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진공 예열 방식을 이용한 승화전사 공정의 최적 조건에 대한 연구
구교문(K. M. Ku),심재홍(J. H. Shim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
스마트폰은 생필품으로써 자리를 잡았고 고가의 제품을 보호하기 위한 목적과 개인의 개성을 표현하기 위한 목적으로 보호 케이스의 수요가 많다. 이러한 수요에 따라 스마트폰 케이스 전사 장비 또한 수요가 높아지고 있고 앞으로 성장 가능성도 높다. 진공 예열(Vacuum Air Way Heating) 방식의 전사기는 기존 열풍 전사 방식에 비해 전사 성능이 우수하나 연속 전사 작업 시 최적의 색감 조건을 찾기 어렵고, 전사 인쇄물에 왜곡이 생기는 문제점이 있다. 본 논문에서는 연속 작업 시 최적의 색감을 구현하고 인쇄 왜곡 현상이 발생하지 않도록 전사 공정 조건을 찾는 실험을 진행하였다. 전사 장치 구조상 상판과 하판이 밀봉되는 알루미늄 챔버에 스마트폰 보호 케이스가 장착된 지그와 전사지를 넣고 하판의 진공으로 상판 관의 뜨거운 예열된 공기를 챔버 내부로 주입하여 스마트폰 보호 케이스에 승화 전사를 하는 장비로 실험을 진행하였다. 전사 공정 최적화 실험에 사용된 공정 변수는 전사챔버 하판의 온도, 상판의 온도, 최대 진공 도달 시간, 휴대폰 보호 케이스 고정용 지그의 재질로 선정하였다. 실험은 최적의 색감을 찾기 위하여 알루미늄 지그를 기준으로 공정변수 순서대로 값을 변경하여 결과물을 비교하였고 인쇄 왜곡 현상을 찾기 위하여 앞선 실험의 최적 변수 값을 기준으로 알루미늄, 강철, PEEK 등의 재질 순서로 연속 전사하여 전사 품질을 비교하였다. 최종적으로 찾아낸 최적의 승화전사 공정 조건은 알루미늄 지그, 전사챔버 하판의 온도(128℃), 전사챔버 상판의 온도(118℃), 전사챔버 내부의 최대 진공압력 도달 시간(13 sec)으로 도출되었다.
센서융합기반 SPR 공정 및 로봇 워크셀 온라인 모니터링 기술 개발
강현승(H. S. Kang),구교문(K. M. Ku),김기현(K. H. Kim),심재홍(J. H. Shim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.5월
최근 각광받는 전기자동차 산업에서 차체의 무게는 자동차의 주행거리에 큰 영향을 미치므로 차체 경량화에 대한 관심이 높아지고 있고, 이에 따라 CFRP-metal 이종소재 접합을 통한 하이브리드 부품을 적용하여 차체 경량화를 진행하는 연구가 다양하게 진행되고 있다. 이종재료의 기계적 접합을 위해 SPR (Self Pierce Riveting) 공정을 진행하게 되며 작업 품질을 관리하기 위해 공정의 온라인 모니터링 환경 구축 및 공정 로봇의 고장 예지, 진단 과정이 요구된다. 현재 SPR 공정의 이상 유무 및 결함을 판단하기 위한 방법으로 접합부의 단면을 확인하는 방법과 충돌해석 연구를 통한 방법이 사용되지만 이러한 방법은 공정의 실시간 판단이 어렵다는 문제가 존재한다. 따라서 본 논문에서는 진동센서와 힘센서(로드셀) 등 2 종 센서의 정보를 융합하고 SPR 공정에서 발생하는 신호의 균일성, 위상차 등을 분석하여 SPR 공정 시스템의 동특성을 파악한다. 정상 및 불량 공정에서의 데이터를 취득하여 데이터베이스를 구축하고 이를 기계학습 알고리즘에 적용하여 데이터를 분류한다. SPR 공정의 정상 및 비정상 상태에 따른 융합센서 정보의 특성을 파악하여 공정의 이상 유무를 실시간으로 판단하며 이를 통합적으로 관리할 수 있는 온라인 모니터링 시스템을 제안하고자 한다. 결과적으로 자동차 경량화용 이종소재에 대한 SPR 작업을 대상으로 일련의 실험을 통해 제안된 시스템의 유효성을 보여주고자 한다.