오토데스크 파워밀 2019 신규 DED 플러그인으로 적층 제조 설계 가속화

Manufacturing Engineering: 오토데스크의 최신 파워밀 2019 업데이트에 새로운 적층 플러그인 모듈이 추가되었습니다. 이 '고속' 적층 제조 시스템과 작동 방식을 설명해 주시겠습니까?

클린턴 페리(Clinton Perry): 파워밀 2019는 고속 적층 공정(일반적으로 지향성 에너지 증착[DED]으로 알려짐)을 프로그래밍하기 위한 전용 도구 제품군을 제공합니다. DED 공정은 CNC 공작기계 또는 산업용 로봇을 사용하여 전원 소스(일반적으로 레이저, 아크 또는 전자빔)를 공간의 한 지점에 집중시킵니다. 동시에 재료(금속 분말 또는 와이어 형태)가 '핫 스팟'으로 공급됩니다. 전원 소스가 재료를 녹여 용융 풀을 형성합니다. 이 풀을 조종함으로써 3D 형상을 매우 제어된 방식으로 구축할 수 있습니다.

분말 베드 3D 프린터에 익숙한 분들은 이들이 믿을 수 없을 만큼 복잡한 3D 형상을 생산할 수 있음을 아실 것입니다. 그러나 근본 기술 때문에 재료 증착 속도와 생산 가능한 부품 크기에 제한이 있습니다. 이러한 제한은 특정 산업과 애플리케이션에서 이 형태의 적층 제조 채택에 영향을 미쳤습니다.

비교하자면, DED 공정은 더 높은 전력 수준과 재료 유속을 사용하여 실질적으로 더 높은 증착 속도를 달성하므로 부품을 더 빠르게 제작할 수 있습니다. 또한 CNC 기계와 로봇이 제공하는 더 큰 작업 범위 덕분에 DED는 훨씬 더 큰 부품을 제작할 수 있습니다. 이 두 가지 핵심 특징은 항공우주, 발전 등에서 흔히 볼 수 있는 대규모 부품을 생산하는 데 DED를 비용 효율적인 솔루션으로 만듭니다.

DED 공정을 구동하려면 재료가 정확히 어떻게, 어디에 증착되는지 제어하면서 국소적 과도 증착을 피하는 고도로 전문화된 툴패스가 필요합니다. 파워밀 2019는 증착 전략을 생성, 제어, 시뮬레이션하기 위한 전용 도구 제품군을 제공하여 제조업체가 DED의 잠재력을 활용할 수 있도록 돕습니다.

ME: 하이브리드 타입 CNC/AM 머신이 순수 CNC나 전통적인 적층 시스템보다 제공하는 이점은 무엇입니까?

페리: 대부분의 주류 CNC 공작기계 제조업체는 적층과 절삭 기술을 모두 제공하는 하이브리드 머신을 제공하기 시작했습니다. 몇 가지 명백한 이점이 있습니다. 단일 하이브리드 머신 툴은 바닥 면적을 덜 차지하고, 부품 설정 시간을 줄이며, 인적 오류 위험을 최소화합니다. 그러나 진정한 이점은 훨씬 더 근본적입니다.

별도의 적층 및 절삭 워크플로에서는 부품이 일반적으로 완전히 증착된 후 정밀 밀링을 위해 CNC 기계로 이송됩니다. 하이브리드 머신에서도 이는 가능하지만, 더 큰 유연성 덕분에 두 공정을 대체 방식으로 결합할 수 있습니다.

예를 들어, 부품을 부분적으로 증착한 후 중요한 특징을 CNC 밀링할 수 있습니다. 빌드와 컷 단계를 부품이 완성될 때까지 번갈아 가며 수행합니다. 이러한 방식으로 기술을 결합하면 별도의 기계로는 생산할 수 없는 부품을 하이브리드 머신으로 생산할 수 있습니다.

주목할 만한 예가 최근 오토데스크의 영국 첨단 제조 시설에서 시연되었습니다. 하무엘 라이헨바허(Hamuel Reichenbacher) HSTM 150 HD 하이브리드 머신을 사용하여 손상된 항공우주 컴프레서 디스크를 수리했습니다. 공정은 디스크 블레이드의 손상된 팁을 CNC 밀링으로 제거한 후, 레이저와 분말 형태의 DED를 사용하여 티타늄을 증착해 가공된 재료를 대체하는 것으로 시작했습니다. 마지막으로 기계는 고정밀 프로빙으로 측정하고 초과 재료를 CNC 밀링하여 신구 재료 간의 거의 완벽한 블렌드를 남겼습니다.

ME: 새로운 파워밀 적층 시스템은 3축 및 5축 가공 시스템과 로봇을 모두 대상으로 합니다. CNC 또는 로봇과 함께 사용할 때 어떻게 다릅니까?

페리: 툴패스 생성 측면에서는 차이가 전혀 없습니다. 파워밀의 적층 툴패스는 CNC 공작기계나 로봇에서 실행할 수 있습니다. 다음 애플리케이션을 위한 다양한 적층 전략이 제공됩니다:

• 완전한 프리즘 형상을 구축하기 위한 2D 툴패스 생성.
• 기존 부품에 국소적 특징 추가를 위한 3축 또는 5축 전략 생성 [예: 항공 엔진 케이싱 측면에 러그 추가].
• 부품에 전체 또는 국소적으로 코팅 추가를 위한 3축 또는 5축 모션 생성 [예: 높은 마모를 겪는 부품에 내마모성 코팅 추가].

적층 전략은 절삭 툴패스를 생성하는 데 사용되는 동일한 인터페이스에서 생성됩니다. 즉, 파워밀의 툴패스 편집 도구를 사용하여 최적화할 수 있습니다. 또한 파워밀은 레이저 출력, 분말 유량, 가스 유량과 같은 주요 공정 매개변수를 포인트 단위로 편집할 수 있게 합니다.

툴패스가 생성되고 최적화되면, CNC 공작기계/로봇의 가상 트윈을 사용하여 시뮬레이션할 수 있어 축 반전 및/또는 오버트래블과 같은 문제가 되는 기계 모션을 식별하고 회피할 수 있습니다.

마지막으로, 파워밀은 툴패스를 오토데스크 넷팹(Netfabb) 시뮬레이션으로 내보내어 열 및 응력 관련 검토를 포함한 전체 빌드 공정에 대한 더 심층적인 분석을 가능하게 합니다. 이는 제조업체에게 빌드 공정이 양호한 부품을 생산할 것이라는 확신을 높여줍니다.

ME: 어떤 고객이나 산업, 애플리케이션이 이 시스템을 사용하고 있습니까?

페리: AM은 항공우주, 오일 앤 가스, 금형, 발전, 모터스포츠, 해양 등 많은 산업에 실질적인 이점을 제공합니다. 로테르담 항구는 세계에서 가장 분주한 해운 허브 중 하나이며 대형 선박 유지보수의 초점입니다. 상업용 화물선이 교체 부품을 기다리며 도크에 발이 묶이면 말 그대로 수백만 달러의 비즈니스 손실이 발생할 수 있습니다. 전통적인 접근 방식은 세계 주요 위치에 창고를 짓고 예비 부품으로 채워두는 것입니다(혹시 필요할 경우를 대비해).

RAMLAB[로테르담 적층 제조 연구소] 팀은 DED와 하이브리드 제조를 사용하여 필요할 때와 장소에서 교체 부품을 주문 제작할 수 있는 잠재력을 인식했습니다.

첫 프로젝트에서는 지름 5피트(1.5m) 이상, 400kg 이상의 재료 증착이 필요한 청동 합금 프로펠러를 제작했습니다. 완성된 프로펠러는 철저한 테스트를 거쳐 관리 당국으로부터 해양 적합 인증을 받았습니다. 이는 적층 제조 프로펠러로는 세계 최초입니다! 이러한 방식으로 부품을 생산함으로써 RAMLAB은 화물선이 가동 중단되는 시간을 줄일 수 있습니다. 수백만 달러의 지연을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 완전히 비축된 창고 네트워크의 필요성도 제거합니다.

ME: 파워밀 2019에서 전통적인 가공을 위해 머시니스트가 발견할 다른 새로운 기능은 무엇입니까?

페리: 소프트웨어에는 절삭 제조를 위한 여러 향상 기능이 포함되어 있습니다. 파워밀은 수년간 5축 충돌 회피 기능을 제공해 왔으며, 이는 절삭 공구 어셈블리와 관련된 충돌이나 근접 사고를 피하는 툴패스를 생성할 수 있음을 의미합니다. 이전 릴리스에서는 사용자가 다양한 회피 옵션 중에서 선택할 수 있었습니다. 선택은 가공 중인 부품 형상과 사용 중인 전략에 따라 달라졌습니다. 파워밀 2019에는 모든 툴패스 유형과 모든 모델 형상에서 작동하는 새로운 '자동' 툴 축 틸팅 옵션이 포함되어 있습니다. 이는 프로그래머가 안전한 5축 NC 코드를 더 쉽게 생성할 수 있게 하며, 5축 가공에 익숙하지 않은 사용자에게 특히 적합합니다.

파워밀의 볼텍스(Vortex) 고효율 황삭 전략은 새로운 '프롬 스톡(from stock)' 옵션으로 향상되었습니다. 오토데스크의 적응형 클리어링 기능을 기반으로 하여, 가공 중인 스톡의 형상에 기반한 오프셋으로 툴패스를 생성하며 일반적으로 사이클 타임이 단축됩니다. 테스트에서 P20 코어 인서트를 새로운 '프롬 스톡' 옵션과 이전 '프롬 모델(from model)' 툴패스 유형으로 가공했습니다. '프롬 스톡' 옵션의 사이클 타임이 33% 더 빨랐습니다.

뷰밀(ViewMill)은 파워밀의 스톡 시뮬레이션 도구입니다. 가공 공정의 모든 지점에서 스톡의 사실적인 표현을 표시합니다. 파워밀 2019 릴리스로 뷰밀에는 새로운 두께 음영 모드가 포함되어 프로그래머가 부품의 미가공 스톡 분포를 더 쉽게 시각화할 수 있습니다. 일련의 동적 슬라이더 바를 사용하면 시뮬레이션 색상을 변경하여 가공 완료된 표면뿐만 아니라 제거해야 할 남은 재료 영역이나 고우징(gouging)이 발생했을 수 있는 국소 영역을 즉시 식별할 수 있습니다. 이 개선으로 프로그래머는 부품이 공작기계에서 제거될 때 완전히 가공되었는지에 대해 더 큰 확신을 가질 수 있습니다.

파워밀 2019에는 중요한 제조 데이터를 오토데스크 퓨전 프로덕션(Fusion Production)으로 내보내는 기능도 포함되어 있습니다. 퓨전 프로덕션은 제조업체가 작업을 예약하고, 작업을 추적하며, CNC 기계 가동률을 모니터링할 수 있는 클라우드 기반 도구입니다. 퓨전 프로덕션을 통해 주요 프로젝트 이해관계자는 제조 시설 상태에 대한 핵심 정보에 접근하여 병목 현상을 식별하고, 프로세스를 검토 및 개선하며, 전반적 설비 효율을 극대화할 수 있습니다. 클라우드 기반 시스템이므로 실질적으로 모든 모바일 또는 데스크톱 장치에서 언제 어디서나 데이터에 접근할 수 있습니다.

신제품 출시

측정 소프트웨어 개발사 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스(Hexagon Manufacturing Intelligence, 노스 킹스타운, RI)는 자사 측정 소프트웨어인 PC-DMIS 2018 R1 업데이트를 출시했습니다. 이는 2018년 예정된 두 번의 PC-DMIS 릴리스 중 첫 번째입니다.

PC-DMIS 2018 R1은 사용자가 오토피처(AutoFeatures)를 포인트로 변환하거나 측정된 히트를 새로운 구성과 치수에 사용할 수 있게 하며, 평면, 원, 실린더 오토피처에 사용할 수 있다고 회사 측은 밝혔습니다. 각 히트를 벡터 포인트로 변환함으로써 경로 최적화 기능을 사용하여 포인트 측정 순서를 개선하고, 프로브 팁 교체 횟수와 전체 측정 시간을 줄일 수 있습니다. 새로운 Q-DAS 트레이스 지원으로 PC-DMIS 데이터 분석이 더 쉬워집니다. 새로운 퀵셋(QuickSet) 컨트롤을 사용하면 퀵피처(QuickFeature)와 GD&T 선택을 모두 사용하면서 측정 전략을 수정할 수 있는 기능을 유지할 수 있습니다.

"PC-DMIS 2018 R1로 우리는 사용자 '아이디어 센터'에서 가장 많이 요청된 항목을 추가하겠다는 약속을 이행했습니다." 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스의 측정 소프트웨어 제품 라인 매니저 켄 우드바인(Ken Woodbine)은 말했습니다. "여기에는 그래픽 포인트 조작 기능과 '푸시-투-포인트(push-to-points)' 오토피처 기능이 포함됩니다. 또한 업계 표준 Q-DAS 소프트웨어와의 통합을 도입하여 품질에 영향을 미치는 주요 공정 매개변수를 식별하고 추적할 수 있게 했습니다."

향상된 퀵피처 측정 속도로 사용자는 볼트 홀 패턴이나 표면에 동일한 크기와 모양의 여러 특징이 있을 때 한 번의 클릭으로 여러 원과 실린더를 생성할 수 있도록 최적화되었다고 회사 측은 밝혔습니다. 시스템은 포인트 클라우드 검사를 위한 향상된 플러시(Flush) 및 갭(Gap) 오토피처 워크플로도 도입했습니다.

코렐(Corel Corp., 오타와, ON)의 코렐캐드 모바일(CorelCAD Mobile) iOS 버전이 아이폰과 아이패드용으로 출시되어, 기술 설계자들이 이동 중에도 생산성을 높일 수 있는 CAD 기능을 제공합니다. 새로운 코렐캐드 모바일 iOS는 이제 애플 기기와 안드로이드 모바일 시스템 모두에 옵션을 제공하여 현장 사용자에게 태블릿과 스마트폰용 2D 설계 및 주석 도구에 대한 접근을 제공합니다.

코렐캐드 모바일은 윈도우와 맥용 코렐캐드 2018 데스크톱 애플리케이션을 보완하도록 설계된 독립형 CAD입니다. 코렐캐드 모바일 구독자는 2D 드로잉, 편집, 3D 뷰잉 도구 세트, 전체 주석 기능 등을 받습니다. 더 가벼운 기능 세트를 원하는 사용자를 위해 2D 및 3D DWG 뷰잉과 기본 주석을 포함한 단순화된 기능을 갖춘 무료 버전도 제공됩니다.

코렐캐드 모바일은 사용자가 이동 중 아이디어를 스케치하고, 데스크톱과 모바일 간에 설계를 공유하며, 회의를 더 효율적으로 만들고, 현장에서 도면에 주석을 달고, 필요에 따라 도면을 수정할 수 있게 합니다. 소프트웨어는 이제 애플 앱 스토어에서 아이폰과 아이패드용으로, 구글 플레이 스토어에서 안드로이드용으로 제공됩니다. 구독 가격은 연 $99.99 또는 월 $9.99입니다. 무료 심플 모드 버전도 제공됩니다.

베로 소프트웨어(Vero Software, 글로스터, UK 및 터스컬루사, AL)의 최신 워크엔씨(WorkNC) 2018 R1 CAM 소프트웨어 업데이트에는 새로운 워크엔씨 디자이너(WorkNC Designer) 'CAM을 위한 CAD' 다이렉트 모델링 CAD 시스템뿐만 아니라 새로운 로봇 모듈도 포함되어 있습니다. 로봇이 공장 현장에서 점점 더 흔해짐에 따라 이들을 위한 오프라인 프로그래밍을 제공할 필요성이 증가하고 있다고 워크엔씨 브랜드 매니저 미구엘 요한(Miguel Johann)은 말했습니다.

"워크엔씨 2018 R1의 새로운 시뮬레이션 및 특이점 해결 도구는 사용자가 로봇이 제조 공정에 가져오는 엄청난 이점을 최대한 활용할 수 있게 합니다." 요한은 말했습니다. "예를 들어, 로봇 팔 끝의 공구가 밀링 커터뿐만 아니라 그라인더, 레이저 헤드, 용접 노즐, 또는 엔지니어링 창의력이 생각할 수 있는 모든 도구가 될 수 있으므로 툴패스를 밀링의 한계에서 해방시킵니다."

로봇은 기존의 고정된 부품과 움직이는 공구 방식 대신, 공구를 고정하고 부품을 그 주위로 움직이게 할 수도 있다고 요한은 말했습니다. "하지만 로봇은 이를 프로그래밍하는 소프트웨어만큼만 좋습니다. 워크엔씨 2018 R1의 이 최신 개발은 제조업체가 로봇 기술의 최첨단을 유지할 수 있도록 보장합니다."

워크엔씨에는 웨이브폼 황삭(Waveform Roughing)에 통합된 새로운 기능으로 효율성과 성능이 향상되었으며, 트로코이달 가공 전략에서 새로운 공구 지원이 포함됩니다.

소프트웨어 업데이트는 수석 편집자 패트릭 와우르지니악(Patrick Waurzyniak)이 편집했습니다.