공구 설계와 제작 자동화

공구 제작과 몰드 제작에서 적합한 CAM 소프트웨어를 잘 사용하면 자동화할 수 있고, 제작공정이 훨씬 빨라진다.

우도 슈넬
Bernhard Wunder Formenbau사는 여러 분야에서 사용하는 사출 공구  40여 가지를 제작한다. 그 가운데 최대 크기는 1150mm x 900mm이다.
Bernhard Wunder Formenbau사는 여러 분야에서 사용하는 사출 공구 40여 가지를 제작한다. 그 가운데 최대 크기는 1150mm x 900mm이다.

Bernhard Wunder Formenbau사는 최근, 자사의 CAM 프로세스를 Mecadat사의 Visi 솔루션으로 교체하였다. Bernhard Wunder사가 Visi 솔루션을 선택한 결정적인 이유는 CAM 시스템의 조작 철학이었다(다음 페이지 박스 기사 참조). Visi CAD/CAM 솔루션의 특징은 설계, 시뮬레이션, PDM(제품 데이터 관리) 그리고 제작을 위해 긴밀히 조율된 수많은 모듈 등이다. 이 모듈들은 공구와 몰드 제작 요건에 특별히 맞게 재단되었다. Visi 2.5D는 feature recognition(피처 인식)을 통해 프로그래밍하고, NC 데이터는 Visi 전극 모듈로 전극을 디자인한 후 Visi 머시닝으로 생성되고 전극은 자동으로 제조셀 내에서 3축으로 OPS Speed Hawk 상에서 밀링된다. 전극들은 이 단계에서 템플릿 등을 통해 부분적으로 자동화되고, 사이클 흐름이 정해진다. 이는 표준 전극인 경우 프로그래밍에 개입할 필요가 없고 Visi 프로그래밍이면 충분하다는 뜻이다. 이를 위해서는 최대한 표준화가 많이 이루어져야 하고, 동일한 공구로 작업해야 한다. Bernhard Wunder Formenbau사는 Visi 전극 프로그램이 전극 설계와 전체공정을 관리한다는 점을 긍정적으로 평가하였다.

오류를 범할 수 있는 환산 절차는 생략된다

시간이 많이 걸리고 오류를 범할 수 있는 “수동“ 환산이 더 이상 필요하지 않게 되었다. 하지만 밀링 프로그래밍을 위한 새로운 영점이 필요한 경우에 수동 환산이 가능하다. 그러면 Visi는 자동으로 피삭재 영점과 전극 영점 간의 상관관계를 인지한다. 또한 이 모듈은 어느 전극이 연마되었는지 정의하고 모든 문서 기록을 종이 상에 또는 전자 문서로 지원한다.

현재 Bernhard Wunder사는 Visi 전극 프로그래밍과 CAM 영역에도 필요한 설계 모듈인 베이시스 모듈 2D-CAD와 3D 모델링을 작업장 세 곳에 설치하였고, Visi Viewer 한 곳에 추가할 예정이다. CAM 영역에서는 추가로 거의 모든 밀링 모듈(Visi Machining, 2.5D, 3D, 3축에서 5축으로, AKS 어댑티브 코어 황삭) 및 Visi Wire를 와이어 연마에 사용하고 있으며, 모듈 Compass도 사용하고 있다. 이들 모듈은 드릴링, 에지 또는 밀링 포켓 등의 형상을 이른바 피처(Feature)로 인식하고, 이를 해석한 후 데이터 뱅크에 저장되어 있는 제조 정보를 바탕으로 필요한 NC 세트를 스스로 만들어 낸다. 이상적인 경우 이 모든 공정에 마우스를 세 번만 클릭하면 된다.

Top-Solid’Mold 7.9는 피삭재를 몰드에서 꺼내는 것에서 상세한 공구 초안 작성에 이르기까지 공구 설계의 모든 단계를 최적화한다.
Top-Solid’Mold 7.9는 피삭재를 몰드에서 꺼내는 것에서 상세한 공구 초안 작성에 이르기까지 공구 설계의 모든 단계를 최적화한다.

자동화된 전극 설계

Bernhard Wunder사의 입장에서 전극 밀링, 연마 및 측정을 위해 자율적으로 돌아가는 제조셀과 짝을 이루어 Visi를 성공적으로 도입한 것은 미래를 향한 또 하나의 전환점이 되었다. 자동 전극 설계는 오늘날 설계 공정의 70 ~ 80%를 담당한다. “너무 복잡하거나 전극을 떼어 놓아야 할 경우에만 수동으로 개입하면 됩니다. 제조셀의 새로운 기계, 흑연으로 전환 그리고 윤곽 측정 자동화와 함께 전극 제작이 확실히 빨라지고 전체적으로 효율성이 개선되었습니다.“(베른하르트 분더) 여기에 공구 조립 및 완성 시 정확도도 높아졌다.

Missler Software도 자사의 새로운 버전의 CAD 솔루션인 Top-Solid’Mold 7.9에서 더욱 짧은 개발 사이클과 적은 개발비용에 초점을 맞추었으며, 다른 국가에 속한 사용자들의 피드백을 고려한 이 솔루션은 열가소성 재료를 위한 사출 성형기를 개발하는 공구 엔지니어링 설계 업체를 목표로 한다.

Top-Solid’Mold 7.9는 피삭재를 몰드에서 꺼내는 것부터 상세한 공구 초안 작성에 이르기까지 공구 설계의 모든 단계를 최적화한다. 이 솔루션은 네이티브 PDM을 이용하여 몰드 콤포넌트 관리가 수월하다. Missler에 의하면 사용자는 한 프로젝트에서 여러 명의 전문 개발자들과 협업하는 가치를 알게 될 것이고, 힘을 모으면 개발 시간이 상당부분 단축된다는 것을 알게 될 것이라 한다..

표준 컴포넌트 라이브러리는 다양한 공급자의 콤포넌트를 포함한다. 특히 이목을 끄는 것은 탕구 채널의 3D 작성과 사용자의 요건에 맞추어 공구를 자동 설계하는 기능이다. 한 눈에 들어오는 사용자 인터페이스에는 공구 시각화를 위한 기호 블록과 사출 성형, 이젝트, 몰드 구조, 탕구, 제어 회로, 콤포넌트, 모션 등의 카테고리가 나타난다. 최종 피스의 치수는 용도를 고려하여 자동으로 결정되고, 솔루션이 최종 가공을 실시한다.