로봇 증분 성형으로 시트 부품 비용 90% 절감

왜 시트 성형은 이렇게 비쌀까요!? 이유를 설명하고 로봇 증분 성형을 사용하여 얼마나 절약할 수 있는지 계산하는 방법을 보여드립니다.

시트 재료 성형은 비쌀 수 있습니다. 동일 부품의 대량 생산을 하지 않는 한 비용이 제한적일 수 있으며, 특히 다품종 소량 생산 제조업체에게는 더욱 그렇습니다.

어쩌면 시트 재료 사용을 포기해야 할까요? 아닙니다.

다행히 시트 성형의 이점을 비용 효율적인 가격으로 얻을 수 있는 방법이 있습니다: 로봇 증분 성형. 로봇과 로보디케이만 있으면 됩니다.

이 기사에서는 기존 시트 성형이 왜 그렇게 비싼지, 그리고 잠재적 절감액을 계산하는 방법을 설명합니다.

기존 시트 성형을 비싸게 만드는 5가지 요인

시트 재료 성형의 가장 일반적인 방법 중 하나는 딥 드로잉(deep drawing)으로, 재료를 다이(die) 위로 늘리는 과정입니다.

한 가지 요인이 이 방법의 비용에 큰 영향을 미칩니다:

1. 다이 제조 — 주요 비용은 다이 자체 제조 비용입니다. 이는 쉽게 각 부품 생산 비용의 여러 배가 될 수 있습니다. 이 비용을 상쇄하려면 수백 또는 수천 개의 동일한 부품을 생산해야 합니다.

시트 성형 비용을 높이는 다른 요인들은 다음과 같습니다:

2. 다수의 공급업체 관련 비용 — 다이는 종종 외부 다이 제조업체에서 만듭니다. 이는 이상적이지 않습니다. 컨설팅 회사 맥킨지(McKinsey)의 연구에 따르면 번영하는 기업과 그렇지 않은 기업의 주요 차이 중 하나는 공급업체 수를 제한했다는 것입니다.
3. 다이의 긴 리드 타임 — 다이를 만드는 데 오랜 시간이 걸립니다, 특히 생산 시간에 비해. 다이 설계 및 제조에 며칠이 걸릴 수 있습니다. 증분 성형은 부품 크기와 복잡성에 따라 몇 분 또는 몇 시간 내에 완료될 수 있습니다.
4. 스크랩(Scrap) — 딥 드로잉은 더 많은 스크랩을 생성합니다. 스크랩을 판매하여 일부 비용을 회수할 수 있지만, 이를 고려하여 추가 시트 재료를 구매해야 합니다. 예를 들어, 한 연구에 따르면 딥 드로잉으로 부품을 제조하는 데 증분 성형으로 동일한 부품을 제조하는 것보다 12% 더 많은 재료가 필요했습니다.
5. 윤활유 — 딥 드로잉은 증분 성형보다 더 많고 가혹한 윤활유를 필요로 합니다. 이는 특수 환기 시스템, 필터, 보호복 등이 필요하여 다양한 방식으로 비용을 증가시킵니다. 사후 세척에 부품 비용의 최대 10%가 추가될 수도 있습니다.

로봇 증분 성형을 사용하면 이러한 비용을 줄이거나, 경우에 따라 완전히 제거할 수 있습니다.

증분 성형이 비용을 절약할지 계산하는 3단계

좋습니다, 로봇 증분 성형이 더 비용 효율적일 수 있습니다. 하지만 여러분의 질문은 아마도: "내게도 비용 효율적일까!?"일 것입니다.

이를 알아보는 세 가지 간단한 단계가 있습니다:

1. 기존 시트 성형 비용을 계산하세요.
2. 로봇 증분 성형 비용을 계산하세요.
3. 답변에서 손익분기점을 계산하세요. 이는 기존 공정을 더 비용 효율적으로 만드는 배치 크기를 결정합니다.

각 단계를 하나씩 살펴보겠습니다.

1. 기존 성형 비용 계산

기존 시트 성형 비용은 다이 비용과 부품당 비용 두 부분으로 나눌 수 있습니다.

다음 방정식을 사용하여 제조된 부품의 비용을 계산할 수 있습니다:

이 방정식을 사용하여 성형된 각 시트의 비용과 다이 비용을 계산하세요. 다이 제조의 경우 사이클 타임이 더 길고 가공 비용이 더 높습니다. 사용된 재료에 따라 재료 비용도 더 높을 수 있습니다.

총 생산 비용은 다음과 같습니다:

위에서 언급했듯이 딥 드로잉은 상당한 양의 스크랩을 생성하며, 이는 원자재 비용에 추가됩니다.

예시

이 연구의 예를 사용하여, 각 딥 드로잉 부품에 3.1kg의 재료가 $0.7/kg의 비용으로 필요하다고 가정해 봅시다. 각 시트 성형에 $25/hr가 들고 딥 드로잉 공정으로 시간당 420개의 부품을 생산할 수 있습니다. 10%의 스크랩 재료 비용과 100% 효율을 가정합니다.

따라서 다이 비용을 제외한 50개 배치의 비용은:

그러나 다이 자체 비용이 $3000으로, 부품당 비용의 10배인 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 총 생산 비용은 $3122.15입니다.

2. 로봇 증분 성형 비용 계산

위에서 주어진 방정식은 로봇 증분 성형의 "부품당 비용"을 계산하는 데에도 사용할 수 있습니다. 사이클 타임과 시간당 성형 비용은 증분 성형이 딥 드로잉보다 더 높을 것입니다.

총 비용은 다음과 같습니다:

보시다시피 일회성 고정구 비용도 있습니다; 그러나 이는 다이 제조 비용보다 훨씬 낮을 것입니다. 스크랩 비용은 없지만 해당하는 경우 포함할 수 있습니다.

예시

앞서와 같은 연구에서 인용하자면, 동일한 부품의 증분 성형에 $0.7/kg로 1.7kg이 필요하다고 합시다. 로봇 성형 공정에 $33/hr가 들고 시간당 7.5개를 생산할 수 있습니다. 일회성 고정구 비용은 $41입니다.

50개 배치의 비용은 이제:

보시다시피, 증분 성형이 딥 드로잉보다 훨씬 오래 걸리지만, 다이의 높은 비용 때문에 이 배치 크기에서는 증분 성형을 사용하는 것이 90% 더 저렴합니다.

3. 손익분기점 계산

배치 크기가 얼마나 커야 딥 드로잉이 정당화될까요?

기존 딥 드로잉과 증분 성형의 비용을 비교하는 이 결합 방정식을 사용하여 손익분기점을 계산할 수 있습니다:

우리가 사용해 온 예시에서는 726.13의 배치 크기가 나옵니다. 따라서 배치가 726 이하이면 증분 성형이 더 비용 효율적입니다. 배치가 727 이상이면 기존 성형이 더 좋습니다.

소량 배치의 경우 종종 이 경우가 많습니다.

로보디케이로 로봇 증분 성형 달성하기

로봇을 증분 성형에 사용하는 것은 놀랍게도 쉽습니다. 로보디케이를 사용하면 표준 G-코드를 사용하여 머시닝 툴로 몇 분 만에 로봇 코드를 생성할 수 있습니다.

자체 수행 방법에 대한 예시와 지침은 마우페르튀 연구소(Institut Maupertuis) 사례 연구를 참조하세요.