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[3D프린터]3D프린팅의 발전, 부드럽고 유연한 실리콘으로 3D프린트하여 다양한 웨어러블, 소프트로봇 응용이 가능하게 되었다.

박영숙세계미래보고서저자 | 기사입력 2020/09/13 [06:57]

[3D프린터]3D프린팅의 발전, 부드럽고 유연한 실리콘으로 3D프린트하여 다양한 웨어러블, 소프트로봇 응용이 가능하게 되었다.

박영숙세계미래보고서저자 | 입력 : 2020/09/13 [06:57]
새로운 실리콘으로된 3D프린팅, 로봇공학, 의학, 웨어러블 응용프로그램에 딱 맞게 활용된다. 2020. 9. 12.
 
 

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미국 과학자들이 수행한 최근 연구가 완료됨에 따라 소프트장치의 제작이 더욱 발전하고 있다. "3D인쇄가능한 견고한 실리콘 이중 네트워크"에 게시된 결과를 통해 새로운 유형의 웨어러블뿐만 아니라 로봇공학과 같은 복잡한 시스템에 대해 미크론 해상도로 부드러운 재료를 제작할 수있는 방법을 설명한다.

연질 재료는 충격 흡수, 에너지 회수 및 로봇공학을 위해 배치된 연질 물질과 함께 많은 응용분야를 위해 산업적으로 생산되며, 장치는 변형 될 수 있다. 실리콘 고무는 보다 공식적으로 폴리 즉 디메틸 실록산으로 알려져있는데, 이 가교결합된 재료는 강한 기계적 특성, 온도 및 내 화학성으로 인해 널리 사용된다. 그러나 사출성형과 같은 전통적인 기술로 이러한 재료를 사용하는 대부분의 방법은 극히 제한적이며 기본 형상을 만드는 데만 적합하다.

이전 연구에서는 3D프린팅 잉크용 액체 실리콘고무 소재로 성공하여 더 복잡한 모양을 만들어 냈다. 그러나 경화 전 "슬럼 핑"과 같은 안정성 부족으로 인해 "높은 종횡비 구조"를 가진 구조물뿐만 아니라 오버행으로 인쇄되는 구조물 측면에서 문제가 지적되었다. 다른 실험기술로 인해 해상도가 떨어지고 기계적 특성이 떨어지거나 인쇄속도가 느려졌다.

 

이 연구에서 연구원들은 실리콘 이중 네트워크 (SilDN)로 구성된 재료 플랫폼을 사용하여 이전 SLA 엘라스토머에서 볼 수 없었던 낮은 탄성 계수와 강도를 제공했다. 프린팅 레진은 2개의 서로 다른 실리콘으로 구성되어 있는데, 하나는 "약하지만 3D프린팅 가능한 실리콘 네트워크가 전구체를 묶어 "더 강력한 실리콘 형태를 만들어준다. 이로 인해 이전에 가능했던 것보다 기계적으로 더 견고한 엘라스토머가 생성될뿐만 아니라, 이 소재는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 세라믹 및 금속을 포함한 다양한 기판과 결합하여 새로운 응용 분야를 열었다.

 

 

 

 

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3D 프린팅 이중 네트워크 실리콘 (SilDN).

연구진은 “소프트 로봇 및 생체의학 장치를 인쇄 할 때 낮은 모듈러스, 높은 인성 및 높은 인열 저항의 조합이 바람직하다. “3D프린팅 프로세스가 이방성을 부여하거나 성능을 변경할 수있는 다른 재료와 달리 SilDN은 인쇄 방향이나 레이어 높이에 관계없이 유사한 속성을 가질 수 있다. 이러한 발견은 응축 네트워크가 인쇄 된 레이어를 교차 연결한다는 것을 시사한다.”

의료 및 수술 시뮬레이션과 같은 애플리케이션에는 소프트 아키텍처가 필요하기 때문에 연구원들은 가능한 한 유아 심장과 심장 조직을 모방하기 위해 속이 빈 합성 심장 모델을 만들었다. 이 재료는 높은 인열 강도를 보 였는데, 이는 의료 전문가가 주사, 절개 및 봉합을 연습 할 때 매우 중요하다.

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SilDN의 인쇄 후 본딩.

소프트 액추에이터 및 센서와 같은 장치의 경우 우수한 엘라스토머-섬유 결합이 필요하므로 찢어짐 방지 및 신축성있는 직물과 같은 일반적인 직물에 연결할 수 있다. 웨어러블은 마모와 "착용 및 탈피주기"를 견딜 수 있어야한다.

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웨어러블 및 소프트 로봇 애플리케이션을위한 SilDN 통합.

궁극적으로 연구진은 속도와 기계적 특성을 개선하기 위해 SilDN 프레임 워크를 권장한다. 그러나 광 잠재 촉매와 같은 다른 화학 물질을 추가하면 응축을 더 잘 제어하는 ​​데 도움이 될 수 있다. 이와 함께 네트워크는 더 큰 강성과 강도의 이점을 누릴 수 있다.

“SilDN은 장치 성능을 가능하게하는 고급 기능, 자가치유 동작을 포함하는 다른 응축 네트워크에서 생성 될 수도 있다.

재료는 더 나은 인쇄를 위해 와이퍼 블레이드 어셈블리로 수정 된 청색광 LED 프로젝터를 사용하여 Ember SLA 3D 프린터에서 3D프린트되었다. 또한 Z축 해상도를 개선하기 위해 염료 시리즈를 추가 한 다음 인쇄 후 수술 시뮬레이터에 SilcPigs 안료를 칠했다.

실리콘은 오늘날 4D 신축성 직물에서 형상 기억 거동이있는 메타물질에 대한 직접 잉크 쓰기 및 센서 생성을위한 응용분야에 이르기까지 다양한 연구프로젝트 및 응용분야에서 사용되고 있다.3dPrint.com

 

 

 
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