FTO 박막의 마이크로 밀링 가공 시 연성-취성 영역에 대한 PVDF센서 기반 음향방출 모니터링

Abstract

본 논문은 투명 전도성 박막인 FTO 박막의 마이크로 밀링 공정을 위해 가공 시 발생하는 취성 파손을 방지할 수 있는 PVDF 센서 기반 음향 방출 모니터링 시스템을 제안한다. 이 연구는 FTO 박막의 마이크로 밀링 가공을 위해 조건에 따른 신호 특성을 확인하였으며, 가공 시에 연성 모드와 취성 모드에 따른 특성 확인 필요성에 의해 실행되었다, 따라서 본 논문에서는 PVDF 센서를 활용하여 산업 현장에 적합한 모니터링방법을 제안한다. 제안된 모니터링 시스템은 재료의 취성 파손을 예방할 수 있다. 이 연구는 FTO 마이크로 밀링 공정의 가공 특성을 확인하기 위해 FTO의 물성치 및 가공에 영향을 미치는 요소들을 고려하여 이론적으로 FTO가 파손되는 임계 날 당 이송량을 계산하였다. 취성 모드로 가공되는 임계값을 찾기 위해 스핀들의 rpm, 이송 속도 등의 파라미터를 설정하였으며, 공구 반경의 영향을 확인하기 위해 공구 반경을 세가지로 선정하였다. PVDF 센서와 AE 센서로 동시에 AE 신호를 수집하여 그 결과를 비교하였다. 임계 날 당 이송량 조건이 증가함에 따라 가공된 시편의 표면을 관찰하였으며, 실험적으로 관찰된 임계 날 당 이송량과 이론적 임계 날 당 이송량을 비교하였다. 이송 속도가 가공된 시편의 표면 거칠기에 미치는 영향을 실험적으로 확인하였으며, 분산 분석(ANOVA)을 통해 검증하였다. FTO 박막 가공 시 나타나는 신호적 특성을 이론을 통해 확인하였으며, 이는 실험 결과 값과 같은 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한 AE Energy 파라미터를 활용하여 연성 모드와 취성 모드에서의 신호 차이를 확인하였으며, AE 센서를 통해증명하였다. 또한 공정의 자동화를 위해 FTO의 가공 모드를 분류할 수 있는지 검증하기 위하여 CNN 알고리즘을 설계하여 분류하였다. 결론적으로, 본 연구를 통해 FTO 마이크로 밀링 공정에서 PVDF 센서 기반 음향 방출 모니터링을 통해 취성 파손을 조기에 검출할 수 있음을 확인하였다. 따라서 이러한 모니터링 방법을 통해 공정의 효율성을 증가시킬 수 있다.