위치에 있음. 따라서 네트워크 구축을 통한 학습역량 강화가 중요한 정책 목표가 되어야할 것임 ○ 프로젝트 리더의 혁신경영능력 강화 - 공공연구기관이나 대학에 근무하고 있는 프로젝트 리더들에게 리더쉽을 교육하고 다분야 기술융합에 관련되는 프로젝트를 수행할 때 필요한 기술혁신경영능력을 강화하는 교육 프로그램의 개발과 교육이 시급함. ○ 창의적이고 개방적인 연구 환경의 조성 - 연구기관의 연구목적과 연구사업의 특성에 부합하는 경영방식과 시스템이 다양하게 도입되는 분위기를 조성하여야 할 것임. ○ 학제간 벽을 뛰어 넘는 대학원 교육의 혁신 - 대학원 학생들이 연구팀을 구성할 경우 같은 과나 같은 지도교수 밑에 있는 학생들끼리 구성하는 연구팀이 아니라 다른 과 혹은 다른 지도교수 밑에서 학습하는 학생들 간에 다분야 기술융합 연구팀을 구성하여 연구 프로젝트를 수행할 수 있는 교육제도의 혁신이 필요함 ○ 기초과학과 공학의 융합 - 21세기 다분야 기술융합의 시대에도 과거와 같이 기초과학과 공학의 융합이 중요한 결과를 가져올 것으로 예상됨.

쾌속조형공정 지원 정형외가 골절 수술

손홍문(Hong-Moon Sohn),이준영(Jun-Young Lee),하상호(Sang-Ho Ha),유재원(Jae-Won Yoo),이상홍(Sang-Hong Lee),안동규(Dong-Gyu Ahn) 대한정형외과학회 2004 대한정형외과학회지 Vol.39 No.7

최근 수술 결과의 개선과 환자에 대한 위험 감소를 위하여 컴퓨터 응용기술을 이용한 새로운 수술 기법들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 쾌속조형공정 지원 정형외과 골절수술기법(RPAOFS)의 적용 증례에 대한 결과보고이다. RPAOFS은 인체의 대칭 특성과 역공학 및 쾌속조형공정의 기술적조합의 장점인 골의 손상없이 CT 데이터로부터 3차원 실물형상의 쾌속제작 특성을 이용한다. 환측의 골절전 원형골 실물형상은 건측의 CT 데이터를 역공학으로 3차원 복원하고, 이 데이터를 거울 대칭 변환하여 환측의 골절전 원형골 CAD 데이터를 생성하여 Objet 쾌속조형공정을 이용하여 제작하였다. 제작된 환측 골절전 원형골 실물형상을 이용하여 인체 형상에 적합한 내고정물 선정 및 내고정물 사전 성형, 내고정물 위치 및 고정위치 선정, 수술 경로 결정 등 사전 수술 계획 수립과 시술을 수행하였다. RPAOFS을 경골 원위부 분쇄골절과 경골 근위부 함몰 골절에 대하여 적용하였다. 수술 결과, 수술 시간, 방사선 투사횟수, 절개 크기 등을 최소화할 수 있었으며 환자의 재활 속도가 현저히 빨라짐을 알 수 있었다. 이 결과로부터 RPAOFS가 효과적인 정형외과 골절 수술 방법임을 알 수 있었다. New surgical techniques utilizing computer-aided engineering have been recently developed to improve the quality of surgery and reduce the risk to patients. This paper reports the surgical cases using rapid prototyping assisted orthopeadic fracture surgery (RPAOFS). RPAOFS utilizes the symmetric characteristics of the human body, and the potential for RE and RP in which the physical shape is manufactured repidly from the CT data. The physical shape before the injury was manufactured from the RP using the mirror transformed CAD data of the uninjured extents. Subsequently, pre-operative planning, such as the selection of the proper implant, preforming of the implant, selection of the fixation positions, and surgery are performed utilizing the physical shape. RPAOFS was applied to two cases such as a distal tibia communited fracture and a proximal tibia plateau fracture. The surgical results showed that RPAOFS is an effective surgical tools.

쾌속 조형 생산 기술의 특허 동향 분석

이창환,김치균 한국기계기술학회 2012 한국기계기술학회지 Vol.14 No.4

쾌속조형 시작품의 적층방향별 물성평가 및 이방성을 고려한 유한요소해석

박근(Keun Park),김영수(Young-Soo Kim),박도윤(Do-Yoon Park) Korean Society for Precision Engineering 2008 한국정밀공학회지 Vol.25 No.11

쾌속조형기술의 구현을 위한 3차원 제어시스템 개발

조성목(Cho Sung-Mok) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.4

쾌속조형기술(Rapid Prototyping Technology)은 설계단계에 있는 3차원 모델을 시제품(Prototype)으로 다른 중간과정 없이 빠르게 생성하는 새로운 기술을 말한다. CAD 모델 데이터는 3차원 형상 시스템이지만 모니터 화면이나 문서로 출력할 때는 2차원으로 밖에 표시되지 않는다. 반면에 쾌속조형기술은 설계된 3차원 CAD데이터를 2차원 단면 데이터로 변환한 후 RP(Rapid Prototyping)공정을 적용하여 순차적으로 적층해 감으로써 CAD데이터와 같은 3차원 업체 형상을 제작하게 된다. 그러나 RP 시스템은 매우 가격이 비싸서 칫솔이나 완구 등과 같은 생활용품을 제작하는 중소가업에서는 구입하기 어려운 상황이다. 본 논문에서는 오픈소스를 사용하여 RP 기술을 구현함으로써 저렴한 가격으로 구매할 수 있는 RP 시스템을 개발하기 위한 3차원 제어시스템을 제안하였다. Rapid Prototyping (RP) is a technology that produces prototype parts from 3D computer aided design model data without intermediate processing technology rapidly. CAD model data are created from 3D object digitizing systems but presented just as 2D data when they are printed as a hard copy or displayed on a monitor. However, Rapid Prototyping Technology fabricates 3D objects the same that CAD data because it transforms designed 3D CAD data into 2D cross sectional data, and manufactures layer by layer deposition sequentially. But most of all the small and medium scale companies which produce a toothbrush, a toy and such like provisions are in difficult situations to buy RP system because it is very expensive. In this paper, we propose a 3D control system adopting open source programs for implementing Rapid Prototyping Technology in order that RP system can be purchase at a moderate price.

Computer-aided design (CAD) 및 쾌속조형술을 이용한 가철성 국소의치 수복 증례

박선아,곽재영,허성주,김성균,박지만,Park, Seon-Ah,Koak, Jai-Young,Heo, Seong-Joo,Kim, Seong-Kyun,Park, Ji-Man 대한치과보철학회 2017 대한치과보철학회지 Vol.55 No.1

CAD/CAM (computer-aided design/computer-aided manufacturing) 기술을 이용한 인레이 및 여러 고정성 보철물의 제작이 보편화되고 구강내 스캐너가 널리 보급되면서 디지털 치의학의 개념이 치과 보철학 분야 전반에 적용되고 있다. 그러나 가철성 보철 부분에서는 디지털 개념의 적용이 쉽지 않으며 기존의 주조 방식에 많이 의존하고 있다. 따라서 가철성 보철물의 제작 과정에 이런 개념을 적용해보려는 시도는 중요한 의미가 있다. 본 증례에서는 하악 Kennedy class III 무치악 환자에서 보철적, 심미적 요구에 의한 교합고경의 증가와 함께 CAD 및 쾌속조형술(RP, rapid prototyping)을 이용한 가철성 국소의치를 제작하였다. CAD를 이용하여 서베잉 및 국소의치 금속 구조물을 설계하였으며, 쾌속조형술은 금속 구조물을 주조하기 위한 레진 패턴 제작에 이용하였다. 9개월 간의 임상적 관찰 기간 동안 만족스러운 심미적, 기능적 결과를 얻어 이를 보고하고자 한다. Nowadays, digital dentistry is generally applied to prosthodontics with fabrication of inlays or any other fixed prostheses by utilizing CAD/CAM (computer-aided design/computer-aided manufacturing) technology and intraoral scanner. However, in fabricating removable prosthesis, there are some limitations for digital technology to substitute conventional casting method. Therefore, approaching removable prostheses fabrication with CAD/CAM technology would be a meaningful trial. In this case report, Kennedy class III mandibular edentulous patient who was in need of increasing the vertical dimension of occlusion was treated with removable partial denture using CAD and rapid prototyping technique. Surveying and designing the metal framework of the partial denture was performed with CAD, and sacrificial plastic pattern was fabricated with rapid prototyping technique. During the follow up period of nine months, the removable partial denture has provided satisfactory results in esthetics and function.