3D Printing 공정을 이용한 PDMS Mold 제작

Abstract

최근 신체 생물학적 인터페이스와 인체 유사 로봇 공학(Human-like robotics) 분야에서 요구하는 임의적인 형상 제작이 가능하다는 이유로 3D 프린팅 기술에 대한 그 관심이 높아지고 있다. 본 연구의 주된 고려사항은 PDMS로 제작한 탄성 중합체로 지지되는 3D 패키징 생물학적 센서(bio-sensor)의 제작이다. 3D 프린팅 공정을 이용한 PDMS 성형 몰드의 제작은 신체의 표면에 따라 달라지는 임의적인 형상에 적합한 bio-sensor의 제작 뿐만 아니라 고형화 과정 중 균일한 두께분포의 PDMS 성형이 가능하다는 점에서 기존 공정과는 차별화된 중요성을 갖는다. 이와 관련하여 본 연구에서는 몰드를 이용한 PDMS의 제작 과정 중 이형과정 에서의 유연성과 PDMS의 고형화 과정에서 제작 공정의 특성을 만족시키기 위한 PDMS 성형 몰드의 설계에 있어 여러 소재의 부분 별 선택적 배열과 관련한 유한요소해석과 실제 몰드 제작을 통한 실험을 진행하였다.

3D printing technology has been a great interest in human bio-interfaces and human-like robotics since they require arbitrary and adaptive manufacturing. This research mainly concerns the 3D fabrication of a packed biosensor using elastomeric sheets made of PDMS. It is essential to design the PDMS molding with 3D printing since, in the case of biosensors, it should not only produce a conformal shape depending on an arbitrary skin surface but also guarantee a uniform thickness distribution during solidification in the PDMS prepolymer solution. To satisfy the characteristics of the PDMS molding, such as flexibility in the de-molding and stiffness in the solidification processes, multi-materials have been selectively applied to the PDMS molding design, which has been validated with finite element analyses and compared with the 3D printed molding. © 2017 The Korean Society of Mechanical Engineers.