IMTS 2018: 최첨단 제어 및 CNC 기술 탐구

컨트롤 및 CAD/CAM 파빌리온에서 최신 제조 소프트웨어와 CNC 기술 발견

IMTS 2018 참석자라면 공작 기계가 사실상 모든 제조 회사의 생명줄임을 잘 알 것입니다. 선반과 머시닝 센터가 없으면 부품이 만들어지지 않고, 봉재는 선반에 먼지만 쌓이며, 머시니스트들은... 할 일이 없어집니다.

마찬가지로 로봇은 자동차 전용 작업마에서 소규모 공장에도 적합한 민첩하고 저렴한 조력자로 진화했습니다. 절삭 공구, 툴 홀더, 워크홀딩 및 수많은 액세서리도 가공 퍼즐의 중요한 조각입니다. 3D 프린터? 30년 전에는 아무도 예측 못 했던 방식으로 제조 세상을 바꾸고 있습니다.

이 모든 건 멋진 것들이고, IMTS의 주요 개최 이유이기도 합니다. 하지만 시카고 맥코믹 플레이스의 홀들을 누비며 기억해야 할 건, 방금 설명한 모든 것들이 부품을 설계하고 프로그래밍하는 CAD/CAM 소프트웨어와 기계를 구동하는 고성능 제어장치 없이는 가치가 없다는 점입니다.

Q 시리즈 만나보기

여기서 시작해 보죠. 파고 오토메이션 USA(Fagor Automation USA Corp., 엘크 그로브 빌리지, IL)는 적층 제조(AM) 기능을 제공하는 소프트웨어 및 제어 공급업체 목록에 합류했습니다. 방문객들은 동사의 AM 솔루션과 여러 새로운 제어장치 시연을 볼 수 있는데, 마케팅 매니저 토드 드레인(Todd Drane)에 따르면 업계 성능 요구사항을 충족하고 초과합니다.

이 중 하나가 새로운 8065 Q CNC로, 드레인은 "우리가 지금까지 만든 가장 강력한 CNC"라고 말했습니다. 멀티 채널 제어, HSSA(고속 표면 정밀도), 체적 보상, 마이크로초 단위 블록 처리가 가능한 프로세서 속도 같은 표준 기능을 갖춰 셀룰러 제조 시나리오, 고성능 수평 머시닝 센터, 복잡한 5축 CNC 라우터에 적합합니다.

또한 직관적인 8055 시리즈 CNC도 전시됩니다. 간단하게 프로그래밍 가능한 '아이콘 키(Icon Key)' 대화형 프로그래밍 시스템과 ISO G-코드 프로그래밍을 같은 제어장치에서 결합했습니다. 첨단 무선 HBA 핸드헬드 CNC 팬던트로 대형 기계를 가진 사용자가 기계 안팎에서 다양한 기능을 수행하기 쉽게 해줍니다.

서비스 퍼스트

로보틱스 및 공장 자동화 공급업체 파나소닉 아메리카(FANUC America Corp., 로체스터 힐스, MI)는 진화하는 스마트 커넥티드 산업용 IoT(IIoT) 제조 기술 라인업을 시연합니다. 로봇 LINKi 제로 다운 타임(ZDT) 및 파나소닉 인텔리전트 에지 링크 앤 드라이브(FIELD) 시스템이 포함됩니다.

조 가짜라토(Joe Gazzarato), 제로 다운 타임 클라우드 시스템 및 애플리케이션 개발 이사는 FIELD 시스템이 기계 데이터를 수집하고 제조 장비의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하는 개방형 플랫폼을 제공한다고 말했습니다. 로봇 LINKi 제로 다운 타임(ZDT)은 파나소닉 로봇을 구매한 제조사들이 이용할 수 있는 클라우드 기반 솔루션으로, 예측 분석을 통해 부품 고장을 사전에 파악하고 정기 장비 유지보수 적정 주기를 권장해 예기치 않은 다운타임을 방지합니다.

"ZDT를 사용하면 플랜트 관리자가 정기 생산 다운타임을 예약해 유지보수와 기계 하드웨어 교체를 수행할 수 있어, 예정에 없던 수리나 유지보수로 소중한 시간과 돈을 잃지 않게 됩니다."라고 가짜라토는 말했습니다. "플랜트 관리자는 웹 포털로 제조 공정을 모니터링하며 장비 건전성, 활용도, 에너지 소비를 명확히 파악할 수 있습니다. ZDT 데이터는 고객의 전체 수명주기 비용 절감을 돕습니다."

ZDT에 대한 관심이 고조되고 있습니다. 현재 자동차 업계에서 17,000대 이상의 로봇이 ZDT로 운용 중이며, 파나소닉 추산으로 ZDT 도입 이래 고객들이 1300시간 이상의 예기치 않은 생산 중단을 피했고, 이는 4천만 달러 이상의 절감 효과와 같습니다.

디지털로 연결되다

연결성과 디지털 제조는 IMTS 2018에서 인기 키워드입니다. 이를 설명하기 위해 모션 제어 및 부품 제조사 하이덴하인(Heidenhain Corp., 샴버그, IL)은 IMTS 기간 동안 맥코믹 플레이스 전역의 다양한 공작 기계 제조사 장비를 자사 제어 시스템으로 연결해 하이덴하인 부스로 되돌려 보낼 예정입니다.

"최근 많은 제조사들의 목표가 경쟁력 강화, 디지털화, 네트워킹이 되었습니다."라고 하이덴하인의 TNC 비즈니스 개발 매니저 기스베르트 레드본(Gisbert Ledvon)은 말했습니다. "그래서 '지능형 생산을 위한 시스템 연결(Connecting Systems for Intelligent Production)'이 작년 무역 박람회에서의 모토였고, 하이덴하인이 디지털 주문 관리를 생산 공정에 도입하려는 최종 사용자들을 지원하는 컴포넌트와 시스템 패키지인 커넥티드 머시닝(Connected Machining)을 제공하는 이유입니다."

이 패키지는 IMTS 기간 중 라이브 프레젠테이션으로 시연되며, 고정밀 5축 공작 기계에 TNC 640 제어장치를 사용하는 모습도 보여줍니다.

하이덴하인은 학생 정상회의(Student Summit)에도 참가해 학생들이 새로운 TNC 640 CNC를 터치스크린 인터페이스로 직접 프로그래밍해볼 수 있게 합니다. 교사와 학생들은 3축 및 5축 기계 프로그래밍용 새로운 온라인 HIT 하이덴하인 인터랙티브 트레이닝 소프트웨어도 최초로 접할 수 있습니다.

"미국 제조업의 리쇼어링 트렌드, 특히 더 복잡하고 종종 5축 고부가가치 부품의 리쇼어링을 고려할 때, 최신 하이덴하인 TNC 640 밀턴 CNC는 제조사들이 로트 사이즈 1까지 정확한 정밀 부품을 빠르게 만들 수 있게 해줍니다."라고 레드본은 말했습니다. "다음 머시닝 센터 주문 시 하이덴하인 TNC를 요청하면 로컬과 글로벌 경쟁력을 유지할 수 있습니다. 작업자와 프로그래머를 우리 IMTS 부스로 보내주세요. 하이덴하인 TNC가 얼마나 강력하고 사용자 친화적인지 보고 감탄하실 겁니다."

스케이트보드, 과학, 그리고 기술

하이덴하인만 학생과 교사를 염두에 둔 전시자가 아닙니다. 마스터캠 개발사 CNC 소프트웨어(CNC Software Inc., 톨랜드, CT)는 교육적이고 인터랙티브한 프레젠테이션을 폭넓게 계획했습니다. 마스터캠 2019 라이브 시연, 고객 감사 행사 등 교육, 혁신, 커넥티드 제조 솔루션에 초점을 맞췄습니다.

"35년 혁신을 기념하며, 마스터캠 사용자들의 성취가 가장 흥분됩니다."라고 사장 겸 CEO 메건 웨스트(Meghan West)는 말했습니다. "우리 소프트웨어를 사용하는 수많은 사람들이 고용되어 있다는 게 놀랍고, '뭐든 말씀하세요, 마스터캠이 만들 수 있게 도와드립니다'라고 말할 수 있어 기쁩니다."

마스터캠의 '와일디스트 파츠(Wildest Parts)' 대회에 참여했다면, 여러분의 (바라건대 수상한) 출품작이 IMTS 2018 스마트포스 학생 정상회의 중 하스(Haas)나 마스터캠 부스에 전시될 수 있습니다. 마스터캠은 정상회의 일환으로 부스에서 두 개의 러닝 랩(Learning Labs)에도 참여하며, 폴 '더 프로페서' 슈미트(Paul "the Professor" Schmitt)가 자신의 크리에이트어스케이트(CreateAskate.org) 커리큘럼으로 스케이트보드 연계성을 통해 재료 과학을 가르칩니다.

마스터캠 기술 인정을 원하거나, 아직 기술을 연마 중이거나, 마스터캠 강사가 되고 싶다면 마스터캠 인증 프로그램과 마스터캠 U에 대해 문의하세요. "그렇게 하면 취업 가능성이 높아질 수 있습니다."라고 선임 제품 마케팅 스페셜리스트 스타스 마일렉(Stas Mylek)은 말했습니다. 그는 9월 11일 화요일 '스마트 제조: 중소 제조업체가 경쟁할 수 있는 도구로 무장하기' 세미나를 발표합니다.

파워링 쓰루

오토데스크(Autodesk Inc., 샌프란시스코)는 파워밀(PowerMill) 최신 릴리스를 선보입니다. 오토데스크의 고속 및 5축 가공용 CAM 솔루션입니다. 클린턴 페리(Clinton Perry), 파워밀 제품 마케팅 매니저는 파워밀 2019가 세 가지 핵심 개발 영역에 집중한다고 설명했습니다. 기존 고효율 가공 기능 강화, 파워밀 사용자에게 이익이 될 오토데스크 소프트웨어 패밀리의 기술 추가, 파워밀이 새로운 공정을 지원할 수 있게 하는 완전히 새로운 기술 개발입니다.

5축 프로그래밍을 위해 파워밀의 충돌 방지 도구가 더욱 개선되었으며, 충돌 방지를 위한 새로운 '자동 툴 축 틸팅(automatic tool-axis tilting)' 방법이 추가되어 이 기계들의 프로그래밍을 단순화했습니다. 고효율 황삭 전략인 볼텍스(Vortex)는 CNC 가공 세계에 등장한 최초의 고효율 황삭 알고리즘 중 하나로 알려졌으며, 2019 릴리스에는 오토데스크 다른 CAM 소프트웨어 제품들에 제공된 '어댑티브 클리어링(Adaptive Clearing)' 기술을 기반으로 한 새로운 '프롬 스톡(From Stock)' 옵션이 포함되었습니다.

"이 새로운 옵션은 제작 중인 부품 형상과 밀링되는 스톡 형상 모두에 기반한 오프셋으로 툴패스를 생성합니다."라고 페리는 말했습니다. 결과적으로 툴패스가 훨씬 효율적이 되어 가공 사이클 타임이 단축되고 툴 리트랙션이 줄어듭니다. 최근 영국 버밍엄의 오토데스크 첨단 제조 시설(AMF)에서 수행한 테스트에서 P20 공구강으로 테스트 몰드를 가공했습니다. 이전 '프롬 모델(From Model)' 옵션은 48분 28초가 걸렸습니다. '프롬 스톡' 옵션은 같은 공구, 피드, 속도를 사용하면서도 같은 부품을 32분 33초에 완성해 33% 시간 단축을 달성했습니다.

"설계와 제조 규율이 수렴됨에 따라, 기업들이 사물 제작의 미래를 이해하고 적응하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 올해 IMTS에서 오토데스크는 제조사들이 더 많이 만들고, 제품을 더 좋게 만들고, 더 적은 자원으로 그렇게 할 수 있게 돕는 기술들을 선보일 것입니다."라고 스티븐 후퍼(Stephen Hooper), 제조 비즈니스 전략 및 마케팅 선임 이사는 말했습니다.

프로그래밍을 쉽게

오토데스크 대각선 맞은편에는 3D 시스템즈(3D Systems Inc., 록 힐, SC)가 있습니다. "역설계, 적층 제조용 설계, CAD/CAM, 툴링 설계, 3D 검사 분야의 리더입니다."라고 일란 에레즈(Ilan Erez), 수석 부사장 겸 소프트웨어 총괄 매니저는 말했습니다.

"IMTS 2018에서 우리는 제조사들이 다양한 경쟁 우위를 실현하고, 새로운 수준의 생산성, 효율성, 빠른 시장 출시를 제공하는 솔루션 포트폴리오를 전시합니다."라고 그는 말했습니다.

3D 시스템즈는 전통 및 적층 제조 모두에서 스트림라인된 프로토타이핑과 생산 워크플로를 제공하는 종합 엔지니어링 소프트웨어 포트폴리오를 선보입니다. 한 예로 동사의 CAM 프로그래밍 소프트웨어 최신 버전인 깁스캠(GibbsCAM) 13이 IMTS에서 발표됩니다. "최근 인터페이스 개선을 바탕으로 제품 기능을 지속적으로 늘리면서 깁스캠을 CAM 소프트웨어 세계의 초석으로 만든 직관적 워크플로를 유지합니다."라고 그는 말했습니다.

이 릴리스에는 브로칭 기능과 타원형 및 편심 터닝이 필요한 부품(캠축 등)을 프로그래밍할 수 있는 새로운 G-코드 에디터가 포함됩니다. 터닝 모듈에도 여러 개선사항이 있습니다. 비절삭 툴 이동에 대한 고급 제어, 자동 칩 브레이킹, 바 챔퍼링 등이 있습니다.

제조를 더 스마트하게

DP 테크놀로지(DP Technology Corp., 카마릴로, CA)는 ESPRIT CAM 소프트웨어 개발사로, 인더스트리 4.0 스마트 제조를 위한 여러 솔루션을 부스에서 선보입니다. 첫 번째는 ESPRIT의 디지털 트윈 기능으로, 사용자가 공작 기계의 가상 복제본을 만들어 프로그래밍, 최적화, 시뮬레이션에 활용할 수 있습니다.

"이 가상 기계는 화면에서 일어나는 일이 현장에서도 일어나도록 보장합니다."라고 제품 마케팅 디렉터 이반 크르스틱(Ivan Krstic)은 말했습니다. "워크피스와 절삭 공구가 가상으로 설정되어 정확한 시뮬레이션, 더 높은 생산성, 더 나은 툴패스, 더 높은 품질의 부품을 만듭니다. 또한 CAD 설계부터 완성 부품까지 워크플로의 각 단계를 연결해 제조 공정의 어떤 부분도 사일로되지 않게 하는 디지털 스레드 기능도 시연합니다."

ESPRIT은 CAD 소프트웨어에서 부품 데이터를 읽어 기계 최적화된 G-코드와 셋업 시트를 생성한 뒤, 이 정보를 현장 관리, 툴 데이터 관리, 전사적 자원 관리(ERP) 소프트웨어로 전달합니다. 또한 ESPRIT의 프로핏밀링(ProfitMilling)과 프로핏터닝(ProfitTurning) 앱 같은 '기계 인식 솔루션(machine aware solutions)'도 있습니다. 이는 툴패스 생성 방식의 근본적 변화를 의미한다고 크르스틱은 말했습니다. 공구 수명 증가와 사이클 타임 단축으로 이어집니다.

마지막으로, ESPRIT의 지식 기반 가공은 CAM 시스템 내에 직접 인공지능을 제공해 '모범 사례' 가공 공정과 절삭 조건을 포착함으로써 프로그래밍 시간을 대폭 단축시킵니다. 프로그래머들이 반복 작업에 쏟는 시간을 줄이고 전략적 공정 개선에 집중할 수 있게 합니다.

CAM 포스

오픈 마인드 테크놀로지스 USA(Open Mind Technologies USA Inc., 니덤, MA)는 올해 IMTS에서 주목할 만한 발표를 하는 또 다른 CAD/CAM 공급업체입니다. 매니징 디렉터 앨런 레빈(Alan Levine)은 동사의 하이퍼밀(hyperMILL) CAM 소프트웨어의 최근 발전 사항들을 나열했습니다. 여러 표면 유형에서 마무리 가공 시간을 90% 단축하는 새로운 기술 사이클이 포함됩니다.

기타 개선사항은 고성능 가공과 관련된 실세계 문제들(공구 길이, 공구 마모, 런아웃, 기계 동역학 이슈, 온도 등)을 보상하기 위한 다양한 블렌딩 기법에 초점을 맞춥니다. 이 기법들은 프로그래밍 사이클 내에서 활성화할 수 있으며, 연속 프로그래밍 사이클 간의 블렌딩을 개선하기 위해 적용됩니다.

한 예로 평면, 룰드(ruled) 및 기타 형상 표면에 원뿔형 배럴 커터(conical barrel cutter)를 사용하는 것입니다. "그렇게 하면 볼 노즈 엔드밀 대비 10배 이상 큰 스텝다운(step-down)으로 툴패스를 만들 수 있어 미세한 표면 조도 결과를 내면서 상당한 절감 효과를 얻습니다."라고 레빈은 말했습니다.

"제조사들은 납기 단축과 엄격한 요구사항 충족이라는 끊임없는 압박을 받습니다."라고 그는 지적했습니다. "많은 소프트웨어 제품들이 이제 고급 황삭 전략을 제공해 마무리 시간 단축 필요성도 커졌습니다. 마무리 시간 단축은 납기 준수에 도움이 되며 기존 공작 기계를 더욱 생산적으로 만듭니다. 이는 제조사들의 수익성 증가, 비즈니스 성장 가속화, 설비 투자나 공장 확장의 필요성 지연으로 이어집니다. 추가된 처리량은 고객에게 명확한 혜택입니다."

가시적 결과

수치 제어 시뮬레이션, 최적화, 분석 소프트웨어 공급업체 CGTech Inc.(어바인, CA)의 VERICET 제품 매니저 진 그라나타(Gene Granata)는 후처리된 툴패스를 VERICUT에서 시뮬레이션해 게시된 머신 코드가 CNC 기계에서 어떻게 동작할지 보는 게 최선이라고 말합니다. 이 중요한 단계는 이제 VERICUT 버전 8.2의 수많은 새로운 편의 기능 덕분에 그 어느 때보다 쉬워졌습니다. 시뮬레이션 가시성 향상, 워크플로 속도 개선, 검증 프로세스 간소화가 이루어졌습니다.

"사용자 정의 가능한 우클릭 리본을 포함해 즐겨찾는 VERICUT 기능을 우클릭 한 번으로 접근할 수 있고, 프로그래머들이 유용하게 쓰는 외부 애플리케이션에도 편리하게 접근할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "또한 구성 가능한 HUD(헤드업 디스플레이)가 NC 프로그램이나 가공 및 절삭 상태 정보를 VERICUT의 그래픽 뷰 위에 오버레이로 표시해 시뮬레이션 모니터링과 가시성을 개선합니다. HUD는 가공 공정의 중요한 세부사항에 지속적으로 접근할 수 있게 하면서 시뮬레이션 뷰를 최대한 크게 유지해 최적의 시청 환경을 제공합니다. NC 프로그램 알림 심볼과 색상으로 NC 프로그램에서 발견된 오류와 경고를 강조해 프로그래머들이 감지된 문제의 근본 원인을 빠르게 파악할 수 있게 합니다."

새 릴리스를 보려면 CGTech 부스를 방문하세요. 물리 기반 NC 프로그램 최적화 모듈인 FORCE도 살펴보세요. 이상적인 칩 두께를 달성하면서 절삭 힘과 스핀들 파워 요구사항을 관리하도록 절삭 조건을 분석하고 최적화합니다.

"CGTech는 NC 툴패스와 공정 최적화를 통해 고객들의 경쟁력 향상을 돕는 데 강한 의지를 가지고 있습니다."라고 그라나타는 말했습니다. "그 일환으로 FORCE 터닝 최적화가 FORCE 밀링에 합류해 고도로 최적화된 터닝, 밀링, 밀턴 NC 프로그램을 제공합니다. 또한 보완 제품인 포스 캘리브레이션(Force Calibration)도 출시합니다. 사용자가 자체 재료와 커터를 다이나모 테스트한 뒤 포스 최적화를 위해 특성화하도록 안내합니다. 포스 캘리브레이션은 독점 재료, 특수 절삭 공구를 가공하거나 단순히 최적화를 통한 최대 효과를 원하는 기업에 완벽합니다."

수명주기 관리

제조 툴박스의 또 다른 중요한 도구는 제품 수명주기 관리 소프트웨어(PLM)입니다. 지멘스 PLM 소프트웨어(Siemens PLM Software Inc., 플라노, TX) 부스로 가면 이 분야 리더 중 하나를 만날 수 있습니다. 라훌 가르그(Rahul Garg), 산업 기계 및 중장비 부사장은 작년 말 회사가 산업 기계 시장을 위한 새 솔루션을 발표했고 IMTS 2018 방문객들과 공유하게 되어 기쁘다고 말했습니다.

이 솔루션은 '어드밴스드 머신 엔지니어링(Advanced Machine Engineering)'이라 불리며, PLM 모듈은 오늘날 기계 제조사들이 직면한 과제들, 그중에서도 끊임없이 증가하는 제품 복잡성과 빠른 납기 요구를 다룹니다. 이 솔루션은 기계, 전기, 소프트웨어 엔지니어링 데이터를 연결하는 플랫폼을 제공하며, 엔지니어들이 개발 과정 전반에서 가상으로 테스트할 수 있는 완전히 디지털 프로토타입, 즉 디지털 트윈에 접근할 수 있게 합니다. 이런 엔지니어링 플랫폼을 구축하면 사용자 협업을 늘리면서 개발 시간, 납기 리스크, 비용을 줄여, 궁극적으로 구현과 설치 단계에서 고객 만족도를 높일 수 있습니다.

"지멘스의 새로운 어드밴스드 머신 엔지니어링 산업 솔루션은 복잡한 공정을 효과적으로 관리하고 비용을 통제하면서 시장 출시 시간과 고객의 가치 실현 시간을 단축합니다."라고 그는 말했습니다. "우리 소프트웨어 도구들을 활용하면 기업들이 반복적 시스템 설계를 최적화하고, 제도적 지식과 모범 사례를 포착해 재사용하며, 혁신적이고 모듈러한 기계 설계 접근법으로 오늘날 시장에서 가장 진보된 기계를 제공할 수 있습니다."

Manufacturing Engineering의 IMTS 컨트롤 및 CAD/CAM 파빌리온 제품 취재는 8월 디지털 호에서 계속됩니다. 여기 클릭해 이 파빌리온에서 전시될 더 많은 제품들을 확인하세요.