FEA 메쉬(mesh)는 FEM(유한요소법)을 실질적으로 적용한 것으로, 오늘날 많은 분야의 엔지니어와 과학자들이 수학적 모델을 만들고 광범위한 어플리케이션에서 수치적으로 매우 복잡한 문제를 해결하는데 이를 사용하고 있습니다.
여러분이 인체의 생물학적 구조를 나타내는 복잡한 지오메트리의 메쉬를 생성해야 하는 고민을 갖고 계시다면, 정확한 지오메트리 모델링과 메쉬 생성의 필요성 그리고 이를 실행하는 것이 컴퓨터 분석 결과에 미치게 될 영향에 대해 아마 잘 알고 계실 것입니다.
Materialise 팀은 많은 분들이 직면하고 있는 과제와 실험 데이터 대비 유효할 수 있는 정확한 결과를 얻기 위해 여러분이 계산에 들여야 하는 노력을 잘 알고 있습니다. 저희는 사용자들이 직면하고 있는 문제를 해결할 솔루션을 알아내기 위해 사용자들과 힘을 모았습니다. 그 결과, 새롭게 향상된 기능을 신규 Materialise Mimics Innovation Suite에서 선보이게 되었습니다..
호주 뉴사우스웨일즈 대학교의 박사 후 연구원인 Willam Parr 박사는 웨비나에서FEA 메쉬를 생성하면서도 뼈의 정확한 지오메트리를 유지하는 것과 관련된 기술적 문제를 해결했습니다. 박사는 웨비나. 웨비나에서Mimics Innovation Suite의 향상된 기능을 통해 극복할 수 있었던 과제와 진행하고 있는 연구를 함께 공유했습니다. 박사의 주된 연구 과제는 발목 뼈에 대한 약 3백 만개의 요소로 균일한 메쉬를 생성하는 것이었습니다. Mimics 이전 버전을 사용할 경우에는 계산 시간이 상당히 오래 걸리며, 안정적인 FEA 시뮬레이션을 위해서는 적정한 품질과 많은 볼륨 요소를 지닌 메쉬를 생산하도록 노력해야 합니다. 하지만 Parr 박사는 버전 19를 이용해 이러한 문제를 해결했습니다. 지오메트리를 유지하면서도 3백만 개의 볼륨 요소로 정제된 메쉬를 생성할 수 있었으며, 더 나아가 FE 시뮬레이션을 원활히 시행할 수 있었습니다.
뼈는 일생동안 변화하는 역동적인 조직입니다. 뼈에 생기는 변화는 운동 체계의 변화, 뼈 또는 뼈에 영향을 주는 연조직의 손상, 수술 및 인공관절 대체와 같은 딱딱한 금속성 의료기기 이식 등 생체역학 환경의 변화로 인한 뼈의 재형성(remodeling)을 통해 일어납니다. 지오메트리가 복잡하기 때문에 과학자들은 해면 뼈의 다공구조 모형을 만드는데 매우 많은 어려움을 겪었습니다. Parr 박사의 연구는 신뢰할 수 있는 계산모델을 만들었으며, 이 모델을 통해 뼈의 지오메트리가 뼈의 역학적 환경과 어떻게 연관되어 있는지에 관한 가설을 시험할 수 있습니다.
Parr 박사가 수행한 작업의 일부는 뼈의 미시적 및 거시적인 차원의 차이, 특히 뼈의 생체역학과 형태학 간의 차이를 미시 및 거시적 수준에서 뼈의 형태와 생체역학을 정확하게 모델링하여 메워주고 있습니다. 우리가 미시적 수준에서 관심을 갖게 되는 이유는 뼈를 로딩하는 동안 섬유주에는 어떤 일이 일어나는지 등과 같이 우리는 뼈의 내부에서 일어나는 일을 알고 싶기 때문입니다. 하지만 FEA 방법에서는 첫째 소재의 속성, 둘째 경계조건, 셋째 무엇보다도 지오메트리 정확성이 확실해야 합니다. 정확한 지오메트리 모델링은 두 가지 요소에 의해 좌우됩니다. 하나는 초기 영상의 해상도로, 오늘날 마이크로 CT의 가용성이 높아지면서 해상도는 발전하고 있습니다. 그리고 다른 한 요소는 높은 해상도 영상에서 나온 많은 데이터 세트를 이용해 효율적인 작업을 가능하게 하는 계산 툴입니다.
Materialise의 엔지니어들과 연구팀은 고객이 복잡한 생체 구조 생성시 직면하는 과제를 해결하고 정확한 FEA 결과에 필요한 계산을 위한 노력을 최소화하는데 도움이 되고자, 고객들과 긴밀히 협업하여 소프트웨어의 기능을 지속적으로 향상시키고 있습니다. 잠시 웨비나 영상을 보시고 더 필요한 정보가 있으시면 저희에게 바로 연락해 주시기 바랍니다. 어려운 케이스에서도 높은 품질의 메쉬를 얻을 수 있는 방법을 더 알아보시기 바랍니다.
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