[첨단 헬로티] 우네다 료(溶田 涼), 사와자키 타카시(澤崎 隆) ㈜소딕 1. 서론 최근 대용량의 정보를 취급하는 통신․이동 수단의 상품 개발에서는 제품 사이클의 단명화에 의해 구상에서 양산까지의 기간 단축 요구가 높아지고 있는 한편, 가공의 고정도화도 추진되어 품질의 안정화와 생산성 향상도 큰 과제가 되어 있다. 이와 같은 과제를 해결하기 위해 동사에서는 방전가공기의 고정도화․고속화 연구 개발에 대응해 왔다. 이 글에서는 그 최신 기술과 가공 예를 소개한다. 2. 형조 방전가공의 고정도․고속화 기술 동사는 신전원 ‘LP4’를 탑재하고 주축에 세계 최초(동사 조사)인 CFRP를 채용한 형조 방전가공기 ‘AP30L’(그림 1)을 개발했다. 전원 LP4는 새로운 방전회로를 개발, 가공 조건 데이터베이스 ‘LN Pro ADV’의 AI 추론에 의한 최적 가공 조건을 생성함으로써 가공 성능의 향상에 성공했다. 3건의 특허를 취득한 새로운 주축에서는 시머트리(대칭) 구조에 CFRP를 채용함으로써 경량, 고강성의 헤드를 개발하고 또한 열원에 대한 철저한 냉각도 더
[첨단 헬로티] 산업 현장에서 데이터의 중요성은 날로 증가하고 있다. 각광받는 기술인 머신러닝과 AI, 엣지 컴퓨팅, 블록체인, 디지털 트윈, 자율주행 자동차 등 미래를 이끌어갈 모든 기술들이 데이터와 연관되어 있으며, 기업 입장에서 이러한 데이터를 기반으로 기업의 가치를 증대하고자 하는 다양한 노력이 시도되고 있다. 하지만 실제 산업 현장에서 데이터를 수집하고 이용하기 위해서는 여러 가지 어려움이 있다. 첫째, 기존 시스템들은 중앙 서버를 통해 데이터를 수집과 분석하기 때문에 서버에 과부하가 발생하고 비효율적으로 서버가 운영되는 문제가 있다. 둘째, 센서에서 수집되는 데이터와 다양한 설비 데이터를 통합적으로 수집하기 위해서는 이를 위한 인터페이스와 프로토콜을 처리하기 위한 방법들이 필요하다. 셋째, 여러 데이터 ‘ALOOH Industrial IoT Platform’으로 공정 프로세스 최적화 소스를 통해 수집되는 데이터는 데이터별 전송주기, 사이즈 및 형태가 다양하여 분석을 위해 적합한 형태로 만들어야 하는 추가 작업이 요구된다. 이러한 산업 현장의 핵심인 데이터의 특징을 이해하고, 이를 해결하기 위해 다양한 방법이 강구되고 있다. 엣
[첨단 헬로티] 한화에어로스페이스는 국내 유일, 국내 최대 항공기엔진 부품 제작사이다. 항공기의 심장이라 할 수 있는 항공 엔진 부품은 제조업 가운데서도 가장 까다로운 수준의 품질을 요구한다. 이곳에서 제작하는 항공기 엔진부품은 첨단 항공 엔진의 케이스와 엔진 내부 회전부에 들어가는 초정밀 가공품이다. 항공기 엔진 부품 특성상 1400도 이상의 고열을 견뎌야하는 니켈/티타늄과 같은 난삭 소재를 정밀 가공하고, 제품에 따라 머리카락 굵기의 100분의 1인 미크론(1000분의 1mm) 단위 오차까지 관리하며, 각 공정에서는 장비 마다 최대 1초에 20회 이상의 데이터를 측정하고 수집하고 있다. ▲ FACTORY CUBE-데이터 수집/중계 모니터링 화면 한화에어로스페이스는 스마트 팩토리 운영 경험을 통해 확보된 제조 경쟁력을 기반으로 P&W사의 차세대 엔진인 GTF엔진 국제공동개발(RSP) 프로그램에 참여함으로써, 글로벌 항공 엔진 제작사의 핵심 파트너로 인정받아 최근 연이은 대규모 수주에 성공했다. 스마트 팩토리 구축 배경 한화에어로스페이스 신공장은 공장자동화 수준을 넘어 생산 과정에 ICT 기술을 접목하여 생산성과 품질을 향상시키고, 고객의 갑작스러운
[첨단 헬로티] 한 번 충전해 멀리 달리는 전기차 ‘대용량 배터리’에 꼭 필요한 ‘양극 소재’가 개발됐다. 2019년 노벨화학상을 받은 존 구디너프 박사가 1985년 제안한 형태에서 큰 진전이 없이 쓰이던 양극 소재의 개선에 주요한 역할을 할 것으로 기대된다. ▲ 이현욱 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수. (사진 : UNIST) 리튬배터리, 에너지 용량 키우고 수명 높일 수 있는 방안 마련 UNIST(총장 이용훈) 에너지 및 화학공학부의 이현욱 교수팀은 영국 옥스퍼드대 마우로 파스타(Mauro Pasta) 교수팀과 공동으로 ‘고용량 리튬 이온 배터리용 양극 소재(FeF₂ nanorod)’를 합성하고, 이 물질의 성능 향상 원리를 규명했다고 밝혔다. 연구팀은 투과전자현미경(TEM)을 이용해 충전과 방전 과정을 실시간으로 관찰할 결과, 양극 소재 표면에 생기는 얇은 막이 성능 향상에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극을 오가며 전기 에너지를 충전하고 방전한다. 보통 양극은 층층이 쌓인 형태(층상구조)로 만들어 리튬을 저장하도록 설계하는데(존 구디너프
[첨단 헬로티] 포장 장비 설비업체들은 마킹기로 생산 속도를 최대한 증가시키려 노력하며 식품 생산업체의 증가하는 생산 수요에 적합하도록 포장 속도가 향상된 제품을 끊임없이 시장에 출시한다. 식품 생산업체도 포장 유형 및 소비자 구매 행동의 동향에 따라 크기가 큰 제품 대신 개별포장 및 작은 단위 포장제품을 빠른 속도로 생산한다. 해결 과제: 대부분의 기업은 생산량 대비 속도를 고려하지만, 프린터 및 인쇄 기술 제조업체의 속도에 관한 관점은 약간 다르다. 생산량 뿐만 아니라 포장재 이동속도인 생산라인 속도 역시 중요하다. 제품의 정확한 위치에 우수한 품질로 판독이 가능하게 메시지를 인쇄하고, 포장재 인쇄에 필요한 조정 작업도 모두 할 수 있는 인쇄 솔루션을 찾은 일은 매우 까다로운 작업이다. Videojet의 장점: Videojet 열전사 프린터는 우수한 신뢰성과 교체 속도로 핫 스탬프나 롤러 코더 같은 기계식 프린터보다 총비용이 적게 들어 이동식 포장기에 적합한 인쇄 파트너다. 또한 Videojet 열전사 프린터는 저속의 트레이부터 초고속 개별 포장 제품까지 다양한 이동식 포장 적용분야의 생산라인 속도 요구사항을 충족할 수 있다. Videojet은 리본 색,
[첨단 헬로티] 유제품 포장 디자인은 다양성, 일회사용, 사용 편리성 등과 같은 소비자 요구를 충족하기 위해 변하고 있다. 브랜드들은 특정 마케팅 정보 인쇄를 위해 인쇄 유연성을 원한다. 따라서 제품 전환 주기 증가, 작은 공간에 가독성 있는 코드 인쇄, 생산 효율성 및 가동시간 향상과 같은 생산 관련 과제로 이어진다. 인쇄 공정에서 유연성과 정확성을 높이는 가장 좋은 방법은 무엇일까? 유연한 유제품 포장 적용분야에서 적합한 기술인 열전사 프린터(TTO)의 선도업체인 Videojet의 고해상도 TTO 프린터는 유연한 재질에 텍스트, 바코드, 로고 등의 고품질 인쇄가 가능하다. 터치스크린 사용자 인터페이스, 편리한 정보 선택 기능, 긴 리본 교체 주기 등 Videojet의 TTO 프린터는 인쇄 정확성 및 가동시간 향상을 보장할 수 있다. 좁은 인쇄영역에 선명하고 읽기쉬운 코드를 인쇄 제품 변경 및 일회용 용기 크기가 다양해지면서 유효기간 및 생산 코드 인쇄를 위한 공간도 작아지고 있다. 여기다 유제품에 필요한 코드 정보의 양도 증가하여 어려움이 더해졌다. 과거에 유제품 산업에서 사용하던 방법은 인쇄 크기와 품질 면에서 제약이 있다. 핫 스탬프 또는 롤러 코더
[첨단 헬로티] 하야시 유스케(林 勇介), 모리타 카즈나리(森田 一成) 三菱電機(주) 1. 서론 최근에는 제품의 경량화나 소형화와 함께 플라스틱 성형품의 보강용 리브의 박형화가 추진되고 있다. 또한 LED 냉각용 히트싱크의 소형화 또는 냉각 효율 향상을 목적으로 히트싱크 금형에서도 홈 폭의 박형화와 심구화가 추진되고 있다. 이들 금형은 형조 방전가공기에 의해 제작되는 경우가 많다. 2. 형조 방전가공기의 박형 리브가공의 과제 형조 방전가공기의 박형 리브가공에서 플라스틱 금형의 이형성과 질감을 향상시키기 위한 면조도 균일성 향상과 생산성 향상을 목적으로 한 가공 시간 단축과 기계 가동률 향상이 요구되고 있다. 그리고 금형 제작의 코스트 절감을 목적으로 전극 소모량 절감에 의한 전극 개수 삭감의 요구도 받고 있다. 형조 방전가공으로 하는 박형 리브 전극가공의 경우, 가공 중의 점프다운 동작이나 요동 시에 전극이 받은 액저항에 의해 박형 리브와 같은 강성이 약한 전극의 경우는 전극에 흔들림이나 휨이 발생한다. 그렇기 때문에 가공 중의 전극와 워크의 극간 거리가 안정되지 않고, 가공 서보가 불안정해져 즉시 방전이나 집중 방전의 발생 빈도가 높아진다. 이들 요인에 의
[첨단 헬로티] 보안 기업 소닉월이 2월 13일, 연간 사이버 위협 보고서를 발표하고 특정 기업 및 소비자들을 타깃으로 하는 탐지 회피 기법의 사이버 공격이 늘어났다고 밝혔다. 2020 소닉월 사이버 위협 보고서 주요 내용 ① 사이버 범죄자의 멀웨어 접근 방법 변화 : 과거 멀웨어 공격의 높은 비중을 차지했던 ‘무작위’ 전술의 빈도가 하락했다. 약한 피해자들을 겨냥하여 더 타깃화 되고 회피할 수 있는 기술이 늘어나고 있기 때문이다. 소닉월 조사 결과 99억 건의 공격이 발견됐으며, 이는 전년대비 6% 하락한 수치이다. ② 타깃형 랜섬웨어 공격 : 랜섬웨어의 총 발생 건(1억8790만 건)은 2019년 9% 감소했으며, 이로 인해 여러 공공기관이 마비되고, 이메일, 웹 사이트, 전화 및 디스패치 서비스까지도 심각한 피해를 입은 것으로 나타났다. ③ 사물 인터넷(IoT) : 범죄자들은 지속적으로 스마트 TV, 전동 스쿠터, 스마트 스피커 등의 기기는 물론 칫솔, 냉장고, 초인종과 같은 생활 필수 기능에 랜섬웨어를 배포하고 있다. 2019년 소닉월 캡처 랩에 따르면, IoT 멀웨어 공격이 5%가 증가한 3430
[첨단 헬로티] 사토 신이치로(佐藤 愼一郞), 아마노 토모코(天野 友子) SEAVAC(주) 1. 서론 자동차의 경량화와 안전성을 높이기 위해 구조 부품의 고강도화가 추진되고 있으며, 강 재료로서 고장력강이 적극적으로 이용되어 왔다. 이와 함께 가공하는 프레스 금형도 고내구성을 요구받고 있으며, PVD 코팅을 비롯한 표면처리는 보다 높은 막경도, 내열성과 이들을 발휘하기 위한 밀착성을 요구받고 있다. ZERO-Ⅰ(제로원) 코팅은 경도, 내열성을 높인 PVD 코팅으로, 금형의 안정 장수명화에 의해 메인티넌스 빈도를 줄이고 금형가공의 코스트 절감에 공헌해 왔다. 고장력강의 프레스 성형은 보다 고온에서 가공을 하는 핫스탬핑 기술의 적용이 확대되고 있으며, 피복 금형의 고온 상태의 거동을 검증하는 것이 필요하다. 이 글에서는 고온 상태의 피막 상태를 확인하고, ZERO-Ⅰ 막의 내산화성, 고온내마모성의 평가를 했다. 2. 실험 방법 피막의 내산화성을 조사하기 위해 대기산화시험을 했다. ZERO-Ⅰ, TiAlN을 코팅한 SKD11재를 光洋서모시스템제 전기로로 대기 중에서 900℃, 1,000℃로 60분 가열하고, 주사형 전자현미경(SEM)으로 표면, 칼로테스트(Calo
[첨단 헬로티] 카와타 카즈키(河田 一喜), 키다치 토루(木立 徹) 오리엔탈엔지니어링(주) 1. 서론 프레스, 단조로 대표되는 냉간가공용 금형에 요구되는 성능으로서는 내마모성, 내스커핑성, 내버닝성 등이 있다. 이들의 요구 성능에 대해 각종 표면처리가 냉간가공용 금형에 적용되고 있다. 그 중에서 TRD(Thermo Reactive Deposition and Diffusion)법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition)법으로 대표되는 세라믹 코팅은 내마모성, 내버닝성이 우수하기 때문에 널리 응용되고 있다. 단 TRD법(TD법)이나 CVD법은 처리 온도가 약 1,000℃로 높기 때문에 금형의 변형, 치수 변화가 생기기 쉽다. 또한 PVD법은 저온 처리이기 때문에 변형, 치수 변화는 적지만, 그 프로세스 원리에서 막의 균일전착성이 나쁘기 때문에 깊은 구멍의 다이나 복잡한 형상의 금형에 대한 적용에는 제한이 있다. 또한 PVD법 중에서도 다용되고 있는 아크법은 매크로파티클(Macroparticles)이나 핀홀(Pits)이 막 표면에 생성되기 때문에 윤활성, 내스커핑성 등에 문제가 있다. 그래
[첨단 헬로티] 와타나베 요시노부 (渡邉 芳修), 미즈타니 와타루 (水谷 亘) ㈜소딕 1. 서론 고정도, 고품위의 금형가공에서 NC 장치의 고속․고정도 윤곽 제어는 없앨 수 없는 기능인데, 최적의 파라미터 선택과 주축 회전수, 절삭 이송 속도 등의 가공 조건을 결정하기 위해서는 테스트 가공이 필요하며, 리드 타임 증가, 코스트 증가의 원인이 되고 있다. 또한 미세 정밀가공이나 복잡 형상의 가공에서는 실제 절삭 이송 속도(F값)이 지령 절삭 이송 속도에 도달해 가공하고 있는 것은 드물며, 그것을 하회해 가공되고 있는 것이 많이 있다. 그렇기 때문에 1날당 절삭량으로 판단한 가공 조건이 무너져 버리고 결과적으로 공구 마모를 촉진시키는 원인이 되며, 또한 절삭 이송 속도의 큰 편차로부터 가공 면질이 손상되어 버리는 경우가 있다. 그래서 동사에서는 앞에서 서술한 문제를 해결하고, 가공 조건 결정의 작업량을 삭감하기 위한 어시스트 툴로서 최적의 ‘절삭 이송 속도’와 ‘고속․고정도 윤곽 제어의 파라미터’를 산출하는 소프트웨어 ‘EF-Tune’를 개발했다. 이 글에서는 EF
[첨단 헬로티] 가오 펭 (高 峰) 서일본공업대학 1. 서론 절삭가공이나 연삭가공 등의 기계가공을 할 때에 바이스로 피가공 재료를 고정할 필요가 있다. 1개씩 가공하는 것보다 여러 개의 워크(중간 가공품과 초기 상태의 재료를 포함)를 동시에 바이스로 고정, 1회의 가공을 하는 것은 효율적이다. 한편 보통의 바이스를 사용하는 경우, 여러 개의 워크를 동시 고정하는 것은 고체 간의 작은 치수차에 의한 체결력의 편차가 발생해 불량품의 발생이나 가공 중에 워크 어긋남의 위험을 초래할 가능성이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 이번 개발은 여러 개의 동일 규격의 워크를 1개의 바이스로 고정해 가공할 때에 작은 치수의 차이를 흡수하는 플로팅 바이스의 구조를 제안했다. 이 글에서는 그 구조와 동작 원리를 해설하고, 시제작품을 이용한 동작 확인과 평가의 평가를 보고한다. 2. 보통의 바이스로 고정하는 체결 방법과 문제점 (1) 보통 바이스의 체결 방법 밀링이나 머시닝센터, 연마기 등의 가공기를 이용해 부품을 가공할 때에 워크의 고정에는 끼우기 턱이 있는 지그인 바이스를 사용한다. 보통의 시판 바이스의 구조는 대부분 나사식으로, 회전운동을 직선 이동으로 변환해 평행하는 2개의
[첨단 헬로티] 오츠키 토시아키 (大槻 俊明), 사사하라 히로유키 (笹原 弘之) 東京農工대학 사토 류타 (佐藤 隆太) 神戶대학 1. 서론 5축가공기를 포함해 CNC(수치제어) 공작기계의 중요한 운동 성능은 공작물을 원하는 정도 내로 가급적 단시간에 가공하는 고속․고정도성이다. 일반적으로 속도와 정도는 트레이드 오프의 관계에 있는 것이 알려져 있다. 즉, 오차를 작게 하기 위해서는 속도를 줄여야 하며, 속도를 높이면 오차가 커진다. 그렇기 때문에 고속․고정도성을 평가하기 위해서는 속도와 정도를 동시에 평가할 필요가 있다. 직교 2직진축에 대해서는 그 고속․고정도성을 속도와 오차의 2차원으로 평가하는 방법이 있다. 이 글에서는 회전축과 직진축에 의한 원통면과 그 전개면을 도입, 전개면 상에서 회전축과 직진축의 지령 궤적을 지령해 모터 인코더 위치를 전개면에 전사함으로써 실제 궤적을 얻고, 오차를 지령 궤적과 실제 궤적의 차이로서 얻는다. 그리고 회전축과 직진축의 윤곽 운동에서 고속․고정도성을 속도와 오차의 2차원으로 평가한다. 2. 원통면의 도입과 속도․오차 2차원 표시 (1) 회전축과 직진축에 의한 전개면의
[첨단 헬로티] 나카무라 신고 (中村 眞吾) 三菱重工工作機械(주) 1. 서론 작업자 부족이 심각화되고 있는 가운데, 금형에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다. 기존의 대형 가공기에 의한 금형 제작은 작업자의 테크닉이 필요하며, 기계 다듬질가공 후의 수작업 수정이 있었기 때문에 자동화를 위한 과제 해결이 어려운 상황이었다. 단순히 무인운전할 수 있는 것도 자동화라고 할 수 있지만, 작업자가 기계가공 전후 혹은 도중에 개입해 조정이나 재가공을 하지 않고 안정된 고품질의 금형가공을 실현하는 것을 지향할 필요가 있다. 동사 제품인 대형 고정도 가공기 ‘MVR․Fx’는 제로에 대한 도전을 콘셉트로 고정도․고품위 가공이 가능하도록 만들어져 있다. 이 기계의 기능을 중심으로, 금형가공의 자동화를 위한 가공기 성능과 측정 기술의 진화에 대해 소개한다. 2. 기계의 신뢰성․재현성 금형가공의 자동화에는 기계의 기본 성능을 향상시켜 고정도화시키는 것이 전제 조건이 된다. 몇 번 가공해도 동일한 결과를 얻을 수 있는 신뢰성․재현성이 없으면, 후술할 기술의 성능을 발휘할 수 없기 때문에 동 기계의 구조는 모두를 수정
[첨단 헬로티] 호리에 토시하루 (堀江 利治) 新日本工機(주) 1. 서론 최근의 금형가공에서 고속․고정도․고품위 등의 요구는 계속 높아지고 있다. 이 글에서는 이러한 요구를 반영해 보정 없이 트라이 한 번으로 금형을 제작하기 위해 정도, 면품위, 가공 시간 단축의 3요소를 고차원으로 양립시키는 것을 목적으로 하는 대응을 소개한다. 2. 금형가공기 기술 금형의 고속․고정도․고품위를 달성하기 위해서는 기계와 제어의 요소가 높은 수준으로 밸런스가 잡혀 있어야 한다. 우선 기계는 고속의 가속도에서도 고정도를 유지하는 강성, 그리고 장시간의 무인가동을 실현하는 안정성이 필요하다. 제어에 있어서는 디자인을 충실하게 재현하는 가공 패스와 최속 가공을 실현하는 속도 제어가 필요하다(그림 1). (1) X축 리니어모터 구동을 채용 기존 동사에서는 대경 볼나사를 채용, 금형 중량에 대응한 X축의 가감속 설정과 최적의 파라미터 설정을 하는 방법에 의해 고속․고정도․고품위 가공을 실현해 왔다. 그러나 특히 금형 중량이 큰 경우나 X축 스트로크가 긴 경우에는 각 축의 동기를 유지할 필요성에서 X축의 영향(볼나사의 비틀