초록 ▼

1. 최종목표
마이크로 IT / BT 부품의 가공을 위한 미니 탁상형 5축 미세가공 시스템의 국산화 개발
○ 미니 탁상형 (400×400×400 $mm^3$ 급)의 초소형 5축 가공기
- 최대 가공 Volume(x,y,z) : 50×50×50 $mm^3$
○ 공기베어링 소형 초고속 주축계 : 회전속도 최대 25만 rpm, 회전정밀도 0.5 ㎛ 이하
○ 리니어 모터 응용 직선 운동 시스템 :
1축 이송분해능 50nm 이내, 이송반복정밀도 0.2 ㎛, 운동정밀도(진

1. 최종목표
마이크로 IT / BT 부품의 가공을 위한 미니 탁상형 5축 미세가공 시스템의 국산화 개발
○ 미니 탁상형 (400×400×400 $mm^3$ 급)의 초소형 5축 가공기
- 최대 가공 Volume(x,y,z) : 50×50×50 $mm^3$
○ 공기베어링 소형 초고속 주축계 : 회전속도 최대 25만 rpm, 회전정밀도 0.5 ㎛ 이하
○ 리니어 모터 응용 직선 운동 시스템 :
1축 이송분해능 50nm 이내, 이송반복정밀도 0.2 ㎛, 운동정밀도(진직도) 1 ㎛ 이내, 가속도 1.0 G 이상
○ 고정및 초소형 회전 서보 스테이지
각도분해능 1 arc sec, 축방향 강성 20 N/㎛
○ 복합 재료를 이용한 구조물의 경량화, 환경 강인화, 고감쇠화 추진
○ PC 기반 5축 CNC 제어 시스템 및 CAM 연동 시스템 구축
○ 미니 탁상형급 소형 5축 미세 가공시스템의 측정 및 평가 및 보정 기술
○ 5축 마이크로 절삭가공 특성을 고려한 가공 모델링 및 가공조건 최적화 기술
2. 개발내용 및 결과
○ 미니탁상형(400×400×400 $mm^3$ 급)의 초소형 5축 가공기 시작품 설계 및 제작
- 최대 가공 Volume(x,y,z) : 50×50×50 $mm^3$
○ 소형 공기베어링 주축계 시작품 제작 및 성능평가
- 공기베어링 및 공기터빈 구동 마이크로 주축 : 최대 25만 rpm
- 모터내장형 마이크로 공기베어링 주축계 개발 : 회전정밀도 0.5 ㎛ 이하
○ 리니어 모터 응용 3축 직선 운동 시스템 적용:
- Dual linear motor 적용으로 소형화 및 고정밀화 달성
- X, Y, Z 축 이송분해능 50nm 이내
- X, Y, Z 축 이송반복정밀도 0.12 ㎛ 이내, 가속도 1.0 G 이상
○ 공기베어링 응용 초정밀 초소형 회전 서보 스테이지 개발
- 공기베어링 및 Slotless servo motor, 광학식 엔코더 적용
- B축 및 C축 각도분해능 1 arc sec 이내, B축 축방향 강성 20 N/㎛ 이상
○ 구조 동특성 개선을 위한 복합 재료 구조물 개발 및 시작품 제작 및 성능평가
- 복합재료 구조물 감쇠비 0.02 이상
○ PC 기반 5축 CNC 제어 시스템 및 CAM 시스템 S/W 개발
○ 미니 탁상형급 소형 5축 미세 가공시스템의 측정 및 평가 및 보정 기술
○ 5축 마이크로 절삭가공 특성을 고려한 가공 모델링 및 마이크로 절삭 시뮬레이션 S/W 개발
3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
○ IT/BT부품 생산용 초정밀 미세가공기에 대한 시장수요가 급증하고 있는 추세에 있으나 이에 대한 핵심 기술은 미국, 일본, 유럽 등 선진국에 의존하고 있는 실정이며 본 국제공동 연구를 수행함으로써 향후 고부가가치 정밀 공작기계 산업의 시장 선점을 위한 기반기술 획득과 함께 이를 통한 국제경쟁력 향상의 파급효과가 기대됨
4. 적용분야
○ IT분야 관련 각종 카메라 렌즈의 제조시스템, 광커넥터, 광메모리 등에 활용이 될 것임.
○ 또한 인체관련 각종 임플랜트의 제작, 무통 주사시스템, 바이오 칩의 제작 등, 그리고 NT관련 각종 나노구조물이나 미소부품의 제작 등 장기적으로 발전가능성이 매우 큰 성장분야임. 이를 기술별로 나열하면 다음과 같음.
?마이크로시스템
MEMS, MOEMS, BioMEMS, 및 RFMEMS를 위한 마이크로 머시닝
?마이크로 전자기술
디지털 정보프로세싱 센서 정보프로세싱 RF 통신시스템
?마이크로 로봇
Microassembly(Microgripper 및 microhandling)

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 보고서 초록 ...4
• 목차 ...6
• 제1장 서 론 ...9
• 제1절 기술개발의 중요성 및 필요성 ...9
• 제2절 국내외 기술개발 현황 ...12
• 1. 국내 관련기술의 현황 ...12
• 2. 국외 관련기술의 현황 ...12
• 제3절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적 효과 ...17
• 1. 기술적 효과 ...17
• 2. 경제적 효과 ...18
• 3. 활용 방안 ...21
• 제2장 기술개발 내용 및 방법 ...23
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ...23
• 1. 최종목표 ...23
• 2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ...24
• 3. 핵심 키워드(5개 이상) ...24
• 제2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ...25
• 1. 1차년도 ...25
• 2. 2차년도 ...26
• 제3장 결과 및 향후 계획 ...29
• 제1절 연구 개발 결과 ...29
• 1. 5축 마이크로 가공기 설계 및 해석 ...29
• 2. 마이크로 공기 스핀들 개발 (KIMM/테크노라이즈) ...41
• 3. 5축 가공기 제작 및 성능평가 ...57
• 4. 복합재료 구조물 기술 (위탁 개발 기관 : 중앙대학교) ...86
• 5. MODELING AND SIMULATION OF THE FIVE-AXIS MICRO-BALL ENDMILLING PROCESS (국제공동 연구기관-일리노이 주립대) ...133
• 6. 5축 CAM 기술 개발 (이엔소프트) ...151
• 7. 기술개발 결과물 ...165
• 제2절 연구개발 추진 체계 ...171
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ...173
• 1. 시장 현황 ...173
• 2. 경쟁업체 현황 ...174
• 3. 사업화 계획 ...175