KR101921387B1 - 3d 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질 - Google Patents

3d 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질은 하이드로콜로이드를 포함한다.

Description

3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질{REFERENCE MATERIAL FOR PRINTABILITY OF MATERIALS FOR 3D PRINTING}
본 발명은 3D 프린터용 소재의 인쇄적성(Printability)을 측정하기 위한 표준물질에 관한 것으로서, 바이오 또는 식품 소재와 같이 복합성분으로 구성된 3D 프린터용 소재의 균일한 인쇄품질관리(Printing quality control)를 위해 사용될 수 있는 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 관한 것이다.
3D 프린터는 입력된 설계도에 따라 3차원의 입체적인 물품을 만들어내는 기계로서, 최근에는 본래 개발 목적인 산업용 시제품 생산을 넘어 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
3D 프린터의 원리는 잉크젯 프린터의 원리와 유사하다. 2D 프린터인 잉크젯 프린터는 디지털화된 파일을 전송받아 잉크분사 노즐을 X축과 Y축으로 이동시키면서 종이에 잉크를 분사하여 활자나 그림 등의 2D 이미지를 인쇄하는데, 3D 프린터는 여기에 Z축 방향의 움직임을 더하여 3차원 입체 형상을 구현한다.
보다 구체적으로, 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 종래 3D 프린터는 필라멘트(filament)를 공급하는 익스트루더(extruder), 필라멘트를 용융시켜 분사하는 핫엔드 노즐 등으로 구성되어, 익스트루더를 통해 공급된 필라멘트가 핫엔드 노즐의 히터에 의해 용융되어 분사되고, 핫엔드 노즐이 3축 방향으로 이동하면서 필라멘트 박막을 적층하는 방식으로 3차원 물품을 만들어낸다.
종래 3D 프린터에 사용되는 필라멘트는 열가소성 원료로서 플라스틱 소재에 국한되었으나, 최근에는 금속, 세라믹 등과 같은 소재에서부터 세포나 조직을 이용하는 바이오 소재 및 식품 소재에 이르기까지 그 범위가 확장되었다.
특히, 바이오 소재 또는 식품과 병행되는 3D 프린팅은 대상 소재별로 구성성분에 따른 인쇄특성이 상이하고, 3D 프린팅에 부적절한 소재가 다수 포함되기 때문에, 적절한 인쇄품질에 도달하기 위해서는 별도의 소재가공이 요구된다. 이때, 압출공정에 적합한 유동성 및 3차원 적층 후 그 형태를 유지할 수 있는 정도를 나타내는 인쇄적성이 가장 중요한 요소로 평가된다. 인쇄적성에 따라 해당 소재의 3차원 모델링 구현 범위가 결정되기 때문에, 다양한 소재의 거동 특성을 표현할 수 있는 표준물질을 이용하면, 소재가공에 있어 인쇄품질을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 바이오 소재 또는 식품과 병행되는 3D 프린팅에서의 인쇄적성은 해당소재의 구성성분, 온도, 첨가제 등과 같은 요소에 영향을 받으며, 소재의 활용분야에 따라 요구되는 각각의 인쇄적성이 서로 다르므로, 소정의 소재가공을 통해 원하는 형태의 객체를 출력하기 위한 인쇄적성의 정량적 기준을 제공하는 표준물질이 요구된다.
그러나 현재까지 3D 프린터용 소재의 유동학적 거동 특성을 나타내는 표준물질이 전무하므로, 소재의 일정한 품질관리 및 3D 프린터의 인쇄품질관리(Printing quality control), 즉 정확도와 재현성을 주기적으로 확인 측정할 방법이 없다.
이에 3D 프린터용 소재의 유동 특성을 재현할 수 있는 표준물질의 개발이 절실히 요구되고 있다.
KR 10-2014-0121034 A
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 3D 프린터에 사용되는 소재의 인쇄거동을 모방하여, 3D 프린터의 정확도와 재현성을 주기적으로 확인하는데 사용할 수 있는 인쇄적성 측정용 표준물질을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질은 하이드로콜로이드;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 상기 하이드로콜로이드는 메틸셀룰로오스이다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 증류수;를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 상기 증류수 100 중량부에 대하여, 상기 메틸셀룰로오스가 5 ~ 25 중량부로 혼합된다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 전단 탄성률이 45 ~ 30000 ㎩이다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 상기 소재의 인쇄적성은 소재의 형상유지력(Dimensional stability), 및 압출용이성(Injectability)에 따라 산정된다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 상기 소재의 형상유지력은 상기 소재의 전단 탄성률 측정값에 따라 정해진다.
또한, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서, 상기 소재의 압출용이성은 소정의 노즐을 통과할 때 요구되는 압출 출력값에 따라 정해진다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 3차원 적층 후의 형태 유지 정도를 나타내는 형상유지력, 및 압출공정에 적합한 정도를 나타내는 압출용이성에 기반하여, 소재의 인쇄특성의 기준지표를 도출·제공함으로써, 소재가공에 따른 인쇄품질을 일정하게 유지하고, 3D 프린터의 인쇄품질관리를 위한 재현성과 정확성을 주기적으로 확인할 수 있다.
도 1은 1% 농도로 제조된 하이드로콜로이드의 저장기간에 따른 점도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질의 등급에 따른 3차원 조형물의 변형거동과 다양한 소재의 변형거동을 나타내는 사진이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질은 3D 프린터용 소재의 유동학적 거동 특성을 표현할 수 있는 표준물질로서, 3D 프린터용 소재의 균일한 인쇄품질관리(printing quality control)를 위해 사용 가능하다. 입력된 설계도에 따라 3차원 입체 물품을 만드는 3D 프린터는 최근에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 종래 3D 프린터는 익스트루더(extruder)를 통해 공급된 필라멘트(filament)가 히터에 의해 용융된 후에, 3축 방향으로 이동하는 노즐을 통해 분사되어 적층되는 방식으로 3차원 물품을 만들어낸다. 이때, 사용되는 필라멘트는 열가소성 원료로서 플라스틱 소재에 국한되었으나, 최근에는 금속, 세라믹 등과 같은 소재에서부터 세포나 조직을 이용하는 바이오 소재 및 식품 소재에 이르기까지 그 범위가 확장되고 있다.
특히, 바이오 소재 또는 식품과 병행되는 3D 프린팅인 경우에, 그 소재별로 인쇄특성이 상이하고, 프린팅에 부적법한 성분이 다수 함유되어 있기 때문에, 원하는 인쇄품질을 보증하기 위해서는 소재가공이 필수적이고, 이때 가장 중요한 요소가 인쇄적성(printabilty)이다. 인쇄적성은 압출공정에 적합한 유동성 및 3차원 적층 후에 그 형태를 유지할 수 있는 정도를 나타내는 것으로, 이에 따라 3차원 모델링 구현 가능 범위가 결정되고, 3D 프린터의 정확도 및 재현성을 확인할 수 있다. 그러나 현재까지 3D 프린터용 소재의 거동 특성을 가진 표준물질이 개발되지 않았는바, 이에 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질이 안출되었다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질은 하이드로콜로이드를 포함한다.
여기서, 소재는 3D 프린팅에 사용되는 물질로서, 예를 들어 식품 3D 프린터용 식품 조성물, 의료 및 바이오 3D 프린터용 고분자 조성물 등일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 널리 3D 프린터에 사용 가능한 모든 물질을 포함한다.
또한, 소재의 인쇄적성은 3D 프린팅 과정에서 사용되는 소재가 얼마나 압출이 용이하며, 3차원 적층과정 중 또는 그 후에 자체 무게에 의해 붕괴되지 않고 그 3차원 입체형상을 유지하는지를 나타내는 것으로, 압출용이성(injctability), 및 형상유지력(dimensional stability)을 정량적으로 측정하여 산정할 수 있다.
하이드로콜로이드(hydrocolloid)는 물에 수화되어 점성을 나타내거나 겔화되는 친수성 고분자로서, 폴리머 구성, 분자량, 작용기, 농도 등과 같은 특성에 따라 다양한 성질을 나타내므로, 식품계에서는 특히 액상식품의 유화, 분산의 안정과 증점, 겔화 등에 의한 텍스처 개량 등에 널리 쓰인다. 이러한 하이드로콜로이드는 이화학적 특성 규명이 용이하기 때문에, 유동학적 특성에 대조하여, 다양한 성분으로 구성된 바이오 소재 또는 식품 소재 등의 인쇄적성을 평가할 수 있는 표준물질로 제공될 수 있다.
한편, 인쇄적성 측정용 표준물질로 사용되기 위해서는 소재의 특성에 따른 광범위한 물성을 그대로 재현할 수 있어야 한다. 따라서, 표준물질의 요건으로서, 농도에 따라 겔강도 변하고, 유동성이 있으며, 탄력성이 낮아야 한다. 즉, 농도가 증가하면 겔강도도 크게 상승해야 하고, 깨짐성이 나타나거나, 토출된 후에 잔류응력에 의해 팽창되어서는 안 된다.
이에, 하이드로콜로이드에 속하는 후보물질 중에서, 상기 요건에 부합하는 최적의 인쇄적성 측정용 표준물질을 선정할 필요가 있다. 여기서, 사용된 후보물질은 젤란검, 구아검, 로커스빈검, 잔탄검, 한천, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀릴로오스 등이고, 직경 10 mm, 높이 60 mm의 유리용기에 30 ㎖씩 각각 나누어 담되, % 농도를 8, 10, 12로 하여, 조직감 분석(TPA: Texture profile analysis)을 시행함으로써 표준물질을 선정했다. 이때, 조직감 분석은 30.0 mm 원통형 아크릴 프로브(probe)를 사용하여 1.0 mm/s 압착속도로 10.0 mm 만큼 2회 압착하여 응력 변화를 기록하고, 겔강도, 깨짐성, 부착성, 탄력성, 응집성을 측정하였다.
위의 조직감 분석 결과는 하기 [표 1]과 같다.
하이드로콜로이드 및 % 농도 (w/w) 조직감 구분
겔강도
(N)		 깨짐성
(N)		 부착성 (g.sec) 탄력성
(mm)		 응집성
젤란검
8 68.64±7.86 68.46±11.59 -29.27±20.19 1.00±0.08 0.26±0.03
10 84.99±7.37 86.05±8.91 -35.32±31.56 1.19±0.15 0.31±0.01
12 76.79±3.60 79.60±11.69 -4.58±5.95 1.15±0.28 0.38±0.03
젤라틴
8 28.10±6.11 22.05±1.72 -13.29±6.77 1.06±0.18 0.30±0.02
10 31.59±3.13 29.02±3.84 -8.40±8.59 1.11±0.13 0.36±0.11
12 48.25±4.32 32.59±3.99 -6.54±9.01 1.02±0.10 0.45±0.14
메틸셀룰로오스
8 7.30±0.40 - -18.96±0.95 0.85±0.01 0.65±0.01
10 13.62±1.14 - -38.51±2.22 0.86±0.00 0.68±0.00
12 16.04±0.71 - -50.59±0.95 0.85±0.02 0.68±0.02
구아검
8 5.76±0.24 - -13.80±3.76 0.96±0.00 0.63±0.08
10 7.85±0.46 - -18.75±1.16 0.95±0.02 0.62±0.04
12 11.47±1.20 - -17.21±4.39 0.95±0.04 0.52±0.01
한천
8 5.62±0.22 5.18±0.34 -11.98±0.28 0.79±0.01 0.32±0.00
10 6.43±0.17 7.10±0.34 -18.48±1.17 0.97±0.03 0.36±0.03
12 10.55±0.84 12.15±0.45 -27.74±4.38 0.99±0.02 0.30±0.03
로커스빈검
8 3.39±0.56 - -12.50±1.27 0.93±0.00 0.89±0.01
10 6.02±0.93 - -23.46±2.28 0.92±0.00 0.84±0.01
12 8.73±0.31 - -28.58±2.86 0.90±0.03 0.68±0.02
하이드록시프로필메틸셀룰로오스
8 2.34±0.49 - -6.20±0.82 0.94±0.00 0.99±0.00
10 5.59±0.61 - -13.79±0.60 0.92±0.01 1.00±0.03
12 7.40±0.52 - -20.1±0.43 0.90±0.00 0.95±0.02
잔탄검
8 1.96±0.29 - -7.55±0.52 0.88±0.00 0.70±0.02
10 2.21±0.17 - -8.42±0.28 0.87±0.00 0.67±0.01
12 2.72±0.13 - -9.53±0.18 0.87±0.00 0.66±0.01
결과를 분석해 보면, 겔강도 측면에서는, 모든 후보물질의 겔강도가 농도에 비례하여 증가하였고, 그 중에서도, 젤란검, 젤라틴, 메틸셀룰로오스는 다른 후보물질에 비해 상대적으로 그 증가폭이 높게 나타났다.
깨짐성 결과에서, 젤람검, 젤라틴, 및 한천에서 깨짐성이 관찰된바, 그 후보물질은 표준물질로서 부적합하다.
탄력성은 메틸셀롤로오스가 가장 낮은 수준을 보였다.
도 1은 1% 농도로 제조된 하이드로콜로이드의 저장기간에 따른 점도의 변화를 나타내는 그래프인데, 도 1에 도시된 바와 같이, 구아검과 로커스빈검의 점도는 저장기간이 길어지면서 감소하는 특성을 보인다. 이는 생분해(Biodegradation) 및 구조붕괴에 의한 해중합(Depolymerization)이 원인이 되어 발생한 것으로 사료된다. 따라서, 구아검과 로커스빈검은 다른 후보물질에 비해 저장 안정성이 떨어지는바, 표준물질로서 부적합하다.
결론적으로, 후보물질 중에 깨짐성이 나타난 젤람검, 젤라틴, 및 한천과, 저장 안정성이 떨어지는 구아검 및 로커스빈검을 제외한, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀롤로오스, 잔탄검이 인쇄적성 측정용 표준물질로 적합하다. 특히, 그 중에서도, 농도증가에 따른 겔강도 증가 수준이 뛰어나면서, 깨짐성이 나타나지 않고, 탄력성이 낮으며, 장기 보관에 의한 저장 안정성이 우수한 메틸셀룰로오스(methyl cellulose, MC)가 가장 바람직하다.
이하에서는 메틸셀룰로오스를 주원료로 하는 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성용 표준물질을 사용해, 다양한 소재의 거동 특성을 구현하는 방법에 대해 설명한다.
서로 다른 거동 특성을 가지는 소재의 3D 프린팅 특성을 재현하기 위해서, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성용 표준물질에서는 메틸셀룰로오스 및 증류수를 소정의 조성비로 혼합한다.
이때, 조성비에 따라 소재의 인쇄적성이 차별화되는데, 본 발명에 따르면, 증류수 100 중량부를 기준으로, 메틸셀룰로오스 5 ~ 25 중량부를 혼합하여 인쇄적성을 구분할 수 있다.
아래 [표 2]에서는, 증류수 100 중량부에 대하여, 메틸셀룰로오스 5.26, 6.38, 7.52, 8.70, 9.89, 11.11, 12.35, 13.64, 14.94, 16.28, 17.65, 19.05, 20.48, 21.95, 23.46, 및 25.00 중량부로 각각 혼합한 표준물질을 등급별로 분류하고, 이에 따라 형상유지력과 압출용이성을 산정·구분하였다.
인쇄적성 구분 표준물질 등급(Lv) 증류수 100 중량부 기준 메틸셀룰로오스 중량부
형상유지력 압출용이성
3D 프린팅 부적절 고압출 용이 5 5.26
6 6.38
7 7.52
8 8.70
저형상 유지 중압출 용이 9 9.89
10 11.11
11 12.35
12 13.64
중형상 유지 저압출 용이 13 14.94
14 16.28
15 17.65
16 19.05
고형상 유지 3D 프린팅 부적절 17 20.48
18 21.95
19 23.46
20 25.00
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질의 등급에 따른 3차원 조형물의 변형거동과 다양한 소재의 변형거동을 나타내는 사진이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질은 다양한 조성으로 구성된 3D 프린터용 소재의 3차원 조형 후의 변형되는 거동 영역을 대표한다.
이하에서는 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질이 다양한 소재의 거동 특성을 반영할 수 있음을 확인하는 실험 결과를 토대로, 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질의 형상유지력을 평가하기 위해서, 본 발명의 표준물질과 다양한 소재의 전단 탄성률을 측정하였다. 여기서, 사용된 소재는 초콜릿 잼, 그릭 요거트, 케첩, 땅콩버터, 체다치즈, 크림치즈, 쿠키믹스, 분쇄된 육가공품, 메쉬감자, 앙금, 설탕반죽, 및 마지팬 등이다.
그 측정 결과는 아래 [표 3]과 같다.
표준물질 등급(Lv) 전단 탄성률(㎩) 3D 프린터용 소재 전단 탄성률(㎩) 온도
5 48.46 초콜릿 잼 109.12





25
6 103.69 그릭 요거트 181.76
7 241.06 케첩 255.10
8 480.14 땅콩버터 590.15
9 1022.50 체다치즈 911.49
10 1683.70 크림치즈 1568.50
11 2338.97 쿠키믹스 1816.00
12 3429.90 분쇄된 육가공품 2478.63
13 4834.90 메쉬감자 5148.30
14 6297.97 앙금 5353.07
15 8286.03 설탕반죽 18315.83
16 9549.47 마지팬 22552.90
17 11362.97
18 16312.43
19 22923.30
20 27806.57
결과를 분석해 보면, 본 발명에 따른 표준물질의 전단 탄성률 측정값은 48.46 ~ 27806.57 ㎩의 범위에, 소재의 전단 탄성률은 109.121 ~ 22552.90 ㎩ 범위에 있다. 따라서, 소재의 전단 탄성률은 본 발명에 따른 표준물질의 전단 탄성률 범위에 포함되고, 본 발명에 따른 표준물질과 소재의 전단 탄성률 수준은 도 2의 변형 거동의 수준과 일치한다.
결과적으로, 도 2 및 [표 3]의 결과로부터, 3D 조형된 본 발명의 표준물질과 소재의 형상유지력은 전단 탄성률 측정값으로 나타낼 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 표준물질의 압출용이성은 소정의 노즐을 통과하기 위해 요구되는 압출 출력으로부터 도출될 수 있다. 이를 확인하기 위해서, 내경이 25 mm이고 노즐의 사이즈(내경)가 3 mm인 제1 압출셀(Extrusion), 내경이 25 mm이고 노즐의 사이즈(내경)가 4 mm인 제2 압출셀, 및 내경이 30 mm이고 노즐의 사이즈(내경)가 4 mm인 제3 압출셀을 이용하여, 등급별 본 발명에 따른 표준물질과 다양한 소재의 압출 출력을 측정하였다.
그 결과는 아래 [표 4]와 같다.
표준물질 등급(Lv) / 3D 프린터용 소재 압출에 요구되는 출력(㎏)
제1 압출셀 제2 압출셀 제3 압출셀
5 1.70±0.36 1.60±0.35 1.64±0.08
6 3.01±0.06 2.05±0.16 3.22±0.28
7 4.36±0.37 3.24±0.04 5.58±0.38
8 6.21±0.14 4.45±0.50 7.09±0.16
9 7.17±0.55 4.88±0.34 9.51±0.10
10 9.54±0.30 6.89±0.65 10.64±0.60
11 11.06±0.43 7.93±0.23 12.18±0.13
12 13.75±0.55 10.23±0.63 15.47±0.24
13 14.48±0.68 11.46±1.16 18.51±0.19
14 16.93±0.44 13.52±0.72 20.57±0.64
15 18.48±0.76 14.30±0.26 21.70±0.86
16 20.41±0.75 16.36±0.84 24.63±1.94
17 22.21±0.08 17.52±0.41 27.15±1.13
18 25.92±0.73 20.33±0.15 30.96±0.44
19 29.23±0.56 23.21±0.57 34.90±0.82
20 33.09±2.60 26.07±1.09 37.42±0.41
케첩 0.06±0.01 0.02±0.01 0.06±0.02
그릭 요거트 0.06±0.02 0.04±0.02 0.05±0.00
크림치즈 0.60±0.01 0.53±0.01 0.96±0.17
메쉬감자 1.30±0.07 1.06±0.05 1.44±0.09
초콜릿 잼 1.40±0.13 0.81±0.04 1.57±0.50
분쇄된 육가공품 1.43±0.05 0.97±0.06 1.62±0.03
땅콩버터 1.69±0.02 1.02±0.06 1.46±0.09
앙금 4.61±0.50 3.11±0.17 4.53±0.10
체다치즈 6.40±0.73 4.88±0.54 9.03±1.08
쿠키믹스 18.95±0.69 14.07±1.28 33.85±2.36
따라서, 본 발명에 따른 표준물질은 다양한 조성으로 구성된 소재의 압출용이성을 유사하게 재현할 수 있음을 알 수 있다.
종합적으로, 본 발명에 따르면, 3차원 적층 후의 형태 유지 정도를 나타내는 형상유지력, 및 압출공정에 적합한 정도를 나타내는 압출용이성에 기반하여, 소재의 인쇄특성의 기준지표를 도출·제공함으로써, 소재가공에 따른 인쇄품질을 일정하게 유지하고, 3D 프린터의 인쇄품질관리를 위한 재현성과 정확성을 주기적으로 확인할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (8)

  1. 3D 프린터에 사용되는 다수의 소재 각각의 인쇄거동을 나타내는 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질에 있어서,
    메틸셀룰로오스(methyl cellulose, MC), 및 증류수로 이루어지고,
    상기 증류수 100 중량부에 대하여, 상기 메틸셀룰로오스가 5 ~ 25 중량부로 혼합되며,
    상기 메틸셀룰로오스의 중량부에 따라 상기 표준물질이 등급별로 분류되고,
    등급별 상기 표준물질, 및 상기 소재 각각에 대하여 측정된 인쇄적성을 기준으로, 상기 인쇄적성이 서로 대응되도록 상기 소재가 상기 표준물질의 등급에 따라 분류되어, 상기 표준물질이 상기 소재의 인쇄거동을 나타내며,
    상기 인쇄적성은, 상기 3D 프린터의 노즐을 통해 압출이 얼마나 용이한지를 나타내는 압출용이성(Injectability), 및 상기 3D 프린터에서 압출되어 3차원 적층된 후 3차원 입체형상을 얼마나 유지하는지를 나타내는 형상유지력(Dimensional stability)이고,
    상기 형상유지력은 전단 탄성률 측정값에 따라 정해지며,
    상기 압출용이성은 상기 노즐을 통과할 때 요구되는 압출 출력값에 따라 정해지고,
    상기 소재는 식품 소재이며,
    상기 메틸셀룰로오스가 5 ~ 8.7 중량부, 및 20 ~ 25 중량부일 때에, 분류된 상기 표준물질의 등급은 3D 프린팅 부적절 소재를 나타내는 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    전단 탄성률이 45 ~ 30000 ㎩인 3D 프린터용 소재의 인쇄적성 측정용 표준물질.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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