Development of Ultra-wide/high-precision diode laser cladding(DLC) technology and process
NTIS 과제고유번호
2410006519
IRIS 과제번호
RS-2024-00424521
주관연구개발기관
두산에너빌리티(주)
공동연구개발기관
국립창원대학교 산학협력단,네모엔지니어링(주),대한전기협회,한국재료연구원
총 연구개발기간
2024-04-01 ~ 2027-12-31
당해연도 연구개발기간
2024-04-01 ~ 2024-12-31
정부지원금(천원)
650,000
민간현금(천원)
456,806
민간현물(천원)
546,202
상세정보
세부사업명
현장수요대응원전첨단제조기술및부품.장비기술개발(R&D)
내역사업명
현장수요대응 원전 첨단제조기술 및 부품,장비 개발
과제명(국문)
초광폭고정밀 다이오드 레이저클래딩 기술 및 공정개발
과제명(영문)
Development of Ultra-wide/high-precision diode laser cladding(DLC) technology and process
NTIS 과제고유번호
2410009480
IRIS 과제번호
RS-2024-00424521
주관연구개발기관
두산에너빌리티(주)
공동연구개발기관
국립창원대학교 산학협력단,네모엔지니어링(주),대한전기협회,한국재료연구원
총 연구개발기간
2024-04-01 ~ 2027-12-31
당해연도 연구개발기간
2025-01-01 ~ 2025-12-31
정부지원금(천원)
960,000
민간현금(천원)
659,028
민간현물(천원)
981,757
상세정보
세부사업명
현장수요대응 원전 첨단제조기술 및 부품,장비 개발(R&D)
내역사업명
현장수요대응 원전 첨단제조기술 및 부품,장비 개발
과제명(국문)
초광폭고정밀 다이오드 레이저클래딩 기술 및 공정개발
과제명(영문)
Development of Ultra-wide/high-precision diode laser cladding(DLC) technology and process
NTIS 과제고유번호
2480001104
IRIS 과제번호
RS-2024-00424521
주관연구개발기관
두산에너빌리티(주)
공동연구개발기관
국립창원대학교 산학협력단,네모엔지니어링(주),대한전기협회,한국재료연구원
총 연구개발기간
2024-04-01 ~ 2027-12-31
당해연도 연구개발기간
2026-01-01 ~ 2026-12-31
정부지원금(천원)
947,000
민간현금(천원)
514,082
민간현물(천원)
981,757
연구목표
ㅇ 용착속도 10kg/hr의 생산성 및 단일패스 클래딩 폭 45mm 이상 구현가능한 고출력, 초광폭 다이오드 레이저 클래딩 시스템 및 공정기술 개발
ㅇ 개발 다이오드 레이저 클래딩 기술 적용 및 상용화을 위한 KEPIC/ASME 적용사례(Code Case) 개발 및 상정
연구범위
[1차년도]
ㅇ 고출력 파워소스 선정 및 광폭클래딩 헤드 개발
ㅇ 초광폭/3차원 형상부에 대한 분말 최적송급 방식 선정 및 송급노즐 개발
ㅇ 초광폭/3차원 형상부에 대한 파우더(308L, 309L)에 따른 클래딩 품질에 영향을 주는 핵심 공정변수 및 자세별 클래딩 특성 파악
ㅇ GMAW twin 및 SAW strip 클래딩 공정 클래딩층 및 모재 열양향부 분석 및 물성DB구축
ㅇ 유한요소법에 의한 클래딩 공정 전산해석 방법론 구축 및 전산해석 기초물성 데이터 확보
ㅇ 공정조건 및 대상 소재에 따른 클래딩층과 모재 열영향부 미세조직 및 물성 변화 관련 문헌 데이터 수집
ㅇ KEPIC 기술 실무위원회 구성/운영
ㅇ KEPIC 적용사례(Code Case) 개발 방향성 수립
[2차년도]
ㅇ 초광폭 다이오드 레이저클래딩 시스템 제작 및 성능평가
ㅇ 통합제어 성능평가를 통한 시스템 보완/검증 수행
ㅇ 초광폭/3차원 형상부에 대한 파우더별(308L, 309L) 예열 유/무에 따른 공정변수 검토 및 비드형상, 품질 분석
ㅇ 초광폭/3차원 형상부 최적클래딩 공정변수 및 오버랩 조건 확보
ㅇ 클래딩 두께에 따른 표면 조직 및 화학성분 분석, 부식특성 평가
ㅇ 클래딩 두께별 클래딩층 및 열영향부 열응력 전산해석
ㅇ 다이오드 레이저클래딩 기술기준 분석 및 적용범위 확립
ㅇ 다이오드 레이저클래딩 두께 및 대상소재에 따른 클래딩부 위치별 미세조직 및 물성변화 분석
ㅇ KEPIC 적용사례(Code Case) 개발을 위한 기관별 기술개발현황 파악 및 개발항목 검토
ㅇ KEPIC 적용사례(Code Case) 구성체계 및 주요 요건(안) 적정성 검토
[3차년도]
ㅇ 45mm 초광폭, 최소두께 클래딩 최적 공정조건 확보
ㅇ 클래딩 순서, 경로 등 최적 클래딩 적층전략 확보
ㅇ 3차원 형상부 다이오드 레이저클래딩 최적 공정조건 확보
ㅇ 클래딩 순서, 경로 등 최적 클래딩 적층전략 확보 및 로봇 Off-line 프로그래밍
ㅇ 초광폭 다이오드 레이저클래딩 제작 적용을 위한 물성평가 및 WPS 개발
ㅇ Lab-scale 실험을 통한 예열조건별 다이오드 레이저클래딩 시편제작 및 클래딩층, 모재 열영향부 평가
ㅇ 예열조건별 클래딩층 및 열영향부 열응력 전산해석
ㅇ 다이오드 레이저클래딩 원자력 적용 관련 기술설명서 작성
ㅇ 예열조건별 다이오드 레이저클래딩 열영향부 재현 및 재현 열영향부 위치별 물성평가
ㅇ 미세조직, CCT 곡선 작성을 통한 상변태 거동 변화 분석
ㅇ 예열 유무 및 예열온도 변화에 따른 모재 열영향부 위치별 물성평가 및 분석
ㅇ KEPIC 관련 분과위원회 보고 및 피드백
ㅇ 데이터패키지 중간검토 및 KEPIC 적용사례(Code Case) 초안 개발
[4차년도]
ㅇ 최적 공정조건을 적용한 1/2 사이즈 Head mock-up 제작
ㅇ NDE 검사 및 관련평가를 통한 클래딩부 건전성 평가
ㅇ 초광폭/3차원 형상부 다이오드 레이저클래딩 공정절차서 작성
ㅇ 클래딩두께 및 예열조건에 대한 다이오드 레이저클래딩 공정 연구보고서 작성 및 최종 패키지 구축
ㅇ 다이오드 레이저클래딩 적용사례 등재를 위한 관련 KEPIC 위원회 및 관련기관 피드백 검토/반영
ㅇ 다이오드 레이저클래딩 Mock-up 위치별 미세조직 및 물성 상세 분석을 통한 DB 구축
ㅇ 기존 공정과 개발 공정 간의 클래딩부 미세조직 및 물성 차이 분석
ㅇ 최적 물성 확보를 위한 미세조직 제어 방안 도출 및 클래딩 조건 fine tuning 반영
ㅇ 참조표준(ASME) 협력 및 전문가 의견 반영한 데이터패키지 최종검토
ㅇ KEPIC 적용사례(Code Case) 최종안 개발 및 적용사례(Code Case) 제출
기대효과
ㅇ 활용방안
- 차세대 SMR 및 대형원전 클래딩 제작공정 적용, 하드페이싱 롤 클래딩 등 다양한 산업군 적용가능함
ㅇ 기대효과
- 기존 클래딩 공정대비 생산성 향상을 통한 원자로 주기기 제작기간 단축을 통한 수주 경쟁력 향상
- KEPIC 적용사례(Code case) 개발 및 등재 추진을 통한 차세대 원전 제작용 클래딩 표준기술을 확보
- 국내 다이오드 레이저클래딩 관련산업 활성화를 통한 고용 창출효과 및 기술 국산화 추진으로 해외 선진기술과의 격차 단축, 기술의존성 탈피가능
- 다이오드 레이저클래딩을 통한 투입소재 감소 및 기간 단축을 통해 탄소배출 저감 효과
- 로봇을 활용한 광폭 및 3차원 형상의 다이오드 레이저클래딩 시스템 및 기술 확보를 통해 원자력 산업 및 타 산업 군의 기술적용 지원 및 추가 응용제품 개발 가능
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