초록 ▼

최종목표
○ 나노기반 Hybrid 가공시스템의 신개념 가공 원천 기술 개발 및 평가하고, 이를 최적화할 수 있는 기술 개발 및 표준화
- 나노기반 Hybrid 초미세 가공기술의 모델링 및 해석을 통한 원천기술개발 : 동시융합 공정수 3개 (기계, 전기, 초음파 등)
- Hybrid 공정에 있어서 가공의 효율성 평가 기술, 다축 시스템의 정밀도 및 성능 평가 기술 개발
- 나노기반 Hybrid 공정 및 요소평가를 위한 표준화 : 국내 표준 도출
○ 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템의 공통 첨단요

최종목표
○ 나노기반 Hybrid 가공시스템의 신개념 가공 원천 기술 개발 및 평가하고, 이를 최적화할 수 있는 기술 개발 및 표준화
- 나노기반 Hybrid 초미세 가공기술의 모델링 및 해석을 통한 원천기술개발 : 동시융합 공정수 3개 (기계, 전기, 초음파 등)
- Hybrid 공정에 있어서 가공의 효율성 평가 기술, 다축 시스템의 정밀도 및 성능 평가 기술 개발
- 나노기반 Hybrid 공정 및 요소평가를 위한 표준화 : 국내 표준 도출
○ 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템의 공통 첨단요소의 선행 기술개발
- 나노정밀도의 능동 보정형 초정밀/고속 주축계 개발 : 고속 주축 회전수 150,000 rpm, 능동 보정 주축계 회전정밀도 50 nm
- 나노정밀도의 능동 보정형 정압 이송계 개발 : 운동오차 50 nm, 이송반복 정밀도 20 nm
- 초미세 Hybrid 가공을 위한 초정밀 공구 및 공작물의 Micro Clamping 상용화 기술
- 정밀도의 최대화를 위한 환경제어 셀 기술 개발 : 구조물 열변형 200 nm/8시간
○ 세부기술 과제간 융복합화 유도에 따른 세부주관 기관간의 교류체계 허브구축 및 나노기반 Hybrid 가공시스템의 종합기술 평가 및 표준화 기술 구축
- 선행 개발된 나노기반 Hybrid 가공 원천기술 및 공통요소의 개별 장비 파급 및 적용

개발내용 및 결과
□ 주관기관 (한국기계연구원)
○ 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템의 공통 핵심요소 실용화 개발
- 나노정밀도의 초정밀/초미세 주축계 및 회전 테이블 개발 (최대회전수 15만 rpm, 능동보정 회전정밀도 50 nm)
- 방전/연삭, 하드터닝/연삭 등 하이브리드 가공시스템용 스핀들 모듈 개발 및 실용화 모델 장착
- 나노급 초정밀/초미세 이송계 기술확립 및 실용화 (진직도 운동오차 50 nm, 각운동오차 0.1 arcsec, 이송반복정밀도 20nm급)
- 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템용 SMA응용 Micro Adaptive Clamping 기술 개발(설계 정확도 60% 이상 확인) 및 실용화 가공기 적용
- 밀링/방전 융합가공기의 Real-time 열변형 보정을 통한 프로세스 오차 저감 기술
○ 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템 공통원천기술 응용 시스템 구축
- 밀링/방전/초음파가 결합된 일체형 가공 시스템 개발
- 능동 보정형 초정밀 이송계 적용 (이송 반복정밀도 20 nm, 진직도 50nm, 각운동오차 0.1 arcsec 이하)
- 능동 온도제어시스템을 통한 초정밀 온도제어 및 200 nm 이하 열변형 제어기술 적용 (열변형 보정 60% 이상)
□ 참여기관 1 (영남대학교)
○ 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공 원천기술 개발
- 3공정 (초음파+밀링+방전) Hybrid 가공 기반 공정 추가 가능한 초정밀/초미세 Hybrid가공시스템 Prototype 구축
- 3공정 융합 스핀들 모듈 및 특수 공구 개발
- 초정밀/초미세 Hybrid 가공기술 확립 (패턴 정밀도 100 nm)
□ 참여기관 2 (인하대학교)
○ 초정밀/초미세 Hybrid 시스템의 환경제어를 위한 능동형 환경 제어 시스템 개발 및 성능평가
- 초정밀/초미세 환경제어를 위한 셀 개발 및 제어기술 융합
- 열변형 200 nm / 8시간, 온도제어 0.05℃/8시간 급의 환경제어 기술 확보 및 Hybrid 가공시스템 시작품 융합
□ 참여기관 3 (한국공작기계산업협회)
○ 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템의 측정방법 국가표준(안) 제안
- 개발 장비 3종에 대한 평가 방법 표준안 KS 제출 및 심의회 개최

기술개발배경
○ 나노기반 Hybrid 가공시스템의 성공을 위해서는 나노정밀도를 갖는 핵심 기계요소의 기반이 필요함.
○ 선진국의 경우 핵심 운동요소를 기반으로 다양한 초정밀 가공시스템 및 Hybrid 가공시스템의 개발 상용화 하고 있어 이에 대한 개발이 필수적임.
○ 특히, 현재 초정밀/초미세 원천기술 및 공통요소에 있어서 국외 기술 의존도가 높은 상황임.
○ 원천기술 및 공통기술의 선행연구를 통하여 시스템 개발과제에 파급함.

핵심개발기술의 의의
○ 기존에 사용되는 초정밀 요소에 새로운 기술을 접목하여 나노 정밀도를 갖는 원천요소기술을 독자적으로 개발함.
- 초정밀 공기정압 베어링과 능동제어요소를 결합한 기술 및 형상기억합금을 이용한 클램핑 시스템은 독자적인 기술로 개발되고 있음.
- 능동 보정기술을 통하여 핵심 장비의 정밀도를 업그레이드하며, 상품 경쟁력과 신뢰성을 높이게 될 것으로 기대됨.
○ 새로운 방법의 초정밀/초미세 Hybrid 원천기술 개발과 표준화 개발을 통하여 개발 시스템과 기술의 국제적 입지 확보 가능.
- 새로운 원천 공정 개발로 신개념의 장비 개발 가능함.
- 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템의 평가 표준화 추진을 통하여 관련 기술과 시스템에 있어서 국제적 입지를 확보학 될 것임.

적용분야
○ 나노기반 초정밀/초미세 가공시스템 실용화
- 고에너지 빔 응용 초정밀 Hybrid 가공 시스템
- 초정밀 하드터닝 및 연삭 시스템
- 마이크로 방전기반 Hybrid 다축 가공시스템
- 기타 초정밀 가공 및 기계 시스템
- 난삭재 및 마이크로 특수 가공시스템 핵심 요소 상용화
○ 나노기반 초정밀/초미세 가공시스템 적용 분야
- 미세 노즐, Biochip 금형, Micro fluidic device 등
- 스텐트, 카테터, 임플란트 등 난삭재의 바이오 부품 가공
- 초정밀 렌즈 및 도광판 F-θ렌즈 등 광학 부품
- PCD 마이크로 공구, Surgical needle 등 바이오, 의료부품
- 베어링, 마이크로 핀 등 정밀 하드터닝/연삭 부품 등

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 기술개발사업 단계보고서 초록 ... 4
• 연구개발사업 주요 연구성과 ... 23
• 목차 ... 38
• 제 1 장 서 론 ... 40
• 제 1 절 기술개발의 중요성 및 필요성 ... 40
• 제 2 절 국내외 기술개발 현황 ... 44
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적 효과 ... 48
• 1. 산업 및 경제적 파급효과 ... 48
• 2. 기술적 파급효과 ... 49
• 3. 활용방안 ... 49
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 50
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 50
• 제 2 절 2단계 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 54
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 67
• 제 3 장 결과 및 향후 계획 ... 68
• 제 1 절 당해 단계 연구 개발 결과 ... 68
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 68
• 2. 초정밀 이송계 기술 개발 ... 70
• 3. 나노기반 Hybrid 가공시스템의 고속/고정밀 회전시스템 개발 ... 111
• 4. 다공정 초정밀/초미세 Hybrid 가공 시스템용 Micro Clamping 개발 ... 158
• 5. 밀링/방전 융합 가공기의 열변형 보정 알고리즘 개발 ... 187
• 6. 나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템 공정 개발 (영남대학교) ... 191
• 7. 초정밀/초미세 Hybrid 시스템의 환경제어 시스템 기술개발 (인하대학교) ... 258
• 8. 나노기반 초정밀/초미세 Hybirid 가공시스템의 평가 표준 개발 (한국공작기계산업협회) ... 407
• 9. 요소기술 융합 초정밀 Hybrid 가공 시스템 개발 ... 419
• 10. 개발 결과 요약 ... 432
• 11. 기술개발 결과물 ... 445
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 459
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 465
• 1. 국내외 시장동향 ... 465
• 2. 사업화 계획 ... 469
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 473
• 끝페이지 ... 474