전자 산업을 위한 엔지니어링 플라스틱 및 PCB 정밀 가공

1960~70년대 빌 드바인(Bill Devine)은 베트남 복무와 엑셀론(Excellon)에서 PCB(인쇄 회로 기판) 제조사들에 장비 판매 업무를 병행했습니다. 1978년, 그는 독립해 매사추세츠주 알스톤에서 QC 드릴링(QC Drilling, Inc., 현 QC 정밀 가공)을 설립해 급성장하는 PCB 산업에 하청 드릴링 및 라우팅 서비스를 제공했습니다.

배경을 고려하면 드바인은 자연스럽게 단일 엑셀론 기계로 시작했고, 처음부터 전 고용주가 신기술을 출시하면 즉시 도입하는 성향이 있었습니다. 결과적으로 QC 드릴링은 세계에서 엑셀론 컨셉 IV 기계와 CNC VII 컨트롤러를 사용한 사실상 최초의 제조사가 되었습니다. 속도와 효율이 성패를 가르는 산업에서 드바인은 신기술을 경쟁 우위로 봤습니다.

현장 작업이 간소화되는 동안, 드바인은 사무실에서 비즈니스 모델을 간소화했습니다. 가끔 들어오는 플라스틱 부품 작업의 마진이 매일 돌려대는 PCB 작업 마진의 5배라는 걸 알아챘습니다. 점점 치열해지는 PCB 시장에서 QC 드릴링은 PCB를 돌리던 같은 고객들이 필요로 하는 작고 평평한 플라스틱 부품으로 초점을 옮겼습니다.

1990년대 이 플라스틱 부품 제조 전환의 성공으로 새 시설이 필요해졌고, QC 드릴링은 뉴햄프셔주 세일럼으로 이전해 10,000평방피트 건물을 지었습니다. 90년대 후반 빌의 아들 숀 드바인(Shawn Devine)이 비슷한 전향적 기술관을 경쟁 우위로 삼아 경영을 맡았습니다. 곧 작업자들이 바코드 스캐너로 작업 진행을 추적하고, 관리자들은 핸드헬드 PDA로 사무실이나 이동 중에도 진행 상황을 모니터링했습니다. 이 실시간 생산 가시성과 재고 관리 시스템으로 QC 드릴링은 속도와 서비스 약속을 지킵니다.

"뉴욕 고객에게 전화해 1분 만에 도면을 폰으로 받고, 재고와 워크로드 기반으로 몇 분 뒤 견적을 보낼 수 있습니다. 이 민첩성이 비즈니스를 따오고, 많은 경우 당일 생산합니다." – 제프 머레이(Jeff Murray), 영업 매니저

숀 드바인 QC 드릴링 사장은 이 추적 및 관리 기술 구현이 기업 초점의 또 다른 전환, 즉 대량 작업에서 소량 고혼합 프로젝트로의 전환을 해결하는 최선의 방법이라고 봤습니다. "봐요, 제조사가 5주 기다릴 수 있으면 아시아나 멕시코 저임금 시설로 보냅니다. 하지만 시간이 중요하면 일은 지역적으로 유지돼야 하죠… 그래서 우리가 하는 모든 건 속도와 효율이란 공통 목표를 향해 작동해야 합니다."

이 방법론에 따라 숀 드바인은 곧 백오피스 기술로 달성한 효율과 민첩성에 맞고, 그와 통합될 수 있는 플로어 장비를 찾게 되었습니다. 2005년 가을, QC 드릴링은 3축 작업과 부족한 능력으로 '노비드(no-bid)'했던 금속 가공 프로젝트를 해결하기 위해 DATRON 고속 머시닝 센터를 구매했습니다. 이제 소량 부품 R&D와 저용량 제조를 단일 기계로 수행할 수 있게 되었습니다. 소형 공구 전용으로 설계된 DATRON 기계는 밀링, 드릴링, 인그레이빙을 합니다. 3D 프로빙 능력으로 정확도와 품질 관리를, 자동 공구 관리, 60,000 RPM 스핀들, 스프레이 미스트 쿨런트 시스템이 속도와 비교불가한 표면 마감을 함께 제공합니다.

게다가 DATRON 제어 소프트웨어로 QC 드릴링은 이 새 기계를 빠르게 통합할 수 있었습니다. "구형 기계들은 잡 트래킹 입력을 위해 별도 컴퓨터가 필요했지만, DATRON은 바코드 스캐너를 꽂을 수 있는 표준 PC와 USB 포트가 있어 첫날부터 바로 온라인이 되었습니다." – 마크 베일리(Mark Bailey), 제너럴 매니저.

곧 DATRON 기계는 작업으로 꽉 차 하루 두 교대 근무와 한 교대 무인 가동으로 돌아갔습니다. 일반적인 작업은 금속부터 다양한 플라스틱까지 범위가 넓지만 모두 상대적으로 소량의 작은 부품입니다. 이들 다수는 평평한 시트 소재에서 밀링되며 QC 드릴링은 DATRON의 VacuMate™ 기술을 선호 워크홀딩 방식으로 채택했습니다.

DATRON의 VacuMate는 평평한 공작물을 머시닝 시스템 베드에 신속하고 효율적으로 고정하도록 설계되었습니다. 이전엔 큰 어려움으로만 고정 가능했던 얇은 재료가 이제 문자 그대로 몇 초 만에 고정됩니다. 0.001인치 얇은 플라스틱 포일부터 0.250인치 두께 알루미늄 시트까지. 이 진공 테이블은 공기 흐름 최적화 포트와 리세스드 챔버(recessed chambers)로 우수한 진공 분배를 제공합니다. 저비용 가스 투과성 기판이 희생 진공 디퓨저 역할을 해 커터가 테이블을 자르지 않고 공작물을 관통 가공할 수 있게 합니다.

DATRON 기계가 고속 마이크로 가공 전용으로 제작돼 스핀들이 더 적은 힘을 내므로, 진공으로 고정구와 블랭크를 고정할 수 있습니다. 이는 기존 CNC로는 불가능한 일이죠. 각 세그먼트 바닥의 센터링 인서트가 머신 스스로 가공한 원뿔형 캐비티(conical cavities)와 맞물려 '보스-인-캐비티(boss-in-cavity)' 시스템을 형성해 위치 반복성을 보장합니다. 이 '보스-인-캐비티' 시스템과 DATRON 기계의 큰 40" x 27" 작업 범위가 결합되어 빈번한 프로젝트나 작업 유형에 대한 다중 셋업이 가능하고, 들어오는 작업에 맞춰 민첩하게 조정할 수 있습니다. QC 드릴링이 배치 중간에 예상치 못한 러시 프로젝트가 들어오면, 한 고정구만 빼서 새 작업으로 교체하고, 러시 작업 완료 후 첫 고정구를 제자리에 돌려놓고 중단했던 지점에서 계속하면 됩니다.

숀 드바인은 말합니다. "변화하는 니즈에 빠르게 적응하는 능력이 민첩성의 본질… 그리고 민첩성이 QC 드릴링에 경쟁 우위를 주는 바로 그 것입니다."

QC 드릴링이 케이스 스터디로서 중요한 건 대규모 생산 런의 시대를 그리워하는 대신, 소량 런을 실행 가능하고 수익성 있는 비즈니스 모델로 수용하고 그 역할에 맞는 신기술을 채택했다는 점입니다. "우리는 견적 내는 데 돈 받는 게 아니니, 빠르고 정확하게 입찰하고, 들여와 끝내는 시스템을 갖췄습니다. 우린 그걸 위해 구조화되어 있고, 잘해냅니다." 드바인 말.

사실 QC 드릴링은 대량 런 사고방식을 너무 초월해 자신들이 완벽하게 만든 부품이 이후 아시아로 가서 대량 생산되어도 눈 깜짝 안 합니다. 이런 변화로 그들 뒤에 줄 선 다음 프로젝트로 넘어갈 수 있게 되었고… 끝이 안 보이는 듯합니다.

"우리 비즈니스 모델에 부합합니다. DATRON 장비는 우리가 그 능력이 무엇인지 표면만 긁었을 뿐인데도 예약이 꽉 차 있습니다. 견고한 기술이고 가능성은 무한합니다… 즉 수익 잠재력도 무한하다는 뜻이죠." – 숀 드바인, QC 드릴링 사장