3D프린터 원리와 작업과정과 활용 사례

 

"3D프린터, 고난도 신장암 수술에도 효과적"

 

서울아산병원, 신장암 환자들 적용결과

 

 

(서울=연합뉴스) 김길원 기자 = 서울아산병원 김청수(비뇨기과)·김남국(융합의학과)·경윤수(건강의학과) 교수팀은 최근 6개월 동안 15명에 대한 신장암 수술에 3D 프린터를 활용한 결과, 기존보다 수술 성공률을 높이는 효과가 있었다고 25일 밝혔다.

의료진은 우선 3D 프린터를 이용해 개인별 신장(신동맥, 신정맥, 요관, 신우) 및 암 조직의 형태를 3차원으로 재현했다. 이후 환자별 맞춤형 수술 계획을 세운 뒤 신장 부분절제술을 성공적으로 마쳤다. 

신장을 보존한 채 암 조직만을 선택적으로 떼어내는 신장 부분절제술은 비뇨기과에서 고난도 수술로 꼽힌다. 몸속에서 노폐물을 걸러내는 신장에는 많은 양의 혈액이 지나가는데, 이 혈류를 차단한 채 암을 잘라내고 남아있는 신장을 다시 꿰매는 과정은 빠른 시간 안에 이뤄져야 하기 때문이다. 

 

 

따라서 신장 주위의 혈관 구조 및 요관의 분포를 명확하게 파악하는 게 중요하지만 기존의 CT(컴퓨터단층촬영)와 같은 2차원 이미지로는 신장암과 신장 내부의 복잡한 관계를 이해하고 수술 범위를 예측하는 데 한계가 있었다. 

김청수 교수는 "개인마다 조금씩 차이가 있는 신장의 해부학적 상태를 실물과 같이 출력해 눈으로 직접 보며 절제가 필요한 암 덩어리는 완벽히 제거하고 정상적인 조직은 최대한 보존할 수 있었다"면서 "앞으로 선천성 비뇨기 질환 등 해부학적 구조 파악이 중요한 비뇨기계 질환 치료에도 활용도를 넓힐 계획"이라고 말했다. 

의료진은 이번 3D 프린터 수술결과를 최근 스페인 마드리드에서 열린 유럽비뇨기학회에서 발표했다.  

 

 

 

 

 

 

bio@yna.co.kr 

 

 

 

출처 : 연합뉴스

 

 

 

 

 

 

▶ 3D프린터 작업 과정

 

 

1. 3D CAD 소프트웨어에서 3D CAD 파일을 디자인합니다.

 

2. 3D CAD  소프트웨어에서 디자인한 파일을  STL 파일로 변환합니다.

 

3. Objet Studio에서 STL 파일을 레이어들로 슬라이싱 작업을 합니다.

 

4. 3D 프린터에서 한 레이어씩 적층하여 제품을 완성합니다.

 

 

 

 

 

 

▶ 3D프린터 원리

 

 

1.FDM 기술

 

 

 

 

FDM은 와이어 형태의 엔지니어링 플라스틱 재료를 프린트 헤드내의 히터를 통과시켜서 반액화 시킨 후, 노즐을 통하여 분출시켜서 한 레이어의 형상을 제작화하면서 레이어를 적층해 나가는 방식입니다.

용융 헤드 - X와 Y축으로 이동하며 제작 트레이 - Z축으로 하향 이동합니다.

 

 

 

 

 

2. PolyJet 기술

 

 

 

잉크젯 프린터 방식과 흡사하며, 2D프린터의 잉크 대신 액상 포토폴리머 재료로 젯팅합니다. UV 라이트로  젯팅된 포토폴리머 재료를 바로 경화합니다.

프린팅 헤드 - X와 Y축으로 이동하며 제작 트레이 - Z 축으로 하향 이동합니다.

 

 

 

 

 

▶ 특장점

 

1. FDM

 

- ABS, PC, PC-ABS, NyLon, PPSF, ULTEM와 같은 엔지니어링 플라스틱의 재료를 사용하여 견고하고, 내열성이 우수하며, 변형이 없는 제품을 얻을 수 있습니다.

 

- 다품종 소량 생산의 제품을 직접 생산할 수 있습니다.

 

- 9가지의 다양한 색상의 ABS 재료를 사용하여 다양한 색상의 제품을 제작할 수 있습니다.

 

- 녹는 Support 재료를 사용합니다(용해제 사용)

 

 

2. PolyJet

 

- 0.028mm(최대 0.016mm) 적층 두께로 인한 매끄러운 표면과 미세 형상 가공성이 우수합니다.

 

- 아크릴계열, 고무계열, 투명, PP-like, ABS-like 등 다양한 재료의 사용이 가능합니다.

 

- 서로 다른 두 가지 재료를 혼합하여 사용하므로 새로운 디지털 재료를 사용할 수 있고, 다양한 색상을 표현할 수 있습니다.(일부 모델)

 

 

 

 

 

▶ 3D 프린터 활용 사례

 

1. FDM

 

 

 

ABS 재료 : 컨셉 모델링, 조립 및 기능성 어플리케이션에 적합. 9가지 재료 사용 가능

 

 

 

 

 

PC 재료 : 가장 널리 사용되는 산업용 열가소성 수지로 우수한 인장 강도(68MPa)

내구성 및 탁월한 기계적 속성 및 내열성(138도) - 특정 모델에 한 함

 

 

 

 

 

 

 

PC-ABS 재료 : PC의 탁월한 기계적 속성 + ABS의 유연성. 최고의 내충격성. 다품종 소량 생산에 적합.

 

 

 

 

 

 

2. PolyJet

 

 

 

 

 

 

 

 

고무 재료

 

 

 

 

 

반투명 재료