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MIT에서 3D프린터로 출력한 형상을 기억하는 구조물 개발
2016-08-29 15:57:04

동전위에 있는 형상기억 에펠탑

3D프린팅은 의료 과학분야에 많은 일을 해왔습니다.
더 나은 인공삽입물, 인공 척추뼈 제작 그리고 더 작은 내부 카메라까지 우리의 삶에 도움이 되었습니다.

 

3D프린팅한 3개 렌즈의 카메라. 환자몸에 투입하여 환자내부에서 상태를 살필수도 있다고 함.

다음으로, 3D프린팅은 혁신적인 약물 공급으로 우리에게 도움을 줄 수 도 있습니다.
MIT 연구원들은 새로운 3D프린팅 프로세스에서 사용할 수 있는 특정온도에서 형상이 변하는 작은 구조물을 개발하였습니다.
-- 약을 투입한 환자가 열이 있을 경우만 투입한 약물이 공급되는 새로운 약물 투여시스템. (편집자주:환자에게 미리 약을 투입해 놓고, 환자가 열이 있으면(특정온도에서 형상이 변해서) 자동으로 약물이 환자에게 투입되는 것으로 보입니다.)

 

3D프린터로 출력한 형상 기억 구조물 (3-D printed multimaterial shape-memory minigripper)

위 사진의 움직이는 모습입니다.
 


개발팀은 온도에 반응하는 알약을 아직 개발하지는 못했지만, 이 기술의 절반은 개발된 상태입니다.
다양한 온도 조건에 따라 딱딱해지거나 부드러워지는 특수 폴리머와 함께 "Microsterolithography"라고 불리는 새로운 3D프린팅 프로세스와 연계해서 말입니다. 이 물질들은 특정온도에서 원하는 형상으로 주조될 수 있습니다. 특정온도에서 원하는 형상으로 "locked(고정)"되고, 다른 온도에서는 원래의 형상으로 돌아옵니다.

실험결과, 3D프린팅된 이 물질은 부서지지않고 3번까지 늘리고 비틀 수(stretched and twisted) 있습니다.  새로운 프린팅 프로세스는 사람의 머리카락만큼 얇은 구조를 만들 수 있는 아주 높은 해상도(resolution)를 가지고 있습니다.
개발팀은 이 소재가 바이오메디컬 기기들, 형상이 변하는 태양광 전지, 우주항공 소재를 만드는 데 쓰이길 바라고 있습니다만, 아직 그럴 수준은 아닙니다. 여전히 개발은 진행중입니다.
개발팀은 작고, 복잡한 에펠탑의 모형, 꽃, 작은 물체를 잡을 수 있는 출력물등을 만들었습니다.

 


개발연구원들은 형상 기억 구조물을 만들기 위해 3D프린팅을 눈여겨봤습니다. 상대적으로 세밀하게 원하는 디자인구조를 만들수 있기 때문입니다. 그러나 일반적인 3D프린터로,연구원들은 단지 몇 mm 단위정도 세밀함의 출력물을 디자인할 수 밖에 없었습니다. Fang(MIT기계공학과 부교수)은 사이즈 제약과 소재가 빨리 원래의 형태로 복원되어야 하는 하는 제약사항을 가지고 있었습니다.

아주 미세한 형상기억 구조물을 출력하기 위해, 프로젝터의 광원으로 레진의 연속적인 층을 출력하는 microsterolithography라 불리는 방식을 사용했습니다.
프로젝터 광원은 반도체 산업분야에서 사용되는 초해상도 렌즈를 사용해서, 사람 머리카락 두께정도의 직경의 복잡한 부분도 출력이 가능했습니다.


Microstereolithography 라는 기술은 우리가 일반적으로 알고 있는 DLP 방식과 큰 차이는 없어 보입니다. 프로젝터의 광원을 이용하여 resin소재를 레이어 단위로 적층해 가는 방식과 크게 다르지는 않아 보입니다. 다만, 프로젝터 광원이 반도체 산업분야에서 사용되는 아주 성능이 좋은 광원을 사용하네요.
하지만, 이 방식에 대해 좀 더 살펴봐야 정확히 말씀을 드릴 수 있을 것 같습니다.

이 기억형상 소재(shape memory material)는 응용 분야가 다양할 것 같습니다.
환자나 아기처럼 스스로 움직이지 못하거나, 대화가 안되는 환자들의 경우, 열이 날 경우, 수시로 확인해보는 방법밖에 없습니다. 하지만, 이 기술과 소재가 실용화되면, 실용적이고, 편리할 것 같습니다.

태양전지의 경우, 태양의 움직임에 따라 태양전지가 따라서 움직여 준다면 태양열을 더 효과적으로 이용할 수 있을 것 같네요.

이외에도 많은 응용분야가 있을 것 같네요. 빨리 상용화되었으면 좋겠습니다^^

원문 링크 2개입니다. 
기술적인 부분들이 궁금하신 분은 MIT News 링크를 보시기 바랍니다.


http://news.mit.edu/2016/3-d-printed-structures-remember-shapes-drug-delivery-solar-panel-0826

 

https://www.engadget.com/2016/08/27/mits-new-3d-printer-makes-objects-that-remember-their-shape/

 

 

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