1. 수행배경

• 기존의 FDM 3D프린팅 기술은 고분자재료를 사용해 현재산업에서 구조제로 사용되는 강철, 스테인리스에 비에 매우약해 사용 용도가 제한됨
•  FDM 3D프린팅 기술은 격자구조에, 내부 충진율이 높지 않아 고분자 사출성형품에 비해 약해 사용 용도가 제한됨
•  따라서 구조물의 강도를 높이는 방향으로 경사기능재료를 적용함으로써 세라믹과 금속같은 물질을 하나의 물질에서 다른 물질로 점진적으로 변화시켜 구조물의 강도를 높임
  

2. 수행기간

• 18. 03. 13 ~ 18. 03. 24  본 아이디어와 관련된 연구·​기술 조사 
• 18. 03. 26 ~ 18. 05. 06  개념설계 및 기계 설계 후 외부 업체에 외주
• 18. 06. 21 ~ 18. 08. 08  경사기능재료 출력을 위한 2in-1out 형식의 3D프린터 제작 중

3. 개발작품 설명

• 전통적인 ​경사기능재료(FGMs)는 제조 공정에서 복잡한 형상을 만들기 위해 비용소모가 심함. 그러나 제안하는 제조공정은 복잡한 형상과 별도의 처리없이 출력 도중 재료1과 재료 2의 비율을 조정할 수 있는 경사기능구현 가능함

4. 활용방안

• 재료1과 재료2의 경사기능을 구현함으로써 복합적인 물성의 특성을 제어하여 필요로 하는 물체를 FDM기법 3D프린터로 만들 수 있음
• 예를들면, 골지지체​(Scaffold)는 "세포 성장 및 기능 조절을 위한 기공률", "세포 성장까지 외력에 대한 파손 방지를 위한 기계적 강도" 두 특성을 만족해야 함. 그러나 기공률을 높이기 위한 방향으로는 부피당 단면적이 높임으로써 이루어짐. 이는 강도의 저하로 이어지며, 기공률은 강도에 반비례하는 관계를 가짐
• 따라서 경사기능을 통해 기공률과 강도가 최적화된 골지지체에 활용 가능함
• ​이외에도 강도와 복합적인 물성을 필요로 하는 물체를 만들기에 적합함