전자제품의 소형화그리고 의료 기기에 대한 수요가 증가했습니다.M1 사이즈 패스너기존 솔루션은 별도의 너트와 와셔를 필요로 하여 5mm³ 미만의 공간에서 조립이 복잡합니다. 2025년 ASME 조사에 따르면 웨어러블 기기 현장 고장의 34%가 패스너 풀림으로 인해 발생합니다. 본 논문에서는 일체형 설계와 향상된 나사산 체결을 통해 이러한 문제를 해결하는 통합 볼트-너트 시스템을 제시합니다.
방법론
1. 디자인 접근 방식
●통합 너트-볼트 형상:압연 나사산이 있는 316L 스테인리스 스틸의 일체형 CNC 가공(ISO 4753-1)
●잠금 장치:비대칭 나사 피치(너트 끝 리드 0.25mm, 볼트 끝 리드 0.20mm)로 자체 잠금 토크 생성
2. 테스트 프로토콜
●진동 저항성:DIN 65151에 따른 전기역학 셰이커 테스트
●토크 성능:토크 게이지(Mark-10 M3-200)를 사용한 ISO 7380-1 표준과의 비교
●조립 효율성:숙련된 기술자(n=15)가 3가지 장치 유형에 대해 정해진 시간에 설치
3. 벤치마킹
비교:
● 표준 M1 너트/볼트 쌍(DIN 934/DIN 931)
● 프리베일링 토크 너트(ISO 7040)
결과 및 분석
1. 진동 성능
● 통합 설계로 표준 쌍의 67% 대비 98%의 예압 유지
● 200Hz 이상의 주파수에서 풀림 현상이 전혀 관찰되지 않음
2. 조립 메트릭
● 평균 설치 시간: 8.3초 (기존 패스너 21.8초 대비)
● 블라인드 조립 시나리오에서 100% 성공률(n=50회 시도)
3. 기계적 성질
●전단 강도:1.8kN(기존 쌍의 경우 1.5kN 대비)
●재사용성:성능 저하 없이 15회의 조립 사이클
논의
1. 디자인의 장점
● 조립 환경에서 느슨한 너트를 제거합니다.
● 비대칭 나사산으로 역회전 방지
● 표준 M1 드라이버 및 자동 공급기와 호환 가능
2. 제한 사항
● 더 높은 단위 비용(+25% 대비 기존 쌍)
● 대량 생산을 위해서는 맞춤형 삽입 도구가 필요합니다.
3. 산업 응용 분야
● 보청기 및 이식형 의료기기
● 마이크로 드론 조립 및 광학 정렬 시스템
결론
통합형 양단 M1 볼트는 조립 시간을 단축하고 마이크로 기계 시스템의 신뢰성을 향상시킵니다. 향후 개발은 다음 사항에 중점을 둘 것입니다.
● 냉간단조 기술을 통한 비용 절감
● M0.8 및 M1.2 사이즈 변형으로 확장
게시 시간: 2025년 10월 10일
