사출 성형 공구 제조사, 시간을 절약하고 품질을 향상시키며 오류를 제거하다

플라스틱 성형 분야의 혁신

장난감에서 사무용 기계, 가정용 제품, 포장 및 자동차에 이르기까지, 일상에서 사용하는 제품에 합성 재료가 들어가지 않는 경우는 없습니다. 이 기술의 잠재력을 내다 본 Josef Haidlmair는 1979년 플라스틱 부품 제조를 위한 몰드를 개발하기 위해 새로운 와이어 컷 방전 가공 (EDM) 기술을 사용하기 시작했습니다.

Haidlmair GmbH는 자동차 라디에이터 그릴 및 식기 세척기 패널과 같은 제품에 복잡한 대형 부품을 주로 생산하는 사출 성형 공구 제조사입니다. 그러나 Haidlmair가 보유 직원수 450명 이상, 연매출 약 6천 만 유로 규모의 기업으로 성장할 수 있었던 것은 상자와 컨테이너 생산에 사용되는 우수한 고효율 몰드 제조사로서의 명성 덕분이었습니다.

예를 들어 접이식 상자를 구성하는 다섯 부분은 모두 한 차례 플라스틱 공정으로 제조됩니다. 병 운반 상자는 몰드 내 라벨링 뿐만 아니라 상자 손잡이 부분에 한층 부드러운 재료를 사용할 수 있도록 설계됩니다. 이는 상자를 더 쉽게 운반할 수 있게 만들어 주며, 이 상자만의 매력을 만들어 냅니다.

Haidlmair에서 사용하는 설계 프로세스로 몰드를 압축하고 운반용 부품에서 무게를 대부분 제거해 전체 제품 무게를 줄일 수 있습니다. 이는 특히 쓰레기통 같은 대형 용기의 몰드 제조 시 특히 유용합니다.

3D 모델링 기술 얼리 어답터

과거에는 고객이 보통 Haidlmair에 성형할 부품 도면을 제공했습니다. Haidlmair가 성공할 수 있었던 것은 Siemens Digital Industries Software가 제공하는 포괄적인 통합 CAD, CAE, CAM 시스템인 NX™ 소프트웨어를 사용해 3D 모델링 기술을 사용하는 CAD를 조기에 채택한 덕분입니다.

프로세스 관리를 담당하는 Haidlmair 운영 관리자 Christian Riel은 “NX를 사용하는 작업은 고객이 필요로 하는 파트에 대한 정보를 제공하는 순간부터 시작되며, 주로 이 정보는 3D 모델 형태로 제공됩니다" 라고 설명합니다. “부품 수정이 필요할 때가 있습니다. 비현실적인 구배 각도 있는 경우를 예로 들 수 있죠. 이런 문제를 비롯해 원활한 사출 성형에 필요한 모든 속성은 몰드 설계 초기 단계에서 해결돼야 합니다."

Haidlmair 엔지니어는 이러한 목적을 위해 NX Mold Wizard를 사용합니다. NX 애드온 기능은 단계별 프로세스에서 몰드 설계 프로세스를 자동화하고 최적화합니다. NX는 타사 설계 파일 데이터 가져오기를 지원하며 부품 설계 기능을 제공합니다. 제조 가능성 검사, 고급 파팅 도구, 자동 코어 및 캐비티 인서트 생성, 수축 계산 및 조정, 냉각 레이아웃 튜브 및 피팅 및 자동 BOM (Bill of Material) 생성 등의 기능으로 몰드별 설계 작업 자동화 수준이 향상됩니다. 몰드베이스, 이젝터 핀 포스트, 슬라이더 및 리프터를 포함한 표준 몰드 구성요소 라이브러리도 있습니다. Riel은 “비교적 복잡한 몰드 설계 작업의 경우, NX를 사용하지 않으면 훨씬 더 오래 걸립니다" 라고 말합니다. "NX를 사용한다는 것은 엔지니어가 모든 상세 사항을 일일이 설계하느라 시간을 허비할 필요가 없다는 뜻입니다."

Haidlmair 엔지니어는 몰드 플로 계산에 사용되는 메시를 생성하는 작업에 NX CAE를 사용합니다. 최근에는 NX CAE 사용을 파트용 구조 해석 작업까지 확장했으며, Haidlmair는 이를 통해 상자와 용기 내 손잡이나 모서리가 예상 하중을 견딜 수 있을 정도로 견고한지 확인할 수 있습니다.

강력한 NC 고정밀 3축 및 5축 기계를 사용하는 고속 금속 절삭은 EDM 사용을 부분적으로 대체했습니다. NX CAM은 이와 같이 복잡한 NC 기계 프로그래밍에 사용되며, 고급 프로그래밍 및 검증 기능은 물론 NC 프로그래밍 자동화를 위한형상 기반 제조 기능을 제공합니다.

전사적 리포지토리에 저장된 데이터 사용

2008년 Haidlmair는 Siemens Digital Industries Software의 Teamcenter® 소프트웨어를 PLM 작업에 사용하기 시작했습니다. Riel은 “엔지니어 간 협업은 BOM을 자동으로 조달용 ERP 시스템에 전달하는 기능이 포함된 Teamcenter 포트폴리오를 통해 이뤄집니다" 라고 설명합니다. "Haidlmair 엔지니어는 Teamcenter를 사용해 데이터 검색 수준을 넘어 적절한 데이터를 발견하는 여러 이점을 경험했습니다. 또한 Teamcenter를 사용한 승인 워크플로 프로세스 덕분에 행정 업무에 소요되는 시간이 대폭 줄어든 점도 상당한 이점으로 보고 있습니다. 이에 Haidlmair는 2013년 연관된 모든 설계 사무소와 프리랜서를 Teamcenter 시스템에 통합하는 프로젝트를 시작했습니다.

Riel은 “Teamcenter를 사용하면서 모든 포스트프로세싱 작업을 수행해 다시 선택한 기계로 프로그램을 전달하는 현장 담당자를 비롯한 모든 이들의 작업이 상당히 단축되고 간소화됐습니다" 라고 설명합니다. "웹 브라우저를 통해 데이터를 액세스 할 수 있어 회사 전체에서 모든 부품과 도구의 3D 뷰를 비롯한 모든 정보를 이용할 수 있습니다." Teamcenter를 사용해 바로 포스트프로세싱 할 수 있는 사용자 정의 애드온 모듈이 도입되면서 프로세스 흐름은 한층 매끄러워졌습니다.

2011년 Haidlmair는 기계 장치, 픽스처, 클램핑 툴 및 템플릿에 사용되는 Teamcenter 가공 리소스 관리자 유틸리티를 사용해 절삭 공구 관리 기능을 도입했습니다. 이는 절삭 공구를 홀더를 비롯한 구성요소와 어셈블리로 표현해 공구 관리를 대폭 줄였습니다. 이 공구는 실제 검사를 위해 3D 시각화를 통해 포함돼 오류를 제거합니다. Riel은 “Teamcenter를 사용한 절삭 공구 관리 기능의 이점 가운데 단연 최고는 속성 결합을 쉽게 해주는 유전적 기능입니다" 라고 말합니다.

제조 리소스 라이브러리와 Geolus를 활용한 프로세스 효율성 향상

Haidlmair는 기계에 프로그램을 배포하기 위해 타사 DNC 소프트웨어를 사용해 왔으나, 최근 엔지니어들은 NX CAM 소프트웨어를 현장에 도입해 운영자가 기계의 프로그래밍 인터페이스를 사용하지 않고도 포켓용 2.5축 프로그래밍을 수행할 수 있도록 지원합니다. 이는 데이터 일관성을 한층 향상시키고 인터페이스와 부정확성을 제거합니다.

이와 더불어 Haidlmair는 공작 기계 라이브러리를 사용하던 것에서 Siemens Digital Industries Software의 MRL (Manufacturing Resource Library)을 구현하는 것으로 전환했습니다. NX CAM 사용자는 MRL을 통해 Teamcenter의 여러 기능을 사용하지 않고도 NX 사용자 인터페이스 내에서 CNC 프로그래밍에 사용할 공구를 찾고 선택하며 검색할 수 있습니다.

Haidlmair의 CAx 시스템 관리자 Stefan Pendl은 “NX는 공칭 크기 10% 편차로도 공구를 찾을 수 있어 예상보다 뛰어난 공구 찾기 프로세스 효율성을 보여줍니다" 라고 말합니다. 강력한 검색 기능으로 대폭 향상된 효율성에 고무된 Haidlmair는 평가를 위해 Siemens Digital Industries Software의 Geolus® 소프트웨어 라이선스를 도입했습니다. 입력한 것과 유사한 형상을 찾아주는 Geolus 소프트웨어만의 독보적 기능은 기존 설계한 부품을 파악하는데 도움이 됩니다. 이를 통해 설계 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 이후 기계 프로그래밍 작업도 줄일 수 있습니다.

통합의 힘

Riel은 “NX와 Teamcenter는 최첨단 기능을 갖춘 강력한 통합 전사적 소프트웨어 환경을 제공하며, Haidlmair와 같은 대규모 제조사에도 비교적 쉽게 구현할 수 있습니다" 라고 설명합니다. “비 CAx 소프트웨어 사용자 모두에 뷰어 기능을 제공합니다. 부품 설계부터 프로그래밍, 기계에서의 공구 처리에 이르는 모든 과정에서 일관된 정보를 사용하고 지능적인 자동 지원 기능을 적용해 생산성을 높이고 품질 및 프로세스 안정성을 향상시킬 수 있습니다."