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혁신적인 제조를 위한 최신 기술과 신제품 – JIMTOF 2020 Online을 통해 선보인 최신 기술 트렌드

작년 11월 열린 JIMTOF 2020 온라인에서는 자동화, 사물인터넷(loT), 인공지능(AI) 등 보다 정교하게 제조에 기여하는 최신 제품과 기술에 대한 수많은 제품을 선보였다. 코로나 위기와 계속되는 인력난으로 인해 제조 현장에서 자동화, 노동 절약 방안, 디지털 전환(DX)에 대한 수요가 점점 더 강해지고 있다. 환경적 영향을 줄이는 것이 핵심 과제가 되고 있지만, 이번 JIMTOF에서는 공구와 공작기계 구성품의  수명을 현저하게 증가시켜주는 다양한 기술과 신제품을 선보였다.


Trend 1: 부러지기 쉬운 재료 가공 시 연삭 휠 측정 자동화

오쿠마의 MB-80V
오쿠마(OKUMA)의 목표 중 하나는 대형 부품과 금형 가공 분야에 대한 차별화를 강조하는 것이었다. 기존 전시회에서 전시하기 어려운 신형 문형 머시닝센터 모델과 함께 오쿠마는 가로 1,600㎜, 세로 800㎜ 테이블이 특징인 MB-80V를 선보였는데, 이는 수직형 머시닝센터 메인 시리즈 중 최대 규모다. MB-80V는 저렴한 가격에 고속 및 고급 기능을 제공한다. 대형 직경 반도체 웨이퍼와 대형 수지 성형 부품용으로 설계된 반도체 제조 장비용 대형 알루미늄 부품과 대형 금형 가공에 이상적이다.

 오쿠마의 MB-80V 수직형 머시닝 센터
오쿠마의 MB-80V 수직형 머시닝 센터

이 장비는 또한 대량의 작업물을 작업하기 쉬운 기능도 갖췄다. 문과 지붕은 각각 1,620mm와 1,270mm를 열어 오버헤드 크레인으로도 간편하게 적재할 수 있다. 접근이 용이한 설계를 통해 주 스핀들과 테이블에 잘 접근할 수 있도록 하여, 더 많은 작업을 할 수 있도록 했다. 칩 제거 능력이 개선되어 가공 후 세척이 필요 없게 되었다.

마키노의 eGrinder BG500
마키노(MAKINO)는 도자기, 유리 등 부서지기 쉬운 재료 가공 분야에 진출했다. 올해 JIMTOF에서 마키노는 부서지기 쉬운 재료를 가공하기 위해 고안된 eGrinder BG500 머시닝센터를 전시했다. 부서지기 쉬운 재료를 가공할 때 가장 큰 문제는 그라인딩 휠 측정 및 마모 관리와 같은 공정에 숙련된 작업자들의 노동에  의존해야 했던 점이었다. 이 머시닝센터에는 이송 축 제어와 전기로 도금된 그라인딩 휠 측정 기능을 갖추고 있다. 이러한 특징은 공구 측정 및 기타 공정을 자동화하여 가공 효율을 향상시키는 것 외에도 연삭 휠의 제품 수명 및 정확도를 향상시킨다. 30,000rpm의 주 스핀들을 장착한 이 장비는 매우 작은 구멍을 뚫는 데도 적합하다. 피치 정확도는 0.002mm 이하로 유지된다. 또한, 리니어 모터를 사용하여 고속에서 피드 축에 매우 미세하고 복잡한 움직임을 제공하는 것과 같은 기술 혁신을 통해 기존 모델에 비해 3배 더 빠른 가공 속도와 더 긴 공구 수명을 나타낸다.

 부서지기 쉬운 소재 가공을 위한 마키노의 eGrinder BG500 머시닝센터
부서지기 쉬운 소재 가공을 위한 마키노의 eGrinder BG500 머시닝센터

Trend 2: 잔여 소재를 20% 감소하는 CNC 선반

스기노의  Self-Center SC-V30a
스기노(Sugino)는 양쪽의 익스트림의 균형을 맞추는 것을 목표로 디자인된 30-테이퍼 스핀들을 갖춘 컴팩트한 수직형 머시닝센터 ‘Self-Center SC-V30a’를 선보였다. 이 제품은 2021년 4월 판매 예정인 신형 모델에 대한 콘셉트 모델이다. 익스트림의 한 세트는 길이 대비 슬림한 프로파일을 제공한다. SC-V30a는 기계의 폭을 1,440mm 슬림하게 유지하면서 700mm의 X축 스트로크를 제공한다. 다양한 기능을 조합할 수 있는 모듈형 설계를 기반으로 확장 가능한 다양한 자동화 기능에 대한 개념이 제시된다. 

또 다른 익스트림은 고속 대 고강성이다. 완전하게 재설계된 구조를 통해 강성을 크게 향상시키는 한편, 기계는 움직이는 차체의 가벼운 설계 덕분에 고속 가속과 감속을 달성하여 생산 효율을 향상시킨다.

 스기노의 새로운 머시닝센터 Self-Senter SC-V30a
스기노의 새로운 머시닝센터 Self-Senter SC-V30a

시티즌의 Cincom L32X
시티즌은 기계 가공 후 남은 소재를 줄일 수 있는 기능이 탑재된 슬라이딩 헤드스톡 형 CNC 자동 선반인 Cincom L32X를 전시했다. 이 장비의 특성은 일반적으로 200~300mm인 잔여 소재를 5분의 1 수준으로 단축시켜 고부가가치 소재에 대한 환경 영향과 가공 비용을 모두 절감한다. 그것은 마찰열을 이용해 재료를 부드럽게 하는 시티즌 기계만의 마찰 본딩 기술을 사용하는데, 이 기술을 이용해 결합된 소재는 더 강한 압력으로 결합된다. 본딩 클램핑 장치가 잡고 있는 잔여 소재를 새로 공급된 새로운 소재와 본딩하는 데는 약 5초가 걸린다. 이렇게 소재 보유를 견고하게 할 수 있는 본딩 클램핑 장치의 개발은 본딩의 품질을 향상하는데 핵심적인 부분이었다. 이 장치는 마찰 본딩 과정에서 소재가 미끄러지지 않도록 하는 최적의 본딩 압력을 가한다.

 시티즌 장비의 마찰 결합 작용. 중앙은 본딩 섹션, 좌측은 잔여 소재, 우측은 새로 투입된 소재.
시티즌 장비의 마찰 결합 작용. 중앙은 본딩 섹션, 좌측은 잔여 소재, 우측은 새로 투입된 소재.

Trend 3: 자동화 및 IoT를 통한 제조 현장 지원

NSK의 ROBUSTDYNA 정밀 베어링
공작기계 부품 제조사인 NSK는 공작기계 스핀들 용 ROBUSTDYNA 정밀 베어링을 전시했다. 기존 제품과의 비교에서 이 베어링은 스핀들의 절삭 성능을 15% 향상시키고 베어링 수명을 최대 3배 연장할 수 있었다. 탄소나 특수 금속 등 절삭이 어려운 재료의 가공이 증가함에 따라 공작물에 공구를 강하게 눌러 공작물의 가공 시간을 단축시키는 헤비한 가공이 사용되는 경우가 많다.

 NSK가 전시한 공작기계 스핀들 용 ROBUSTDYNA 정밀 베어링
NSK가 전시한 공작기계 스핀들 용 ROBUSTDYNA 정밀 베어링

결과적으로, 이런 헤비 커팅의 경우 베어링에 더 강한 힘을 가하여 수명을 단축시켰다. NSK의 신제품은 베어링 볼의 크기를 늘려 더욱 강력한 지지력을 제공한다. 이와 함께 NSK는 볼 스크루의 너트가 역회전할 때 발생하는 사분면 돌출부로 알려진 동작 오류를 줄이는 볼 스크류 기술도 선보였다. NC와 연계해 사용하는 기술로 절단 시 발생하는 스트레이트 마크를 방지할 수 있다. 결국, 마감 및 추가 가공의 필요성이 줄어들어 금형과 부품을 더 짧은 시간 내에 가공할 수 있게 되었다.

THK의 loT 서비스 OMNI edge
THK는 제조업을 위한 loT 서비스인 옴니 엣지(OMNI edge)를 선보였다. 이 서비스는 LM Guide에 부착된 사용자 탑재 센서로부터 데이터를 수집, 분석하여 장비의 상태를 확인한다. THK는 JIMTOF에 발표함과 동시에 이 서비스에 적용 가능한 제품에 볼나사를 추가할 것이라고 말했다. 볼 스크류의 너트에 부착된 진동 센서는 장비 고장을 예측하고 예방적 유지보수를 제공하는 데이터를 제공한다. THK는 이와 함께 온라인에서 제품 정보와 기술 서비스를 제공하는 기술지원 사이트를 홍보했다. 이 사이트는 제품 선택부터 CAD 데이터까지 원스톱 솔루션을 제공하는 Optimal Product Selection Tool, CAD/Drawing Data Acquisition, Product-Life Calculator 툴을 제공하고 있으며, 상세한 제품 수명 계산을 제공한다.

 THK는 제조업을 위한 loT 서비스인 옴니 엣지(OMNI edge)를 선보였다.
THK는 제조업을 위한 loT 서비스인 옴니 엣지(OMNI edge)를 선보였다.

Trend 4: 주요 신제품

소딕(Sodick)의 리니어 모터 구동 와이어 방전 가공기 – AL 시리즈 i Groove Edition

 소딕의 리니어 모터 구동 와이어 방전 가공기 - AL 시리즈 i Groove Edition
소딕의 리니어 모터 구동 와이어 방전 가공기 – AL 시리즈 i Groove Edition

소딕의 AL 시리즈 i Groove Edition의 가장 큰 특징으로는 새로 개발한 와이어 회전기구 ‘i groove’를 들 수 있다. 와이어가 회전하면서 와이어 전극의 미 소모 부분으로 순차적으로 공급되는데, 가공물 위에서 아래까지 미 소모 와이어 전극을 모두 가공할 수 있다. 이에 따라 가공 치수 안정성과 좋은 가공 면, 가공 속도 향상 등의 성능 향상과 더불어 와이어 전극 소비 절감을 이룰 수 있다.

 새로운 와이어 회전기구 i groove를 통해 친환경, 고품질 가공이 가능하다.
새로운 와이어 회전기구 i groove를 통해 친환경, 고품질 가공이 가능하다.

또 하나로는, 새로운 단차 가공 기능인 ‘Stepcut’을 들 수 있다. Al 시리즈 i groove edition에 탑재되는 새로운 단차 가공 기능 Stepcut은 단차 가공을 정밀하고 더 쉽게 할 수 있다. 단차 가공을 위한 가공 조건 데이터베이스를 대폭 확충하고 스틸의 경우 최대 두께 300mm까지, 초경의 경우 100mm까지 커버하고 있으며, 두께 300mm의 스틸을 가공할 때는 특수한 모양의 데이터를 사용, 기존 가공 대비 50% 감소한 정밀도 불량 오차를 얻을 수 있다.

 단차 가공을 더 정밀하게 더 쉽게 해 주는 Stepcut
단차 가공을 더 정밀하게 더 쉽게 해 주는 Stepcut

소딕의 AL 시리즈 i Groove Edition은 신뢰성이 입증된 자체 리니어 모터를 사용하고, 단선 시 신속하게 자동 복귀가 가능한 고속 자동 결선 장치 FJ-AWT, 절삭유의 디지털 모니터링 및 정밀 열변위 보정 기능인  TH COM과 온도 진단 기능인 AIM 등 독자적인 기술을 탑재했다.

또한 자동화 옵션을 갖춘 라인업은 물론, 이미 호평을 받고 있는 자동 코어 처리 장치인 S3CORE와 자사 로봇 시스템인 SRC80, 카메라 타입의 기상 측정 시스템도 준비되어 있다. 이러한 편리한 옵션들의 조합을 통해 장비 가동의 효율성을 더욱 높일 수 있다.

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.

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