첨단 툴링·자동화로 신제품 복합소재 윈도우 웰 출시

사진 제공: 커머셜 툴 그룹(Commercial Tool Group)

지하실 창문 주변에 설치되는 기존 금속 윈도우 웰은 시간이 지나면 녹이 슬어 웰 강도를 저하시키고, 백필(창문 설치를 위해 파낸 흙을 다시 채운 것) 압력으로 붕괴될 위험마저 있습니다. 록웰 윈도우 웰(RockWell Window Wells, 미국 유타주 스프링빌)은 수년간 유리섬유 강화 플라스틱(FRP) 윈도우 웰과 관련 제품을 공급해 왔으며, 일반 금속 제품 대비 경량, 고품질, 긴 수명, 내온성, 내충격성을 자랑합니다. 최신 데날리(Denali) 제품군으로 록웰은 기존 시장 제품보다 저렴하면서 심미성도 뛰어난 복합소재 옵션을 제공하려 했습니다. 록웰 사장 본 쿡(Vaughn Cook)은 "강철 윈도우 웰과 경쟁하면서 내충격성, 경량성 등 더 나은 물성을 갖춘 고품질 부품을 만들고 싶었다"고 말합니다.

록웰의 기존 FRP 윈도우 웰 라인은 진공 보조 수지 전이 성형(VARTM)으로 제작되며, 쿡에 따르면 "실제 돌 같은 디테일한 몰드 스톤 텍스처가 보이는 매우 인상적인 하이엔드 제품"입니다. 약 2년 전 쿡과 팀은 더 낮은 가격대 시장을 공략하기 위해 유리 매트 열가소성(GMT) 윈도우 웰 신규 라인 개발을 결정했습니다. "데날리 웰에는 그런 수작업 공정을 쓸 수 없었습니다. 공정이 훨씬 빨라야 하고, 생산 비용도 훨씬 낮아야 했죠. 그래서 커머셜 툴에 연락했습니다." 쿡이 말합니다.

록웰과 커머셜 툴 그룹(CTG, 미국 미시간주 그랜드래피즈)은 미시간주 노바이 아메리몰드(Amerimold) 전시회에서 연결되었습니다. 쿡은 대형 CNC 밀링기로 대형 압축 금형을 제작할 수 있고 복합소재 기술에 정통하며, 공정에 자동화 단계를 더해줄 금형 제작사를 찾고 있었습니다.

CTG는 완벽한 파트너였습니다. 대형 CNC 가공 전문 커머셜 툴 앤 다이(CTD)와 다운라인 장비·고정구, 첨단 자재 이송 시스템, 로봇 관절 시스템을 설계·제작하는 CG 오토메이션 앤 픽스처(CGAF) 등 다수 사업부를 보유한 회사이기 때문입니다.

일련의 CAD 검토와 시제품 작업을 거쳐 커머셜 툴 그룹은 알루미늄으로 50,000파운드짜리 대형 생산 금형 2개를 제작했습니다. 록웰은 엔지니어링 설계에 솔리드웍스(Solidworks)를, 커머셜 툴 그룹은 쉽게 연동되는 지멘스 NX CAD/CAM/CAE 스위트를 사용합니다.

사진 제공: 커머셜 툴 그룹

금형 섹션은 대형 알루미늄 빌릿으로 시작해 CTG 공장의 짐머만 포털 밀링 머신으로 가공됩니다. 커머셜 툴 앤 다이 엔지니어링·영업 매니저 스콧 체이스(Scott Chase)에 따르면 일반적인 완성 금형 크기는 66인치 폭 × 109인치 길이 × 60인치 높이입니다. 금형은 공정 중 열화상 카메라로 온도 변화를 모니터링합니다. 구조·크기 요건 충족 외에 쿡은 "스콧 팀이 심미적으로 더 매력적인 창문을 만들면서도 웰에 필요한 강도를 주는 구조재를 유지하는 설계를 도왔다"고 덧붙입니다. CTG는 금형 표면에 텍스처 그레인을 넣어 제품 장식성을 높였습니다. 금형과 연동해 생산 중 작동하는 로봇 관절 시스템으로 적재·하역 자동화도 구현했습니다.

CTG는 개발 과정에서 3개의 프루브아웃(Prove-out) 금형도 제작했습니다. 금형은 지멘스 NX CAD/CAM/CAE 소프트웨어로 설계되었으며, 체이스에 따르면 CTG가 제작한 역대 최대 규모 생산 금형 중 하나입니다. 초기 접촉부터 록웰용 첫 생산 금형 완성까지 1년 조금 넘게 걸렸습니다.

사진 제공: 커머셜 툴 그룹

CTG 시스템은 록웰에 여러 이점을 줍니다. 자동화 수준이 높아 더 많은 물량을 더 높은 일관성과 추적성으로 생산할 수 있습니다. 또한 록웰이 필요한 모든 정보를 한 회사에서 얻기 쉬워 3~4개 업체와 조율하던 것과 달리 오류가 줄어들어 생산 리드타임 단축과 비용 절감으로 이어집니다. 쿡은 록웰과 커머셜의 협업 없이는 일정 지연, 비용 상승, 자사 제품 완성도 저하가 불가피했을 것이라고 봅니다.

CTG는 록웰 현장에서 소프트웨어 프로그램과 공정을 조정했습니다. "커머셜의 자동화 시스템 없이는 이 제품들을 제작할 수 없었을 것입니다. 우리 계산으로는 비용과 안전 리스크가 너무 컸으니까요." 쿡이 덧붙입니다.

"비록 록웰의 커머셜 첫 프로젝트지만, 마지막이 아닐 겁니다." 쿡이 결론짓습니다. "이미 시장에서 인기 얻고 있는 신규 데날리 라인 성공에 완벽한 파트너였습니다." 록웰 윈도우 웰은 다양한 도매 유통업체를 통해 계약자·건설업체에 판매됩니다.