GIST 기계공학부 이용구 교수팀,

‘헤파이스토스 1’ 개발

4D 프린팅 창의소재인 형상기억 소재의 구동 힘 측정

최근 3D 프린팅의 한계를 극복할 신기술로 자가조립이 가능한 4D 프린팅 기술이 주목을 받고 있는 가운데 GIST 기계공학부 이용구 교수팀이 4D 프린팅의 창의재료로 사용되는 형상기억 소재의 실제 구동하는 힘을 시간에 따라 측정할 수 있는 장비인 ‘헤파이스토스 1(Hephaistus 1)’을 개발했다.

GIST 기계공학부 이용구 교수팀, ‘헤파이스토스 1’ 개발

4D 프린팅 창의소재인
형상기억 소재의 구동 힘 측정

최근 3D 프린팅의 한계를 극복할 신기술로 자가조립이 가능한 4D 프린팅 기술이 주목을 받고 있는 가운데 GIST 기계공학부 이용구 교수팀이 4D 프린팅의 창의재료로 사용되는 형상기억 소재의 실제 구동하는 힘을 시간에 따라 측정할 수 있는 장비인 ‘헤파이스토스 1(Hephaistus 1)’을 개발했다.


‘헤파이스토스 1’을 통해 4D 프린팅에 사용되는 창의소재의 실제 구동 예측 연구에 탄력을 받을 것으로 예상된다. 이용구 교수는 “개발한 측정 장비와 측정 방식을 이용해 실제 4D 프린팅 모델의 형상 변형을 모사하는 데이터 구축이 가능하다”며, “4D 프린팅 및 소재를 연구하는 다른 연구자들이 다양한 조건에서 형상기억합금 및 형상기억폴리머의 구동 힘을 측정해 거대한 데이터베이스를 구축할 수 있도록 이 측정 방식을 표준화할 계획”이라고 밝혔다.

 

About ‘헤파이스토스 1’

 




사용자들의 손쉬운 접근을 위해 외관적인 면까지 고려해 기계공학 연구원과 산업 디자이너가 힘을 모아 복잡한 구조와 딱딱한 색채를 가지고 있는 다른 측정 장비와 차별화되도록 디자인한 것이 특징이다. 장비의 프레임은 부드러운 곡선 형태로 제작했으며, 트렌디하고 힘을 나타낼 수 있도록 붉은 와인색으로 채색했다. 또한, 기능적으로는 구동 버튼을 하나로 단순화해 전문가가 아닌 일반인도 장비를 사용할 수 있도록 접근성을 높임으로써 연구자뿐 아니라 일반인도 손쉽게 4D 프린팅 기술에 접근할 수 있을 것으로 기대된다.

 




소프트웨어의 데이터베이스를 구축하기 위해 형상기억합금과 형상기억폴리머의 구동 데이터를 측정할 수 있는 측정 장비로, 핵심 기술은 형상기억 소재가 실제 구동할 때 발생하는 힘을 실시간으로 측정하는 것이다. 이 측정된 데이터는 4D 프린팅 모델이 변화하는 형상을 미리 예측하는 시뮬레이터의 데이터베이스로서 사용된다.

 




형상기억합금 스프링의 힘뿐만 아니라 형상기억폴리머의 복원력을 측정할 수 있어 하나의 장비로 두 가지의 창의소재를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 또한 측정 시 발생하는 진동을 최대한으로 줄일 수 있도록 설계돼 구동 시 발생하는 미세한 힘의 변화도 측정할 수있 다.

 

4D 프린팅 기술

3D 프린팅에 4차원 개념인 ‘시간’을 적용해 3D 프린터로 출력된 결과물이 외부 환경 요소에 의해 예측된 형태로 변화하는 기술

형상기억합금(SMA)

특정 온도 또는 자극이 주어졌을 때 가해진 일시적인 변형으로부터 처음 상태로 되돌아오는 합금

형상기억고분자(SMP)

특정 온도 또는 자극이 주어졌을때 가해진 일시적인 변형으로부터 처음 상태로 되돌아오는 고분자

헤파이스토스

그리스신화에서 불과 대장간의 신으로 야금술, 금속공예, 수공업, 조각 등을 관장

 



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