안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 드론의 소음이 적게 하는 기술은 어떤 기술인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.로터 위상 동기화와 블레이드 형상 최적화를 이용하여 드론 소음을 저감하는 기술이 있습니다.회전익 비행체의 경우 로터 블레이드에서 발생하는 공력소음이 가장 지배적인 소음원이므로 드론의 전체적인 소음 수준을 효과적으로 낮추기 위해서는 로터 블레이드의 회전에 의해 발생하는 두께소음과 공력하중에 의해 발생하는 하중 소음을 저감하는 것이 중요한데요특히 전기추진 기반의 다중 로터 시스템을 이용하는 드론의 경우 로터 간의 간섭현상이 비행체의 성능뿐만 아니라 소음 발생에도 지배적인 영향을 미칩니다.따라서마주보고 반대방향으로 회전하는 로터에 임의로 회전각도 위상차를 적용하면 로터 간의 공력간섭효과를 완화시키고 수음자에 방사되는 소음 수준을 저감 가능한데요드론의 로터 블레이드에서 발생하는 소음 수준을 저감하기 위해 로터 위상 동기화 기술과 로터 블레이드 형상 최적설계를 통해 가능한데최적 로터 위상차 각도를 알아내면 소음저감이 가능하고로터 형상 최적화를 통해서 소음저감 효과 극대화가 가능합니다.드론의 다중 로터 블레이드에 작용하는 공력 하중을 효율적으로 계산하여 로터 공력을 해석하고비선형 와류 격자법를 통해 로터 블레이드에서 작용하는 공력하중을 예측하고, 시간에 따른 공력하중 변화 데이터를 해석하여소음수준 계산하여 소음을 검증하며로터 블레이드 형상 최적설계를 위한 최적화 알고리즘을 개발하여전체적인 효과의 조합을 통해소음저감이 가능하겠습니다.
기계공학
Q. 기계공학에서 탄소 배출을 줄이기 위한 설계나 제조 공정의 변화는 어떻게 일어나나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.1, 지속 가능한 폐기물 관리 정책모든 기업이 실천할 수 있는 한 가지 방법은 낭비를 제거하는 것입니다.여기에는 겨울철에 난방 많이 하지 않기 또는 필요하지 않은 조명 모두 끄기와 같은 사소한 것이 포함됩니다.또한 인쇄물 수 줄이기 또는 일회용 컵을 재사용 가능한 컵으로 바꾸기도 있습니다.쓰레기를 분리 수거하여 최대한 재활용합니다.2,직원들이 탄소 배출량 저감 활동에 참여이 영역에서는 의사소통이 매우 중요합니다.기업 경영진은 회의실에서 원하는 모든 결정을 내릴 수 있지만, 직원이 이를 구현하지 않으면 소용이 없습니다. 가장 의미 있는 변화는 모든 사람이 함께 하는 경우에만 가능합니다. 기업의 환경 및 에너지 정책과 목표를 수립하는 것은 이러한 측면에서 매우 유용합니다.3, 제조 공정상의 에너지 효율성장비 측면에서 에너지회수 솔류션은 폐열을 재사용하는 스마트한 방법을 제공합니다. 예를 들어 압축 공기 시스템이 사용하는 전기 에너지의 90%가 열로 변환됩니다. 에너지 회수 시스템을 사용하면 이 전력 투입의 최대 94%를 뜨거운 공기 또는 온수로 회수할 수 있습니다.4, 탄소 배출량 파악탄소 배출량 감축을 달성하는 데 도움이 되는 첫 번째 단계는기업의 총 온실가스 배출량을 측정하고 CO2 배출량이 어디에서 나오는지 파악하는 것입니다.독립적인 공인 감사자가 에너지 감시를 수행할 수 있습니다.이를 통해 기업은 에너지가 사용되는 방식, 에너지가 낭비되는 장소, 개선 효과가 가장 큰 영역을 파악할 수 있습니다.예를 들어, 많은 기업들은 생산량이 들쭉날쭉할 때 에너지 사용량을 극대화하기 위한 전략을 시행하고 있지 않습니다.이런 기업은 공장을 최대한도로 가동하지 않고 있을 때 너무 많은 에너지를 낭비하고 있습니다.운송은 탄소 배출량에 큰 영향을 미칩니다.따라서 탄소 배출량을 효과적으로 감축하는 방법은 직원이 대중교통 또는 카풀을 이용하도록 장려하는 것입니다.이를 위해 교통 패스를 보조하거나 다른 인센티브를 제공할 수 있습니다.또한 기업은 최대한 항공 여행을 축소하려고 노력해야 합니다.짧은 거리는 기차 이용을 고려하고, 가능할 경우 온라인으로 회의를 개최해야 합니다.대체 에너지 사용은 탄소 배출량 감축을 달성하는 또 다른 효과적인 방법입니다. 광전지 시스템을 전기를 생산하거나 재생 에너지원을 사용하는 발전회사로부터 전기를 구매할 수 있습니다.5, 배기가스 배출 저감을 넘어서는 지속 가능한 비즈니스 정책기업은 소비를 줄이는 것뿐만 아니라 식목과 같은 그린 이니셔티브를 후원함으로써 변화를 만들 수 있습니다.이를 통해 탄소 배출량을 감축할 뿐만 아니라 지역 사회도 지원할 수 있습니다.또한 행사를 개최하거나 전문가가 학교를 방문하여 기후 변화 대처가 얼마나 중요한지 설명할 수 있습니다.이러한 조치 중 다수는 회사의 탄소 배출량을 감축하는 것뿐만 아니라 전기 요금을 낮추고 마케팅 도구로 활용할 수도 있습니다.기업은 기후 변화에 대처하는 데 일익을 담당하고 있다는 점에서 자부심을 가져야 합니다. 많은 부문에서 기업이 할 수 있는 가장 중요한 일은 에너지 효율이 높은 기기와 장비를 사용하는 것입니다.이러한 장비가 에너지 소비와 탄소 배출의 대부분을 차지하기 때문입니다.LED 전구에서부터전기 사용량을 50% 줄일 수 있는 속도가변형 드라이브 에어컴프레샤까지, 친환경 장비는 에너지 절감 효과를 크게 높이는 동시에 생산 비용을 크게 줄여줄 수 있습니다.
기계공학
Q. 공부 경로 최적화가 가공시간과 품질에 미치는 영향이 무엇일까요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.공구 경로는 절삭 공구가 부품을 가공하는 데 사용되는 경로입니다. 효율적인 공구 경로 계획은 가공 시간을 최소화하고 고품질 마감을 보장하는 데 중요합니다. CNC 가공에는 두 가지 주요 도구 경로 유형이 있습니다. 즉, 지점 간 경로와 연속(또는 윤곽 지정) 경로입니다.지점 간 도구 경로: 이는 공구가 한 고정 지점에서 다른 고정 지점으로 이동하는 드릴링, 태핑 및 보링과 같은 작업에 사용됩니다. 공구는 절단 없이 지점 사이를 빠르게 이동하므로 개별 위치에서 정밀도가 필요한 작업에 이상적입니다.연속 도구 경로: 이는 공구가 경로를 따라 연속적으로 이동하여 재료를 형성하는 밀링 및 터닝과 같은 작업에 사용됩니다. 원활한 전환과 정확한 프로파일이 필요한 윤곽 작업에는 연속 경로가 필수적입니다.영향공구 경로 최적화의 영향은 CNC 라우터 작업의 모든 측면에 걸쳐 확장됩니다. 적절하게 최적화된 공구 경로는 가공 시간을 줄여 생산 주기를 단축하고 처리량을 증가시킵니다. 이러한 효율성은 또한 도구 체류 시간을 최소화하고 도구 수명을 연장하며 유지 관리 비용을 절감합니다. 또한 불필요한 움직임을 최소화함으로써 도구 경로 최적화를 통해 오류 위험을 완화하고 완성된 부품의 품질과 정확성을 향상시킬 수 있습니다.공구경로 최적화 구현을 위한 모범사례소프트웨어 선택제품 설계 단계를 개선하기 위해 한 것처럼, 강력한 시뮬레이션 및 최적화 기능을 갖춘 CAD/CAM 소프트웨어를 선택도구 선택자동차 제조업체는 티타늄용 특수 도구를 사용하여 도구 수명을 연장하고 가동 중지 시간을 줄이는 데 도움매개변수 최적화가공 공정을 표준화하기 위해 취한 접근 방식에서 볼 수 있듯이, 티타늄의 특성에 맞춰 절삭 매개변수를 조정하는 방식유지 관리 및 모니터링정기적인 기계 유지관리와 도구 마모 추적, 그리고 이를 통해 수저우의 한 전자 제조업체는 생산 안정성이 높아졌다고 평가등으로 간단히 사례까지 들어 열거해 보았습니다.
기계공학
Q. 나사 가공의 종류와 각각의 특성을 알려주세요.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.나사가공은크게 절삭과 전조의 2가지로 분류됩니다.1, 절삭나사기존의 소재에서 나사산을 만들기 위해 재료를 절삭하는 방식으로 제조됩니다.이 방식은 소재를 깎아내어 원하는 형태의 나사산을 생성하기 때문에 절삭가공이라고도 합니다. 절삭나사 제조 공정은 고정밀도와 특정 어플리케이션에 필요한 특수한 나사 형태를 만들기 위해 사용됩니다. 절삭 작업은 CNC 기계, 선반, 밀링 머신 등 다양한 절삭 도구를 사용할 수 있습니다.일반 적으로 태핑 작업에 의해 생산되는데요탭은 금속 하단 홀에 나사자리를 내기위한 공구로하단 홀 형상( 막힌홀, 관통 홀) 으로 구별됩니다.탭홀더탭홀더는 나사자리, 암나사 제작 시 사용하는 탭을 장착하여 돌릴 때 쓰는 공구로서종류로는일자형 타입 핸들, 수동 T탭 핸들, 자동 T 탭 핸들 이 있습니다.다이스다이스는 수나사 가공 시 사용되는 절삭공구로나사가공 다이스라 불리며, 봉 형상 재료에 수나사 제작할 때나 나사산 보정시 사용됩니다.다이스 핸들에 체결하여 사용합니다.절삭나사는 정밀한 사양과 복잡한 형태의 나사를 필요로 할 때 주로 사용되는데일일이 절삭해야하기에 대량생산이 힘들고, 강도면에서 취약한 면이 있습니다.2, 전조 나사금속성형 공정의 일종인 전조(단조) 과정을 통해 제조됩니다. 이 과정에서는 금속을 가열한 후 힘을 가하여 원하는 형태로 만듭니다. 나사의 경우, 나사산 부분을 형성하기 위해 금속을 압축하고 변형시키는 방식으로 제작됩니다.원재료는 열간 단조용 BAR 소재로서 제강회사에서 제강 제선 압연등 공정을 통해 생산됩니다.나사를 만들기 위해 나사부를 전조경으로 압출하는과정을 거치는데냉간단조에서 볼트의 머리성형과 더불어나사부를 성형하기 위해 원재료 보다 치수를 줄여 가공하는 전방압출을 사용합니다.실질적으로 나사산을 만드는 과정을 절삭과 달리롤링 이라는 과정에 의해 생산되는데나사 전조용 로링다이스 2~3개를 사용, 강한 소성변형력으로 붙여 굴려서 나사산을 꽉 눌러서 밀면서 만드는 과정입니다.로타리롤링, 원통 다이스 전조 등의 종류가 있고, 로타리는 세그멘트롤링으로 불리기도 합니다.나사내기 공정은 이중일체성형, 압입소성변형, 비틀림성형, 탭타이트성형, 홈내기 성형 등 응용분야가 넓습니다.나사가공의 종류와 특성에 대해 간략히 정리해 보았습니다.
기계공학
Q. 기계가공에서 사용하는 절삭공고의 코팅 종류와 호칭이 공부에 미치는 영향은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.코팅 종류를 나열해본다면1, Tin 코팅1980년대 최초로 상용화된 PVD코팅으로 강의 가공 / 플라스틱 사출금형에 적합하고외관 색상이 금색으로 미려하여 시계와 같은 장식용에 많이 사용2, TiCN코팅1987 년 개발된 코팅으로, 높은 기계적 응력을 받는 밀링, 포밍, 펀칭에 적용 가능경도와 인성이 높음3, WC/C코팅1993년 개발된 코팅으로 마찰계수가 낮고 미끄럼 성질이 좋아 슬라이딩과 롤링이 많은정밀부품 , 자동차 부품에 많이 응용됨4, CrN코팅구리의 절삭가공 및 프레스, 다이케스팅, 세미콜드포밍, 사출 금형에 적용하며내산화 및 내 부식성이 강함5, TiAIN 코팅1996 년 개발된 코팅으로, 단층 및 다층 코팅이 있음높은 열 응력에 강하고 드릴, 엔드밀, 인써트 등에 적용가능고속/ 고경도 / 건식 가공에 적용가능고온에서 내 산화성이있어, 고속가공이 가능하며, 열전도가낮아 절삭날의 열 응력을 감소시키면서대부분의 열을 칩으로 배출함고온에서 강도와 안정성이 있으므로, 고온 경도 / 고온강도 가 안정적이고 내마모성이우수하며내 화학성이 좋아 크레이터 마모를 감소 시킴600 ºC 이상에서 산화되지만, 800ºC 까지도 안정된 내산화성을 가짐 최외층에 형성된 치밀한 Ai2O3 막이 TiAIN의 확산 및 내 마모성을 증가시키기 때문TIN에 비해 고온경도 값이 높으므로 절삭조건을 향상시키는 게 가능하여 사용자의 절삭가공 생산성 향상에 도움됨6, AI2O3 코팅 열적 안정성이 뛰어나며, 가공 시 발생되는 열이 모재안으로 전달되는것을 방지하는 역할이 우수하고 화학적 안정성이 좋음7, 다이아몬드 코팅 초경합금 공구에 코팅이 가능하고 , 비철금속/ 수지가공에 적합하며 고 경도에 화학적 안정성이 있음 복합소재 가공 시 많이 적용되고 있는 상황등으로 간단히 열거 가능합니다.절삭공구 코팅기술은 CVD (Chemical Vapor Deposition)기법에 의한 TiC 코팅 이 개발된 이수 1970년대 중반부터 널리 보급되어지금은 다층 막 코팅이 많이 사용되고종류로는 TiC, TiN, TiCN. AL2O3 등이 사용됩니다.PVD(Physical Vapor Deposition) 기법은 1980년 TiN 단층망 코팅을 시작으로 단속절삭 및 예리한 날에 적용을 시작하여 좋은 성능을 발휘했고PVD 코팅 적용 물질로는 TiC, TiCN, WC/C , CrN, TiALN, Diamond 등이 사용 됩니다.이상 간단히 절삭공구 코팅 관련 내용 열거해 보았습니다.