신소재프로세스공학 설계보고서 (A+자료)

목차

1. 제품의 형태

2. 부품의 재료선정
1) 재료의 선정 조건
2) 재료의 선정
3) 티타늄 합금의 종류(재료 선정)
4) Ti-Al phase diagram

3. 재료의 추출
1) 티타늄(Ti)의 추출

2) 알루미늄(Al)의 추출

4. 제조 공정
1) 제조 공정의 설정
2) 다이 캐스팅(Die Casting)
3) 연마(barrelling)

5. 결론

6. 참고문헌

본문내용

임플란트의 특징 : 임플란트는 그림 1과 같이 결손된 치아의 수복을 위한 보철물 지지 용도로 턱뼈 안이나 위에 잇몸과 잇몸 뼈에 심은 고정체이다. 보통 임플란트는 밑의 고정 나사 부분과 인조이빨(Crown) 부분 중에 고정나사 부분을 뜻하며 한번 시술시 수명을 반 영구적으로 보기 때문에 인체의 잇몸 안에서 오랜 시간동안 견딜 수 있는 내구성 및 내식성이 필요하며 인체에 독성이 없어야 한다. 또한 단단한 식품을 씹을 때 견딜 수 있는 경도도 필요하다.

<중 략>

우선 인체에 무해하고 내구성이 강하며 내식성이 강한 재료들 중에서 두 가지 정도의 재료를 생각해보았다. 하나는 스테인리스강(stainless steel)이고 다른 하나는 티타늄 합금(Titanium alloy)이다. 임플란트에 대해 자세히 알아본 결과 이 두 가지 합금은 실제로도 생체용 임플란트에 많이 쓰이고 있었다. 스테인리스강은 철(Fe)에 보통 12%이상의 크롬(Cr)을 넣어서 녹이 잘 슬지 않도록 만들어진 강으로 탄소(C), 니켈(Ni), 실리콘(Si), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo)등을 소량 포함하고 있는 합금강이며 티타늄 합금은 대체로 94%이상의 티타늄(Ti)와 소량의 알루미늄(Al), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 바나듐(V) 등을 첨가한 합금이다. 두 가지 재료는 세 가지의 조건을 모두 만족 하였으나 임플란트에 관해 자세히 알아본 결과 임플란트는 생체조직과의 친화성 또한 좋아야 하며 재료의 탄성률과 강도가 접촉하는 뼈 조직과 비슷해야 좋다고 한다. 만약 재료의 탄성률이 접촉하는 뼈의 탄성률 보다 훨씬 높으면 뼈 조직의 흡수와 과잉 형성이 생길 수 있으므로 탄성률을 낮게 하여 뼈가 약해지는 효과나 골 흡수를 최소화 하는 것이 좋다. 탄성률을 낮추다가 재료의 강성이 약해질 수 있는데, 재료가 약하면 피로 골절을 일으킬 수 있다. 뼈의 탄성률은 평균 17GPa 인데 스테인레스강의 탄성률은 205GPa로 10배 이상 높다. 그러나 티타늄 합금의 탄성률은 100GPa로 스테인레스 강의 탄성률에 비해 약 2배정도 낮아 스테인리스 강에 비해 임플란트에 사용하기 적합하다는 결론을 내렸다.

참고 자료

재료과학, William D. Callister, David G. Rethwisch, 한티미디어, 2010.
공업재료가공학, S. Kalpakjian 외 1명, 피어슨에듀케이션코리아, 2008.
정형용 임플란트 금속소재의 성능평가 지침서, 식품의약품안전청, 2006.
다이캐스팅 주조공정 관리지침 SPS-KDIC 0001-1939, 한국다이캐스트공업협동조합, 2012.
바렐연마의 기초, 천일연마 기술부, 2011.
금형제작관리, 한국산업인력공단, 2011.
http://www.calphad.com/titanium-aluminum.html
위키피디아(http://www.wikipedia.org) 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 검색 자료.