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[JIMTOF 2018 특집 ②] 제조 현장의 모습을 바꿔 놓을 놀라운 ‘혁신’

JIMTOF 현장에서는 매회 놀라운 신기술들을 만나볼 수 있다. 올해도 자동화, 첨단 ICT 기술, 하이브리드 머시닝 등 최신 이슈들을 키워드로 한 새로운 기술들이 다양하게 전시되었다. 제조의 내일을 바꿀 혁신적 기술들을 지금부터 소개한다.

로봇과 완전히 통합한 머시닝센터가 있다?! – 오쿠마(OKUMA)

장비 밖에 있던 로봇이 장비 안으로 들어갔다. 오쿠마가 자사의 CNC 선반과 완전히 융합된 로봇 시스템 ARMROID(암로이드)를 선보인 것. ARMROID는 장비의 가공 공간에 내장된 로봇을 별도의 티칭 없이 장비와 같은 조작 방식으로 사용할 수 있다는 점이 가장 큰 특징이다. 오쿠마 상품개발부 유닛·모듈 개발과 차장 요시무라 타츠히로(吉村 辰浩)는 “노동 인구가 계속 줄고 있는 상황이 제조업계에도 큰 부담으로 다가오는 가운데, ARMROID는 사람의 손을 대신해줄 수 있는 최적의 솔루션이 될 수 있다”고 제품을 소개했다.

ARMROID는 장비의 가공 공간 내에 빌트인되어 있는 다관절 로봇으로, 간섭에서 자유롭기 때문에 기존 로봇 시스템으론 불가능했던 로봇 동작을 실현할 수 있다. 숙련된 작업자가 필요했던 가공 서포트 작업, 칩 제거 등의 작업을 장비 가동 중에 실행할 수 있어서 불필요한 가동 중단 시간을 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있다. 또, 이동식 워크 스토커를 장착하는 것만으로 하나의 로봇 셀을 만들 수 있으므로 야간에 무인 작업이 가능해진다는 것도 장점이다. 무엇보다 큰 장점은 로봇 사용을 위한 별도의 사전 작업이 필요하지 않다는 것. 로봇이 장비에 내장되어 있기 때문에 시스템 통합이 필요하지 않고, 오쿠마의 CNC로 로봇을 쉽게 조작할 수 있기 때문에 티칭 작업도 필요없다.

도입 즉시 활용이 가능한 ARMROID는 장비 내 가공 영역 이외의 공간에 수납이 가능하므로, 로봇 시스템을 사용하지 않을 경우에는 장비의 넓은 가공 공간을 온전히 사용할 수 있다.

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많은 참관객의 관심을 모은 ARMROID 로봇 시스템
많은 참관객의 관심을 모은 ARMROID 로봇 시스템

로봇이 장비 내부에 완전히 통합되어 있다.
로봇이 장비 내부에 완전히 통합되어 있다.

CNC로 장비와 로봇을 모두 조작할 수 있다.
CNC로 장비와 로봇을 모두 조작할 수 있다.

오쿠마 상품개발부 유닛·모듈 개발과 차장 요시무라 타츠히로(吉村 辰浩)
오쿠마 상품개발부 유닛·모듈 개발과 차장 요시무라 타츠히로(吉村 辰浩)

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절삭+용접 하이브리드 장비로 효율 향상 – 마작(Mazak)

FSW(Friction Stir Welding, 마찰 교반 용접)는 주로 알루미늄 합금, 구리 합금 등 용융 용접이 어려운 소재에 활용되는 용접 기술이다. 이름 그대로 마찰열을 이용해 소재를 접합하는 방식으로, 용융 용접과 비교해 블로우 홀이나 갈라짐 현상이 발생하지 않고 변형이 적으며, 유해 물질 또한 배출되지 않는다는 특징이 있다. 마작은 항공·자동차· 철도·선박 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 FSW와 절삭 공정을 한 장비에서 수행할 수 있는 하이브리드 장비 FJV-60/80 FSW를 전시하며 눈길을 끌었다.

FJV-60/80 FSW는 고강성 구조인 문형 구조를 적용해 고성능·고정밀 절삭 가공이 가능한 머시닝센터에 FSW를 통합하여 한 대의 장비에서 소재부터 완제품까지 일괄 가공으로 완성시킬 수 있는 장비다. 필요에 따라 절삭 후 용접 가공을 진행할 수도, 용접 가공 후 마무리 절삭 가공을 통해 깨끗한 가공면을 얻을 수도 있다. 개별적인 셋팅 작업 없이 두 공정을 모두 진행하기 때문에 생산성과 품질을 모두 잡을 수 있는 FJV-60/80 FSW는 2,240×1,250mm의 테이블 크기로 대형 부품 가공을 지원한다.

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FJV-60/80 FSW
FJV-60/80 FSW

FJV-60/80 FSW의 가공 샘플
FJV-60/80 FSW의 가공 샘플

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열 변위 보정하는 AI의 등장 – 디엠지모리(DMG MORI)

인더스트리 4.0의 핵심 기술이 Digitalization이라고 본 디엠지모리는 일찍부터 통합 디지털 솔루션 마련에 집중해왔다. 앞으로도 IoT가 제조 산업에 주요 논제가 될 것으로 내다본 디엠지모리는 CELOS 애 플리케이션 개발에 힘을 싣고 있다. Digitalization을 주제로 부스를 구성한 디엠지모리는 AI에 의한 열 변위 보정이 가능한 ULTRA Thermal Precision를 선보였다. CELOS 애플리케이션의 하나로, 2019년 본격적으로 상용화될 예정이다. 디엠지모리 측은 자사의 베스트셀러 제품인 NLX 2500SY로 데모 시연을 진행했다.

Ultra Thermal Precision은 환경 온도가 변했을 때 AI가 자동으로 열 변위를 보정해주는 기능이다. 기계의 열 변형이 워크 정밀도를 떨어뜨리는 점을 보완하기 위함이다. 방법은 간단하다. 먼저 기계의 민감한 위치에10~20개의 열 센서를 배치하면 AI가 열 변형 보정 기능을 학습한다. 이후엔 AI가 자동으로 온도 센서의 변화를 판단해 열 변형을 보정하는 방식이다. 센서는 자신의 제조 노하우를 바탕으로 위치를 선택하면 된다. 현재 디엠지모리는 8°C의 온도 변화에 대해 터닝 센터의 가공 오차를 ø5 마이크로미터 이하로 억제하는데 주력하고 있다. 디엠지모리 ULTRA Thermal Precision 개발 그룹 프로젝트 매니저 나리마츠 코이치로(成松 宏一郎)는 “온도 변화에 따라 적절한 솔루션으로 연결하는 정도의 정밀도는 확보된 상황”이라며 “앞으로는 디엠지모리 머시닝센터에도 ULTRA Thermal Precision을 적용할 계획”이라고 언급했다.

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Ultra Thermal Precision이 적용된 NLX 2500SY
Ultra Thermal Precision이 적용된 NLX 2500SY

Ultra Thermal Precision 개발 그룹 프로젝트 매니저 나리마츠 코이치로(成松 宏一郎)
Ultra Thermal Precision 개발 그룹 프로젝트 매니저 나리마츠 코이치로(成松 宏一郎)

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모듈식 금속 가공 솔루션의 시대 – 미쓰비시전기(MITUBISHI ELECTRIC)

제조업계의 화두는 단연코 연결이다. 기존 공정과 공정의 연결이 낳은 시너지 효과가 제조 현장의 지향점인 생산성 향상으로 이어질 수 있어서다. 이러한 트렌드를 반영하듯 미쓰비시전기는 적층 가공부터 후처리까지의 과정을 통합한 일종의 모듈식 금속 가공 솔루션을 선보였다. 2020년 출시 예정인 금속 3D 프린터 Next Generation Modular Metal AM이 그것이다. 이번에는 시제품으로 금속 3D 프린터와 자동화 체인저(Automation changer), 레이저 드릴(Laser Drill)을 연결해 전시했다.

Next Generation Modular Metal AM은 DED 방식이 적용됐다. DED 방식은 고출력 레이저 빔을 금속 표면에 조사해 순간적으로 생성되는 용융지에 금속 분말을 공급해 적층한다. 기존 부품을 보수하거나 여러 가지 분말을 동시에 활용할 수 있다. 기존 DED 방식과 달리 이 제품은 분말 대신 일반적인 용접 와이어를 재료로 사용했다. 용접 와이어로 재료 비용을 낮출 뿐 아니라 분말 사용으로 인한 시간까지 줄였다. 또한, 도트 형성(Dot Forming) 기술도 적용됐다.

도트 형성 기술은 레이저 파워를 정밀하게 제어하고 증착 지점에서 차폐를 제어하는 게 중요한데, 이를 정밀하게 제어하면 부품 품질을 크게 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 DED 방식에 CNC 및 CAM 기술을 결합했다. CAM으로 도트 형성 경로를 지정하면 레이저를 그 곳에 집중해 열이 물체 주위로 퍼지는 것을 방지한다. 연속 성형 기술보다 형상 정확도가 60% 이상 높아 타사 3D 프린터보다 더 정밀한 부품을 생산할 수 있다. 소량의 영역에만 레이저와 열을 가하여 산화 위험도도 20% 이상 감소시켰다.

적층 제조 시스템 프로젝트팀 부제너럴 매니저 하시모토 타카시(橋本 隆)는 “Next Generation Modular Metal AM은 항공, 자동차 부품을 적층 가공해 부품화하는 것이 목표”라며 “모듈식 가공 솔루션이기에 고객이 원하는 공정대로 연결된 장비를 변형한 뒤 조립이 가능하다”고 덧붙였다.

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Next Generation Modular Metal AM
Next Generation Modular Metal AM

용접 와이어를 재료로 사용한 Next Generation Modular Metal AM
용접 와이어를 재료로 사용한 Next Generation Modular Metal AM

적층 제조 시스템 프로젝트팀 부제너럴 매니저 하시모토 타카시(橋本 隆)
적층 제조 시스템 프로젝트팀 부제너럴 매니저 하시모토 타카시(橋本 隆)

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About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)