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Selective Laser Sintering법으로 제조한 다공성 티타늄 임플란트에서 기공도가 기계적 특성에 미치는 영향
Effect of pore fractions on the mechanical properties of titanium specimens prepared by selective laser sintering

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Authors
오윤정
Advisor
임범순
Major
치의학대학원 치의과학과
Issue Date
2016-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
3D 프린팅레이저선택소결 (SLS)다공성 티타늄 임플란트
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 치의과학과 치과생체재료과학 전공, 2016. 8. 임범순.
Abstract
티타늄과 티타늄 합금은 기계적 강도, 생체적합성 및 부식저항성 등이 우수하여 적절한 임플란트용 소재로 사용되고 있다. 그러나 티타늄과 골 조직의 기계적 특성 차이는 임플란트 예후에 영향을 줄 수 있다. 티타늄과 골 조직간 탄성계수 차이는 임플란트와 골 계면에서 골 흡수를 유발하고, 응력 차폐로 인해 임플란트의 풀림을 초래할 수도 있다. 최근 연구들에서는 티타늄 임플란트의 기공도를 증가시켜 탄성계수를 감소시킴으로써 응력차폐에 따른 문제를 해결할 수 있으며, 기공을 통한 체액 이동이 촉진되어 다공성 티타늄 내부로 골 성장을 유도할 수 있어 골 유착에도 도움이 될 수 있다고 한다. 본 논문에서는 selective laser sintering (SLS)법으로 제작한 다공성 티타늄 임플란트의 기공도가 임플란트의 기계적 특성에 주는 영향을 알아보고자 하였다.
다섯 가지 (0, 10, 20, 30 및 40 %) 기공도를 가지는 원통형 (지름 6 ㎜ × 높이 15 ㎜)의 3D 프린팅 시편을 SLS법으로 Ti-6Al-4V 합금 분말을 사용하여 제작하였다. 중심부에 지름 1 ㎜ 코어를 형성하지 않은 EXP 1 실험군과 코어를 형성한 EXP 2 실험군으로 분류하여 각 기공도 실험군 당 20 개씩의 시편을 준비하였다. 다공성 시편을 대상으로 밀도 측정, micro-CT 스캔 및 SEM 분석을 통하여 미세구조를 분석하고, 만능시험기로 기공도가 다공성 티타늄 임플란트의 기계적 특성에 주는 영향을 평가하였고, ANOVA (α = 0.05), Tukey multiple comparisons test (WINKS 4.62) 및 Weibull 분석을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 다공성 티타늄에서 기공도가 증가될수록 폐쇄 기공 (closed pore)이 증가하여 시편의 밀도는 감소하는 양상을 보였다.
2. micro-CT 분석 결과 시편 내부와 외부에서 제조 공정상의 결함을 볼 수 있었으며, 이러한 제조상의 결함이 기계적 특성 평가에서 큰 편차의 원인으로 생각된다.
3. 3D 프린팅으로 제작한 다공성 티타늄 시편의 연신율 (ductility)은 기공도가 증가할수록 유의하게 감소하였다. 본 연구에서 사용한 다공성 구조체에서 중심부 코어 유‧무는 물성에 유의한 영향을 주지 않았다.
4. 10 % 기공도 실험군에서 전단압축강도는 50 % 정도 감소하였으며, 기공도 30 %와 40 % 실험군에서 기공도의 증가는 전단압축강도에 유의한 영향을 주지 않았다.
5. 다공성 티타늄 시편에서 충분히 감소된 탄성계수를 얻기 위해서는 30 % 이상의 기공도가 필요한 것으로 보였다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/125124
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Appears in Collections:
College of Dentistry/School of Dentistry (치과대학/치의학대학원)Dept. of Dental Science(치의과학과)Theses (Ph.D. / Sc.D._치의과학과)
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