Simcenter Testlab으로 음향 및 진동 제품 테스트를 최적화하는 가전제조업체

세탁기, 식기 세척기, 냉장고는 주의를 끌지 않고 조용히 본연의 기능을 수행해야 합니다. 가전제품을 선택하는 고객의 주요 관심사는 탁월한 세탁, 세척, 냉장 기능 등입니다. 하지만 소비자는 보통 최적의 소음 및 진동 수준에 도달하기 위한 주요 가전제조업체 간의 경쟁에 대해서는 알지 못합니다. 전자 및 반도체 가전제조업체인 BSH는 Simcenter Testlab을 사용하여 음향 및 진동 제품 테스트를 최적화합니다. BSH의 진동 및 음향 부서 책임자인 Otto Petraška는 "이 매개변수는 갈수록 더 중요해지고 있습니다."라고 말합니다. "심지어 일부 제품의 연속 생산을 중단할 수 있는 기준이 되기도 하죠."

슬로바키아 코시체에 있는 BSH 진동 및 음향 부서는 슬로바키아 미할로프체에 있는 BSH Drives and Pumps에서 생산하는 전기 모터의 음향 및 진동 성능을 책임지고 있습니다.

2004년에 설립된 진동 및 음향 부서는 BSH에서 Bosch 및 Siemens의 주요 브랜드로 제조한 가전제품에 대해 소음 및 진동 최적화 서비스를 제공합니다. 16명의 사내 전문가로 구성된 이 부서는 Robert Bosch의 다른 8개 사업부에 서비스를 제공하고 원예 용구에서 전기차 엔진에 이르기까지 모든 제품에 대한 소음 및 진동 매개변수의 최적화에 관여하고 있습니다.

가전제품의 음질

진동 및 음향 부서는 다양한 음향 심리학 도구를 사용하여 고급 세탁기와 식기 세척기가 고객의 기대치를 충족하는지 확인합니다. 음질을 책임지는 BSH의 코시체 연구소는 최첨단 도구와 기술을 활용하여 음향 레코딩을 연구합니다. 이 연구소에서는 고품질의 무반향실에서 바이노럴 헤드를 사용하여 가전제품의 음질을 측정하는 방법으로 정확한 음향 표현 및 해석을 보장합니다.

Otto Petraška는 "우리는 다수를 대상으로 음향 샘플을 들려주는 테스트를 진행하고 있습니다."라고 말합니다. "그들의 평가를 바탕으로 고객의 기대에 부응하기 위한 음향 목표를 설정합니다. 더불어 위압적이지 않으면서 인상적이고 효과적인 음향을 구현하고자 합니다."

BSH의 음향 및 진동 수석 센터 전문가인 Rastislav Andrejco는 다음과 같이 덧붙입니다. "고객은 세탁기 소리가 물 뿌리는 소리처럼, 환기 후드 소리가 바람 소리처럼, 커피 메이커 소리가 커피 방울이 떨어지는 소리처럼 들리기를 바라죠."

제품 개발 초기 단계의 음향 엔지니어링

제품의 모든 컴포넌트는 전체 음향에 영향을 줄 수 있습니다. 제품이 개발됨에 따라 성공적인 음향 엔지니어링을 위해서는 변경과 적응이 필요합니다. Otto Petraška는 "개발 프로세스에 더 빨리 관여할수록 프로세스 말미에 소음 문제를 일으킬 수 있는 초기 제품 버그를 더 쉽게 제거할 수 있습니다."라고 말합니다. "마지막 순간에 처리하는 것보다 더 비용 효율적이기도 하죠."

미할로프체에 있는 BSH 드라이브 개발 부서의 협력 덕분에 이 접근 방식은 BSH에서 Bosch 및 Siemens의 주요 브랜드로 제조하는 모든 가전제품에 포함되는 연간 1,400만 개의 전기 모터에 적용됩니다. 미할로프체의 팀은 전기 모터의 설계를 담당하고 코시체의 연구 그룹은 음향 및 진동 매개변수를 담당합니다.

모든 시설과 장비를 갖춘 반무반향실에서 추가적인 음향 설계 엔지니어링을 지원합니다.

두 팀, 하나의 디지털 트윈

코시체의 음향 연구원들은 엔진 개발 프로세스의 초기 단계에 참여합니다. 미할로프체의 개발 팀은 전자기 로터와 고정자 설계(1D 모델)로 구성된 엔진을 설계하여 디지털 트윈을 구축합니다. 이 가상 모델은 활동을 시뮬레이션하고 물리적 출력에서 운영 출력에 이르기까지 모든 출력을 로드 및 확인할 수 있는 기능을 제공합니다.

이와 동시에, 시뮬레이션 모델을 통해 개발 팀은 프로토타입을 제작하기 전에 음향 및 진동 설계 매개변수를 미세 조정할 수 있습니다. 엔지니어는 Simcenter™ 3D를 사용하여 시뮬레이션 모델을 생성합니다. 이를 통해 개발 주기 전반에 걸쳐 진동 및 음향 해석을 수행할 수 있습니다. 엔지니어는 엔진의 진동 음향 특성을 평가하고 개별 컴포넌트의 소음과 진동의 원인을 파악합니다. 필요하면 제품 기능 및 생산 비용에 부정적 영향을 미치지 않으면서 엔진의 소음 및 진동 성능을 높이도록 설계 개선을 제안합니다. 설계 최적화의 효과는 Siemens Digital Industries Software의 Simcenter Testlab™ 솔루션을 통해 검증되었습니다.

Otto Petraška는 "Simcenter Testlab을 사용하면 시뮬레이션 체인의 모든 단계에 개입할 수 있고 변경 사항이 기본 설계에 어떻게 반영되는지 파악할 수 있습니다."라고 말합니다. "예를 들어, 엔진 구조와 관련하여 일부 부품에서 소리가 나면 기술적 해결책을 마련할 수 있습니다. 그러나 전자기 설계 자체에서 문제가 발생하면 드라이브 개발 부서로 돌아가 기본 설계를 최적화합니다. 우리는 새로운 엔진을 개발할 때 이러한 루프를 여러 번 경험합니다."

물리적 테스트와 시뮬레이션 간의 시너지 효과

BSH 진동 및 음향 부서는 2008년에 디지털 도구를 사용하기 시작하면서 완전한 데이터 호환성을 위해 Siemens Digital Industries Software의 Simcenter 포트폴리오에 속한 시뮬레이션 및 테스트 소프트웨어를 배포하고 있습니다.

Otto Petraška는 "Simcenter를 사용하면 시뮬레이션을 매우 중요한 실험 테스트와 긴밀하게 연관시킬 수 있습니다. 실험 테스트가 없으면 시뮬레이션은 그저 보기 좋은 그림에 불과합니다."라고 말합니다.

BSH는 Simcenter 3D 시뮬레이션과 함께 Simcenter Testlab을 사용합니다. BSH의 수석 개발 엔지니어인 Ján Ondrejčák는 "상호 연결된 제품을 사용하는 데서 오는 이점을 파악했으며 이로 인한 시너지 효과를 활용합니다."라고 말합니다. "우리는 모든 Simcenter 소음 및 진동 솔루션의 효율성과 사용자 친화성을 확인했습니다."

실험적 테스트를 통해 팀은 시뮬레이션 매개변수가 올바르게 설정되었는지, 해당 결과를 신뢰할 수 있는지 여부를 확인합니다. 또한 테스트를 활용하여 가능한 모든 버전과 조정을 디버그합니다. Otto Petraška는 "시뮬레이션이 최적의 결과를 나타내면 제품을 실제 프로토타입으로 제작합니다."라고 말합니다. "최적화된 결과를 달성했다고 확신할 때만 물리적 프로토타입을 만들 수 있습니다."

디지털화가 이루어지면서 개발 시간은 꾸준히 단축되고 있습니다. 몇 주가 걸리던 작업은 이제 며칠 만에 완료할 수 있습니다. 시간이 많이 소요되는 일부 시뮬레이션의 시간은 며칠에서 몇 시간으로 단축되었습니다. 시뮬레이션 모델이 갈수록 발전함에 따라 시뮬레이션 엔지니어는 제품의 장기적인 동작을 예측할 수 있을 것입니다.

Otto Petraška는 "당사 제품이 몇 년 동안 작동해도 구매 당일과 동일한 수준의 소음과 진동 성능을 유지할 것임을 고객에게 확신시키고자 합니다."라고 말합니다. "이로써 브랜드에 대한 신뢰를 구축할 수 있으며 고객이 당사의 차세대 가전제품을 구매하는 데 확신을 줄 수 있을 것입니다."