3D 프린팅용 젤리 제형에 대한 Ultrasound 처리가 젤리 3D 프린팅의 필요요건에 미치는 영향

본 연구에서는 초음파 처리가 fused deposition modeling 방식으로 젤리를 3D 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요 요건에 미치는 영향을 연구하였다. 젤리 제형은 젤라틴 16 wt%, 설탕 40 wt%, 그리고 구연산 1 wt%이었다. 젤라틴 제형(1,300 g)을 초음파 처리(700 W, 30 분)한 후 25 ℃에서 젤리 제형의 유변학적 특성을 측정하였고, 제형으로부 터 형성된 젤의 젤 강도를 측정하였다. 젤리 제형의 프린팅 필요요건은 G’, tan δ, yield stress (τ0), phase angle (δ), flow consistency (k), relaxation exponent (n), 그리고 gel strength로 나타내었고, 각각의 값은 5410.13 Pa, 0.09, 283.09 Pa, 5.04°, 4615.61, 0.046, 그리고 17.25 N였다. 초음파 처리는 G’과 k를 각각 8634.03 Pa와 7421.97로 증가시켰고, tan δ, δ, n, 그리고 젤 강도를 각각 0.044, 2.50°, 0.025, 그리고 16.96 N으로 감소시켰다. 이로써 초음파 처리가 젤리 3D 프린팅의 소재 필요 요건 중 fidelity, solidarity, 그리고 extrudability에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 3D 프린팅에 적합하지 않은 젤리 제형을 초음파 처리하였을 때, G’과 k값이 각각 6569.24 Pa, 4656.41로 증가하여 3D 프린팅에 적합한 소재 필요요건 범위를 만족시키는 것을 알 수 있었다. 또한 tan δ, δ, 그리고 n값은 각각 0.04, 2.05°, 그리고 8.37 N으로 감소하여 3D 프린팅 필요요건에서 벗어난 결과를 나타냈지만 각각의 필요요건 값에 근 접하는 경향으로 변화함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 초음파 처리가 젤리를 3D 프린팅 하는데 요구되는 소재 필요요건에 미치는 영향을 확인할 수 있었고, 이로써 초음파 처리가 젤리를 3D 프린팅 하기 위한 소재의 물 성 조절 방법으로서 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.