Dual-Readout Calorimeter (DRC)
Client : 연세대학교
하비스탕스는 고성능 에너지 측정 장치(DRC) 제작 및 금속 3D 프린팅(구리 3D 출력)을 지원하였습니다.
[기존 구리 측정 장치] ▶
기존에는 1.5mm의 얇은 구리판에 밀링머신으로 1mm 홈을 60개 만들어
총 60개의 구리판을 쌓아서 제작.
제작에 오랜 시간이 소요되고 비 효율적이며
조립 과정 중 플레이트가 밀착되지 않거나 광섬유가 빠지는 경우가 발생하는 등
제작과정의 불량 문제가 내포됨.
5만개 이상의 모듈을 대량생산하여야 하는 검출기 제작에는 부적합하며
제작자의 숙련도에 따라 품질에 영향을 받게 됨.
[3D프린팅 솔루션]
복잡한 형상 제작이 가능한 DfAM(Design for Additive Manufacturing)을 활용해
부품 일체화를 적용하여 기존 대비 조립 과정 단순화 및 조립 실수로 인한 불량률 제거
금속 3D 프린팅 기술을 통해
구멍의 밀도를 높인 고효율구조를 다양하고 빠르게 생성한 후 검증 가능하고
균일한 밀도의 구리 블록을 출력하여 성능을 일정하게 측정 가능
1) Modeling
적층 제조 최적화 설계(Design for Additive Manufacturing, DfAM)를
적용한 다공성 구조 설계.
[수치 입력 기반 디자인 방식 Computational Modeling]
검출기의 크기 등이 변경될 때마다 수동적으로 재설계 해야 하는 불편함과 설계 오차를 최소화하고,
디지털화하기 위해 수치 기반의 컴퓨테이셔널 디자인(Computational Design) 기술을 활용.
[디지털 디자인 메커니즘을 통한 가변 입력값에 따른 검출기 디자인 자동화]
검출기 크기 등의 가변적인 입력값에 따른 홀의 크기, 개수 등 디자인을 자동화하기 위하여 디지털 메커니즘을 개발.
해당 메커니즘 내에 경계 조건 등을 반영시켜 다양한 다공성 복잡 구조의 설계 결과물을 단시간 내에 다중으로 도출.
· 금속 3D 프린팅 기술을 통한 구리 제품 제작 및 적층제조 최적 설계 기술(DfAM)을 활용한 복잡한 패턴형상 구조 제작 · 부품 일체화를 통한 복잡한 조립과정의 단순화 및 불량률 제거 · 구멍의 밀도를 높인 고효율구조를 다양하고 빠르게 생성한 후 검증 가능 · 얇은 벽 두께를 약 500mm 높이로 적층 가능 |
1) 소재 : Pure Copper(순도 99.8%이상, 밀도 95%이상)
2) 프린팅 방식 : PBF
· 구리판 조립과정과 절차를 없애므로 기존 구리판 이용한 검출기 대비 제작 기간 3개월 → 1개월로 단축
· 구리판과 판 사이에 광섬유를 넣는 작업을 수작업으로 진행 하기 위해 많은 인력이 동시에 필요하였으나
적층된 구리 블록에 광섬유를 삽입하는 작업만 필요함으로써 제작 인력이 현저히 감소됨
· 금속 3D 프린팅은 현재 가공 장비에서 확보하고자 하는 동등한 수준의 공차 정밀도 +/-0.1mm를 만족
· 수십 개 구리판을 겹겹이 쌓아야 하고, 광섬유가 원래 자리를 이탈하는 해당 문제점을 개선
· 광섬유 misalignment와 조립 불량의 문제를 원천적으로 해결
금속(구리) 3D프린팅 Dual-Readout Calorimeter (DRC)