하이브리드 적층/절삭 기술로 설계와 제조 혁신하기

매뉴팩처링 엔지니어링(ME): 생성 설계, 적층 및 하이브리드 제조 등 CAD/CAM 및 관련 제조 소프트웨어의 주요 트렌드는 무엇입니까?

산제이 타코레(Sanjay Thakore): 제조 분야의 주요 트렌드 중 일부는 설계와 제조 산업의 융합에서 비롯됩니다. 제조업체가 그 어느 때보다 더 나은 제품을 더 빠르고 저렴하게 제공해야 하는 압박을 받는 상황에서, 설계와 제조 프로세스를 연결하고 자동화하여 반복, 오류, 납기를 줄이는 것이 필수적이 되고 있습니다.

클라우드 컴퓨팅과 모바일 기술이 자동화와 결합되어 제조 분야에 애자일하고 협업적인 새로운 작업 방식을 가져오고 있습니다. 이러한 트렌드는 향후 몇 년간 지배적일 것입니다. 또한 적층 제조 같은 신기술이 설계 자유도를 통해 제조 공정에 더 많은 유연성을 창출하고 있습니다. 적층 제조는 종종 하이브리드 공정에서 절삭 가공과 결합되어 설계 사양을 달성하는 데 도움을 줍니다.

산업 융합과 새로운 제조 기술의 결합이 새로운 자동화 기회를 창출하고 있습니다. 오토데스크 퓨전 360(Autodesk Fusion 360)에 탑재된 생성 설계 기술로 복잡한 설계 및 엔지니어링 과제를 기존 설계 프로세스 비용의 일부만으로 해결할 수 있습니다. 생성 설계는 실제 제조 제약 조건, 제품 성능 요구사항, 비용 요건을 바탕으로 여러 CAD 준비 솔루션을 동시에 생성하는 설계 탐색 도구입니다. 엔지니어는 따라서 다양한 소재와 제조 방식을 고려해 설계 공간을 탐색하고, 성능과 비용 요건의 균형을 가장 잘 맞추는 옵션을 선택할 수 있습니다.

ME: 오토데스크의 생산 가공 분야에서 새로운 점은 무엇입니까?

타코레: 퓨전 360은 클라우드 기반 제조 생태계로 지속적으로 성장하고 있으며, 팀은 중요한 최근 업데이트로 바빴습니다. 하이라이트로는 툴 정의와 작업 양쪽에서의 터닝 개선, 포스트프로세싱 전 셋업과 각각의 작업을 나열, 정렬, 최적화하는 NC 프로그램 기능 등이 있습니다.

또한 새로운 제조 확장을 출시했습니다. 이는 정교한 오토데스크 제조 기술의 묶음으로, 퓨전 360에서 재구상되어 제공되며 생산 효율을 높입니다. 활성화되면 하이브리드 제조 환경 역할을 하여, 사용자가 복잡한 표면 마무리, 자동 드릴링, 적층 제조, 자동 검증 워크플로우 같은 최첨단 공정을 수행할 수 있게 합니다.

더 전문적인 애플리케이션을 위해 파워밀(PowerMill)은 오토데스크의 고속 및 5축 가공 전문 CAM 시스템으로, 금형, 공구 및 기타 복잡한 형상의 제조를 가능하게 하는 포괄적인 도구 범위를 제공합니다. 이전 파워밀 릴리스에서는 자동 툴축 틸팅을 이용한 충돌 회피 기술 등으로 견고성과 안전성이 개선되었습니다. 가장 최근 파워밀 2020은 속도에 초점을 맞춰 툴패스 계산, 툴패스 시뮬레이션, NC 프로그램 검증 시간을 크게 단축했습니다. 이러한 개선으로 더 빠른 턴어라운드를 위한 프로그래밍 시간을 줄이는 데 도움이 될 것입니다.

ME: 오늘날 생산 공작기계장에서 적층 제조 요소가 얼마나 중요해지고 있습니까?

타코레: 부품 제작의 주류 측면으로 적층 제조가 부상하면서, 공작기계장이 기존 과제를 해결하고 비즈니스를 차별화할 새로운 방법을 얻게 되었습니다. 첫째, 적층 제조는 부품을 층별로 쌓아 올리기 때문에, 기존 방식으로 만들 수 없는 복잡한 내부 구조를 가진 부품을 제조할 수 있습니다. 부품이 CAD 설계에서 직접 제작되므로, 소량 생산에서 부품을 생산하는 데 걸리는 시간이 툴링 관련 비용 없이 크게 단축됩니다. 이는 특히 프로토타이핑에 유용할 수 있습니다.

오늘날 공작기계장이 내부 설계 역량을 갖추고 적층 제조를 지원한다면, 적층 프로토타이핑을 통한 빠른 반복으로 기존 설계의 효과를 재구상할 수 있고, 그렇지 않다면 더 넓은 범위의 부품 입찰이 가능해집니다.

적층의 또 다른 핵심 응용 분야는 지그 제작입니다. 마츠우라 UK(Matsuura UK)는 마츠우라 CNC 센터와 HP 적층 제조 장비를 유통합니다. 퓨전 360의 생성 설계를 활용해 맞춤형 지그 대기 시간을 주 단위에서 시간 단위로 단축했습니다. 이 프로세스는 고객에게 독특한 경쟁 우위를 제공하는 동시에, 맞춤형 공작물 고정 장치를 자동으로 생성하고 고강도 폴리머로 하룻밤 사이에 프린트함으로써 일상 업무를 더 쉽게 만들었습니다. 이로써 기계는 24시간 내 가공을 시작하고 부품은 며칠 내 납품될 수 있습니다!

ME: 하이브리드 제조에 도전하는 CAD/CAM 머시니스트가 배워야 할 중요한 것들은 무엇입니까?

타코레: 하이브리드 기술은 재료 낭비를 크게 줄이고, 절삭만 사용하는 것보다 부품 생산 시간을 단축하며, 최종 부품을 위해 표면을 마무리 가공할 수 있는 동시에 적층의 유연성을 제공합니다.

많은 기계가 공정 내 검증의 혜택을 받지만, 하이브리드 기계에서는 이것이 필수입니다. 하이브리드는 가공해야 할 형상을 프린트하기 때문에, 여러 작업 단계를 순차적으로 완료해야 하며, 서로 다른 작업 전반에 걸친 공차 누적 관리가 필수적입니다. 머시니스트는 먼저 가공 시작 전에 충분한 소재가 증착되었는지 검증해야 합니다. 다음 단계는 각 가공 패스에 대한 소재 위치를 최적화하는 것이고, 마지막 단계는 다음 단계로 넘어가기 전에 충분한 소재가 제거되었는지 검증하는 것입니다.

하이브리드 제조 계획에는 가공 여유를 위한 모델 오프셋, 격자 최적화, 부품 방향 및 서포트 모델링/생성, 레이저 툴패스 프로그래밍, 빌드 시뮬레이션, 절삭 가공 작업 프로그래밍, 검사 등이 포함될 수 있습니다.

ME: 계측/검사 기법이 일반적인 작업장이나 생산 환경에서 일하는 CAM 머시니스트에게 어떻게 더 긴밀하게 엮이고 중요해지고 있습니까?

타코레: CNC 가공에서 자동화된 검사 루틴을 사용하면 스크랩을 줄이고 생산성을 높이는 수많은 이점이 있습니다.

셋업: 검사를 통한 작업 좌표 셋업은 소재의 배치와 치수를 검증해, 기계 셋업 중 사소한 차이로 NC 프로그램이 어긋나지 않게 합니다. 팔레트, 로봇 또는 기타 자동화 시스템에 의해 로드된 부품의 올바른 위치를 검증하는 것은 정확한 가공에 필수적입니다.

툴세팅: 툴 위치의 부정확성은 툴, 공작물, 기계 모두에 손상을 줄 수 있습니다. 올바른 툴 위치는 값비싼 오류를 피하기 위해 올바른 공작물 위치만큼 중요합니다.

공정 중(In-Process): 머시니스트는 공정 중 가공 형상을 모니터링해 오류를 식별할 수 있습니다. 이 공정은 부품이 공차 밖일 때 식별해, 공작기계가 머시니스트에게 알리거나 커터를 자동으로 조정해 보상하게 할 수 있습니다. 주어진 패스의 성공을 검증하는 능력은 공정 중 검사를 자동화와 무인 가공에 훌륭한 도구로 만듭니다.

ME: 많은 생산 제조 현장의 현재 비즈니스 환경은 어떻습니까?

타코레: 증가하는 수요를 맞추기 위해 우리는 자동화, 신기술, 신소재에 의존하고 있습니다. 이는 인더스트리 4.0 논의에서 나타나듯 패러다임 시프트로 구체화되었습니다. 동시에 제품의 맞춤형 특성은 맞춤형 제품을 원하는 소비자 수요에 의해 주도됩니다.

제조 분야 기업들이 급변하는 시장에서 수익성을 유지하며 계속 보조를 맞추고, 퓨전 360과 같은 차세대 기술 및 하드웨어와 공정의 발전과 함께 일할 수 있는 인력을 개발하는 것이 필수적입니다. 이러한 트렌드는 제조업체들이 전략과 제품 설계 및 제조 방식을 재고하도록 밀어붙이고 있습니다.

지멘스, 오프센터 제조 운영 포트폴리오 출시

베를린과 뮌헨 기반 지멘스 AG(Siemens AG)의 자회사인 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어(Siemens Digital Industries Software)가 제조 운영 관리(MOM)를 위한 소프트웨어 솔루션 포트폴리오인 지멘스 오프센터(Siemens Opcenter) 소프트웨어를 출시했습니다. 지멘스에 따르면 오프센터는 이러한 제품들을 단일하고 연결된 클라우드 레디 포트폴리오로 통합하고 조화로운 사용자 경험을 제공함으로써 지멘스의 MOM 소프트웨어 솔루션을 확장하며, 제조업체가 생산 효율, 품질, 가시성, 생산 시간 단축에 대한 요구를 충족하도록 도울 수 있습니다.

오프센터는 첨단 계획 및 스케줄링, 제조 실행, 품질 관리, 제조 인텔리전스 및 성과, 배합·사양·실험실 관리를 포함한 MOM 역량을 통합합니다. 새로운 포트폴리오는 캠스타(Camstar) 소프트웨어, 시마틱 IT(Simatic IT) 스위트, 프랙터(Preactor), R&D 스위트, QMS 프로페셔널 등 제품들을 단일 포트폴리오로 결합해 이들 제품을 통합하고 시너지를 활용합니다. 지멘스 오프센터 포트폴리오 전반에 구현된 완전한 웹 기반의 현대적이고 일관적이며 적응적인 사용자 인터페이스는 상황 적응형 사용자 경험을 제공하고, 새로운 역량과 추가 구성요소의 구현을 용이하게 하며 교육 노력을 줄여준다고 지멘스는 밝혔습니다.

"지멘스 오프센터는 우리의 광범위한 기술 혁신과 MOM 포트폴리오 진화를 고려할 때 다음 논리적 단계입니다."라고 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 제조 운영 관리 소프트웨어 수석 부사장 르네 울프(Rene Wolf)는 말했습니다. "이 구성요소들을 지멘스 오프센터로 통합하고 우리 디지털 혁신 플랫폼의 다른 부분들과 엔드유저 경험을 조화시킴으로써 제조업체들이 디지털 트랜스포메이션 프로세스를 훨씬 더 쉽게 관리할 수 있게 될 것입니다."

지멘스 오프센터 출시와 함께 지멘스는 제조 실행 시스템(MES) 포트폴리오의 새 버전인 지멘스 오프센터 이그제큐션(Siemens Opcenter Execution, 구 시마틱 IT 및 캠스타)도 출시했습니다. 이 릴리스의 새로운 기능은 스마트 기기, 모빌리티, 통합 역량에 초점을 맞춰 데이터 흐름과 가용성을 최적화합니다.

CNC 소프트웨어, 마스터캠 2020 CAM 소프트웨어 출시

톨랜드, 코네티컷 기반 마스터캠 개발사 CNC 소프트웨어(CNC Software Inc.)가 업계에서 가장 많이 설치된 CAM 시스템의 최신 버전인 마스터캠 2020을 출시했습니다. 회사에 따르면 마스터캠 2020은 새로운 2D부터 멀티축 밀링 자동화 기능, CAD 및 모델 준비 개선, 향상된 기계 구성, 3D 툴링으로 가공 생산성을 높이고 전체 생산 비용을 절감합니다.

CNC 소프트웨어에 따르면 마스터캠 2020은 자동화된 2D부터 5축 툴패스 개선 시리즈로 생산성과 프로그래밍 효율을 높이고 생산 비용을 절감합니다. 새로운 3D 블렌드(3D Blend) 툴패스는 매끄럽고 정밀한 표면 마무리를 제공하며 소재 및 홀더 체크 기능을 제공합니다. 3D 툴링 사용성 개선으로는 툴 리스트의 3D 툴 아이콘, 인서트-홀더 결합 시 스톱온컨택트(Stop-on-Contact) 기능, 3D 툴 정의 시 보상점 자동 채우기 등이 있습니다.

새 소프트웨어는 인서트와 홀더를 속성별로 필터링하고 연관성을 추적하는 기능으로 효율을 높이고 작업 셋업 시간과 부품 가공 및 프로그래밍 준비 시간을 줄입니다. 체이닝(Chaining) 개선으로는 와이어프레임과 솔리드에 대한 더 빠르고 쉬운 체이닝, 체인 표시 및 동작 개선이 포함됩니다.

툴패스 및 기계 시뮬레이션, 툴패스 그래픽, 기타 검증 및 분석 도구 개선으로 마스터캠 2020은 작업 실행 전 더 큰 프로그래밍 확신을 주고 더 나은 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있게 한다고 CNC 소프트웨어는 밝혔습니다. 이러한 개선에는 툴 플레인 변경 시 홈 포지션으로 이동(Go to home position on tool plane change), 회전축 위치 지정(Rotary axis positioning)으로 공작기계의 멀티축 움직임을 시뮬레이션하고 시각화, 드릴 사이클 펙킹 건너뛰기(Skip Drill Cycle Pecking)로 사이클 타임 추정 개선 등이 포함됩니다.

헥사곤, 퀸도스(QUINDOS) 2019.2 출시

스웨덴 스톡홀름의 헥사곤 AB(Hexagon AB)는 자사 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부가 퀸도스 2019의 두 번째 정식 버전인 퀸도스 2019.2를 출시했다고 밝혔습니다. 이는 표준 검사부터 파워트레인까지 유연한 솔루션 패키지를 제공하는 특수 지오메트리용 소프트웨어입니다.

2019.2 버전에는 테스트 피처의 특정 측정 불확도를 결정하기 위한 옵션인 퀸도스 버추얼 CMM – VCMM II가 포함됩니다. 독일 물리기술연방청(PTB)이 검증한 모델은 최신 수학적 모델과 기술 표준을 기반으로 합니다. 영향 요인과 그 상관관계는 VDI/VDE 2617 시트 7에 따라 컴퓨터 기반 시뮬레이션을 사용해 각 측정마다 자동으로 결정될 수 있습니다. 시뮬레이션 실행 횟수와 시기는 개별 측정 작업에 따라 조정되어 정확도와 효율성 요구에 유연하게 대응할 수 있습니다.

퀸도스 2019는 작업 정의부터 최종 보고서까지 단계를 안내하는 구조화된 사용자 인터페이스를 제공합니다. 측정 불확도는 리포트에서 각 피처별로 개별 값으로 출력될 수 있으며 그래픽으로도 표현 가능합니다. 그래픽 출력은 입고/출고 검사용으로 구분하거나 기존 퀸도스 그래픽에 따라 표현할 수 있습니다.

기어 절삭 공구 솔루션에 연삭/절삭 공구 오프셋 결정이 추가되었습니다. 이 옵션은 노멀, 측면, 반경 오프셋 평가에 기반해 제조 공정에서 커터/그라인더의 보정값을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.

퀸도스 2019에는 링 그루브가 있는 브로치(DIN 1415)의 연삭 전략을 검사하는 솔루션도 포함됩니다. 소프트웨어는 면 방향의 점차 좁아지는 치형 리드를 평가합니다. 자유 표면 검사를 통해 소재 분쇄와 압축 응력으로 인한 고장을 인지하고 줄일 수 있습니다.

퀸도스에는 기어에 대한 추가 평가와 새로운 그래픽 리포트도 포함됩니다. 올인원 플롯은 기어의 헬릭스와 프로파일 평가를 압축된 형식으로 그래픽으로 시각화합니다.

IBM, 레드햇 소프트웨어 340억 달러 인수 완료

뉴욕 알몬크(Armonk, N.Y.)의 IBM 코퍼레이션(IBM Corp.)이 노스캐롤라이나 롤리(Raleigh, N.C.) 기반 오픈 하이브리드 클라우드 기술 개발사 레드햇 소프트웨어(Red Hat Software) 인수를 340억 달러에 완료했습니다. IBM은 레드햇의 발행 및 미상환 보통주 전부를 주당 190.00달러 현금으로 인수해 총 약 340억 달러의 지분 가치를 기록했습니다. 양사는 리눅스(Linux)와 쿠버네티스(Kubernetes) 같은 오픈소스 기술을 기반으로 한 차세대 하이브리드 멀티클라우드 플랫폼을 제공할 계획이며, 이를 통해 기업이 온프레미스, 프라이빗 및 다중 퍼블릭 클라우드에서 데이터와 애플리케이션을 안전하게 배포, 실행, 관리할 수 있게 합니다.

레드햇은 현 CEO 짐 화이트허스트(Jim Whitehurst)와 현 경영진이 계속 이끌며, 화이트허스트는 IBM 수석 경영진에 합류해 지니 로메티(Ginni Rometty)에게 보고합니다. IBM은 레드햇의 롤리 본사, 시설, 브랜드, 관행을 유지합니다. 레드햇은 IBM 내에서 독립된 사업부로 운영되며 IBM의 클라우드 및 인지 소프트웨어 부문의 일부로 보고됩니다.

헥사곤, 독일 스타트업 AMendate 인수로 생성 설계 강화

헥사곤의 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부는 헥사곤이 적층 제조(AM)를 위한 설계 생성 및 최적화를 지원하는 시뮬레이션 소프트웨어 솔루션을 제공하는 독일 기반 스타트업 AMendate를 인수하는 확정 계약을 체결했다고 발표했습니다. AMendate는 컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE) 시뮬레이션 소프트웨어와 서비스를 제공하는 헥사곤의 MSC 소프트웨어 사업부에 합류합니다.

헥사곤에 따르면 이번 인수로 MSC는 범용 최적화 기술에서 벗어나 적층 제조를 위해 목적에 맞게 구축된 소프트웨어 솔루션을 제공하는 패러다임 전환을 이룰 수 있으며, 복잡한 부품의 효율적 생산과 소재 절감, 경량화, 효율적이고 비용 효율적인 생산 등의 이점을 가능하게 합니다. AMendate의 기술은 오늘날 워크플로우를 늦추는 수작업을 제거해, 그렇지 않으면 몇 주가 걸릴 작업 단계를 며칠 만에 완료할 수 있게 합니다.

AMendate는 2018년 파더본 대학(Paderborn University)과 파더본 직접 제조 연구 센터(DMRC)의 연구원들에 의해 설립되었습니다. DMRC는 2008년 보잉(Boeing), EOS 및 기타 상업 파트너들에 의해 시작된 산학 컨소시엄입니다. 거래는 3분기 중 완료될 것으로 예상되며 관례적인 종결 조건이 적용됩니다.

윈드 리버 리눅스, 컨테이너 기술 탑재

캘리포니아 알라메다(Alameda, Calif.)의 임베디드 시스템 소프트웨어 개발사 윈드 리버 리눅스(Wind River Linux)가 임베디드 시스템에서 컨테이너 채택을 용이하게 하는 기술인 윈드 리버 리눅스 향상 기능을 발표했습니다. 사전 빌드된 컨테이너, 도구, 문서 등의 리소스와 도커(Docker) 및 쿠버네티스(Kubernetes) 같은 프레임워크 지원을 제공하며, 이 모든 것이 임베디드 시스템 개발자가 클라우드 네이티브 개발 접근법을 활용하거나 배포하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 특히 네트워크 에지의 어플라이언스에 관련이 깊습니다.

컨테이너는 더 큰 확장성과 유연성 같은 강력한 이점을 제공할 수 있지만, 대부분의 현재 프레임워크는 극도로 긴 수명주기를 가진 기기를 일반적으로 사용하는 미션 크리티컬 산업에 적합한 올바른 설계나 지원이 부족합니다.

운영 기술(OT) 영역의 임베디드 기기, 즉 산업용, 의료 장비, 자동차 시스템용 기기들은 또한 가볍고 신뢰할 수 있으며 긴 수명주기의 소프트웨어를 요구하는 경우가 많습니다. 그러나 엔터프라이즈 리눅스의 기존 컨테이너 기술과 플랫폼은 종종 비대하거나 너무 자주 업데이트가 필요해 이러한 임베디드 시스템에서 효과적으로 실행되지 못한다고 윈드 리버는 밝혔습니다. 회사는 이번 릴리스로 윈드 리버 리눅스가 컨테이너 사용의 어려움을 제거하고 다양한 애플리케이션을 위한 임베디드 소프트웨어 프로젝트에서 컨테이너 진입 장벽을 낮췄다고 말했습니다.

소프트웨어 업데이트는 기고 편집자 패트릭 와우르지니악(Patrick Waurzyniak)이 편집했으며, pwaurzyniak@gmail.com으로 연락 가능합니다.