초록 ▼

□ 연구개발 목표
인공지능기반 난삭 티타늄 합금용 절삭공구의 최적의 소재, 코팅, 디자인기술 개발 및 엔드밀 공구 개발
◎ 본 과제에서는 항공산업에서 많이 사용되고 있는 티타늄 합금 가공에 대한 한계점을 극복함과 동시에, 기술적으로 앞서있는 선진사(일본, 미국 독일 등)에 대응하여 기술자립화 및 국산화를 달성하기 위해 공구성능의 주요 요소인 소재, 디자인, Coating에 대한 연구를 수행하여 기존 티타늄 합금 가공용 엔드밀 보다 우수한 성능을 갖는 첨단 절삭공구의 개발을 학⋅연⋅산의 연계연구를 통하여 진행하고자함

□ 연구개발 목표
인공지능기반 난삭 티타늄 합금용 절삭공구의 최적의 소재, 코팅, 디자인기술 개발 및 엔드밀 공구 개발
◎ 본 과제에서는 항공산업에서 많이 사용되고 있는 티타늄 합금 가공에 대한 한계점을 극복함과 동시에, 기술적으로 앞서있는 선진사(일본, 미국 독일 등)에 대응하여 기술자립화 및 국산화를 달성하기 위해 공구성능의 주요 요소인 소재, 디자인, Coating에 대한 연구를 수행하여 기존 티타늄 합금 가공용 엔드밀 보다 우수한 성능을 갖는 첨단 절삭공구의 개발을 학⋅연⋅산의 연계연구를 통하여 진행하고자함
1. 소재 : 인공지능 기반 티타늄 합금 가공용 절삭공구 초경합금 소재 기술개발 및 실증화 기술개발
2. 디자인 : 티타늄 합금 가공에 최적화 된 엔드밀 설계 기술 개발
3 코팅 : 인공지능 기반 인공표면층을 갖는 Hard nanocomposite 공구코팅 기술개발
티타늄 합금 가공에 최적화된 절삭공구 코팅 기술 개발

□ 연구개발 내용
ᄋ(2단계, 1차년도)
1. 소재: 티타늄합금 가공용 초경합금 블랭크 소재특성 고도화 기술개발
∘ 카바이드특성 고도화 – 카바이드 개량(WC계) 및 고엔트로피계 카바이드 개발
∘ 바인더특성 고도화 – 바인더 개량(Co계) 및 고엔트로피계 바인더 개발
2. 디자인: 티타늄 합금 가공용 엔드밀 개발
∘ 주요 Geometry 변화에 따른 성능 비교
∘ 1세부와 협업을 통한 질화물 Coating 최적화
∘ 2세부와 협업을 통한 소재개발 및 분석
3. 코팅: 조성에 따른 코팅막의 물성평가 기반 공구 성능에 영향을 미치는 코팅 물성 고도화 기술 개발
∘ 절삭공구 질화물 코팅막의 구조 및 기계적 물성 평가
∘ 산화물 인공표면코팅막 형성 및 기계적 물성 평가
∘ 절삭공정 시 발생하는 자가적응형막 구조분석을 통한 형성 메커니즘 규명 및 물성제어
4. 인공지능: 연구단의 물성데이터를 기반으로 인공지능 알고리즘 모델 구축
ᄋ(2단계, 2차년도)
1. 소재: 티타늄 합금 가공용 초경합금 블랭크 소재 미세조직 제어 고도화 기술개발 및 툴 디자인 적합성을 갖는 최적 미세조직 제어 조건 확립
∘ 초경 소재 미세조직 제어 관련 인자 도출 및 규명
∘ 미세조직 제어(카바이드 및 바인더 농도 구배, 카바이드 입자 크기 구배, 고엔트로피 종류 구배)에 따른 초경 소재의 성능 및 거동 평가
∘ 신속소결법 기반 최적 조건 기반 시험편 제작 및 특성평가 (≧20Φ)
2. 디자인: 티타늄 합금 가공용 엔드밀 개발
∘ Corner Radius 형상에 따른 성능 비교
3. 코팅: 산화물 인공표면코팅막의 구조제어 기술 개발
∘ 2차원 적층형 산화물 인공표면코팅막 형성 기술 개발
∘ 산화물 인공표면코팅막의 첨가 원소에 따른 자가적응형막 및 절삭성능 분석 인공지능 알고리즘 모델 개선 및 난삭 공구 소재 후보물질 도출
4. 인공지능: 머신러닝 기반 인공지능 알고리즘을 통해 후보소재 도출
ᄋ(2단계, 3차년도)
1. 소재: 티타늄합금 가공용 초경합금 소재 최적화 및 상용화 기술개발
∘ 최적 합금 설계(카바이드 및 바인더 개량, 고엔트로피계 신소재) 기반 Scale-up 기술개발
∘ 최적 미세조직(신소재, 신공정, 농도 및 입자크기 구배) 제어 기반 Scale-up 기술개발
2. 디자인: 실증화를 위한 각 요소별 (소재, 디자인, 코팅) 최적화 진행, 시작품 적용 및 평가
∘ 각 세부과제 별 최종모델에 대한 취합 및 적용
3. 코팅: 개발된 코팅막 최적화 및 각 요소별 최적화를 진행하여 시제품 적용
∘ 공구의 사용용도에 따른 산화물 인공표면코팅막 소재 및 구조 최적화
4. 인공지능: 딥러닝 기반 차세대 절삭공구소재 후보 도출

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
[활용계획]
◦ 난삭재 절삭공구 코팅막 특성 고도화 원천기술 확보
- 인공표면코팅막 최적화 기술 개발/확립
- 인공지능 기반 코팅막 설계 기술 확보
◦ 국내·외 특허, 학술발표 등 연구성과 활용 지식재산권 확보
- 개발 기술의 국내 특허 출원
◦ 기술이전 추진 및 산업화에 적용
- 양산화 기술을 기반으로 산업현장 적용
◦ 코팅기술 선점 및 다양한 응용분야 확대 및 적용
- 개발기술을 활용한 타분야 코팅기술에 접목
[기대효과]
⊙ 기술적 측면
◦ 코팅막 특성의 고도화기술 개발
◦ AI를 통한 재료공학 관련 기술개발 활성화
⊙ 경제/산업적 측면
◦ 하드코팅부품 및 관련 응용제품 발전에 기여
◦ 하드코팅기술 개발을 통한 글로벌 경쟁력 강화
⊙ 사회적 측면
◦ 하드코팅 응용시장 활성화를 통한 국내 고용창출
◦ 친환경 코팅기술을 통한 환경오염문제 개선

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 7
• 1-1. 연구개발 목표 ... 7
• 1-2. 평가항목별 성과 ... 7
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 1-4. 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 15
• 1-5. 선정/단계/연차점검의견 ... 16
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 20
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 20
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 152
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 159
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 161
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 165
• 2-6. 향후 계획 ... 165
• 3. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 166
• 끝페이지 ... 167