｜장려상｜ 한국폴리텍대학 관상

칠러와 절삭유 2중 냉각방식을 이용한 빌트인 스핀들 카트리지

한국폴리텍대학 _  강성기 교수,  김준우, 김휘중, 이한영, 전재완 학생

멘토기업 _ 카스윈

제품 소개

빌트인 스핀들은 모터와 스핀들이 일체형 구조로 되어 있고, 주축의 고속회전에 유리하여 적용 범위가 급격히 증가하고 있다. 본 연구에서는 고속 빌트인 스핀들 베어링에서 발생되는 열 변형에 대하여 쿨링 슬리브(Co이ing sleeve)를 스핀들 베어링 하우징 부품과 결합시켜 절삭유를 이용해 내부 모터 회전자에서 발생하는 열이 베어링으로 전이되지 않도록 2중 냉각방식을 적용하고자 하였다.

이번 개발 제품의 내통냉각 부분은 장착되어진 쿨링 슬리브에 흐르게 되는 냉각유체 또한 기존의 냉각수를 사용하는 것이 아니라 소비성 유체인 절삭유를 사용함으로서 절삭유의 활용성을 높였다. 

외통냉각 부분은 기존의 외통냉각 자켓의 형상을 변형시키는 것이 아니라 쿨런트 유입구의 개수를 늘려 분당 더 많은 유량을 확보해 기존의 냉각보다 냉각 효율성을 높이도록 하였다.

장점 

이 스핀들 카트리지는 베어링의 온도 상승을 막아주기 때문에 베어링 본체나 윤활유의 수명을 연장시켜 준다. 또 고속/고출력 빌트인 스핀들의 열 변위를 최소화 시키기 때문에 장시간 구동이 가능하다. 

｜장려상｜ 인천대학교 맨포

증압식 유압 공급 장치

인천대학교  _ 김경태 교수, 김경태, 이성용, 백성현, 이경준, 이종민 학생

멘토기업 _ 삼천리

제품 소개

산업현장에는 많은 부가 장치들이 있는데 가장 널리 사용되는 유압장치는 부피가 크고, 전선 및 유압라인들이 어지러울 정도로 많이 설치되어 있다. 따라서 이러한 부분을 보완하기 위해서 비교적 협소한 공간에서 설치가 용이하도록 설계하였다.

유압 오일은 중력에 의해 알아서 공급되도록 제품의 가장 상단 부분에 설치했으며 대기 오일의 부피는 약 2000cc로 설계하였다. 

유압이 출력되는 출구는 제품의 하단부에 두었는데, 제품의 4개 면에 모두 출력을 할 수 있으며, 유압 호스의 특성상 쉽게 구부러지거나 휘어지는 호스가 아니므로 사용자가 원하는 면 어디든지 호스를 연결하여 출력을 선택할 수 있는 장점이 있다. 

장점 

제품이 상용화되면 합리적인 설비 가격을 기대할 수 있다. 또한 별도의 전원이나 부피가 큰 펌프 모터를 사용하지 않아도 컴팩트한 디자인으로 어느 곳에든 설치할 수 있다.

｜장려상｜ 단국대학교 공작새

Flexible Bed를 이용한 3D프린터 출력물 분리장치

단국대학교  _  김대근 교수, 고유승, 김동민, 이민우, 이요셉 학생

멘토기업 _ 5000도씨

제품 소개

현재 3D프린터 출력물을 분리하는 방법 중 가장 널리 쓰이는 방법은 헤라를 이용하는 방법이다. 이 방법은 크기의 제한이 없고 도구의 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 그러나 힘이 많이 들고 제거하는 도중 출력물에 손상이 갈 수 있다. 또한 시간이 많이 걸리는 단점을 가지고 있다. 이번 분리장치는 간편하게 버튼을 눌렀을 때 작동하여 출력물 분리가 가능하다. 이 분리장치의 이상적인 재료는 FLEKS3D사에서 개발한 빌드 플레이트가 있다. 

분리하는 방법은 베드의 양단 끝을 자유단으로 고정시킨 뒤 스테핑 모터를 사용해 스테핑 모터의 회전 힘을 수직 힘으로 바꾸어 계산한 거리만큼 수직방향으로 눌러 굽힘으로서 굽힘 응력을 생성시켜 베드와 출력물을 분리시키는 것이다. 

장점 

'Flexible Bed를 이용한 출력물 분리 장치’는 출력이 완료된 출력물이 자동으로 분리될 수 있기 때문에 분리된 출력물을 보관할 수 있는 시스템만 구비된다면 별다른 수작업 없이 곧바로 다음 출력을 시작할 수 있다. 또 헤라를 사용하지 않기 때문에 날에 의한 베드 및 출력물의 손상의 우려가 없다. 

｜장려상｜서울시립대학교 햄니친구들

DC Bias와 강건설계를 활용한 CVD 다이아몬드 코팅 공구의 성능 향상 연구

서울시립대학교 _ 권원태 교수, 정해민, 송재민, 김광현, 최원진 학생

멘토기업 _ 한국CVD다이아몬드공구

제품 소개

다이아몬드는 최고의 경도 외에 높은 내산성 등 기계적 특징이 우수하다. 다이아몬드 공구는 현재 난삭재 가공, 정밀, IT, 건설 등 전반적인 산업현장에서 광범위하게 사용되고 있다. 따라서 HFCVD공법을 이용하여 설비 비용을 절감하고 다이아몬드 입자 성장속도 최적화를 통한 생산시간을 단축하기 위해 이번 연구를 진행하였다. 

이 연구는 먼저 비파괴 성능과 파괴 성능 향상을 위한 강건설계를 진행했다. 여기서는 목표 함수 설정 후 실험에 사용할 인자와 수준을 선정하고 MINITAB 설계 프로그램을 사용하여 각 인자들의 효과 그래프를 분석한 후 최적 조건을 도출했다. 제품 균일성 향상을 위한 노즐 구조 재설계를 통해 개선된 가스노즐을 설계하였다. 

장점 

강건설계를 통한 다이아몬드 성장속도의 최적화로 인하여 생산시간을 50%로 단축하고, 조직 밀도 개선을 통하여 상용공구에 비해 공구성능을 약 1700% 이상 개선하였다. 또 ANSYS 및 CATIA를 이용한 노즐 구조 재설계로 제품의 균일성을 향상시켰다.