오버헤드 조립으로 높아지는 로봇 밀도

알파로메오는 35주 내에, 전체 생산라인에 관절로봇과 경량자재 취급을 위한 셋업 스테이션을 장착하고자 하였다. 이렇게 하면 아름다운 이탈리아 자동차를 생산하게 된다.

수잔 에펠(Susan Eppel): 자유 기고가

사진은 알파로메오의
줄리아 콰드리폴리오 모델

신형 알파로메오 줄리아 모델은 이탈리아 자동차 메이커의 혁신적인 단면을 보여준다. 알파로메오 줄리아는 자동차 디자인뿐만 아니라 제조에 있어서도 새로운 기준이 되고 있다. 알파로메오에는 줄리아, 줄리아 수퍼 그리고 줄리아 벨로체라는 모델이 있는데, 각각의 모델마다 개성과 스펙을 구비하고 있다. 특히 줄리아 콰드리폴리오

모델의 조립 라인은 경량 아키텍처로 제작하고 있다. 줄리아 콰드리폴리오의 특징은 혁신적인 알루미늄 엔진, 진보적인 성능, 완벽한 중량 분배 그리고 드라이버 중심의 디테일한 조합에 있다. Alfa Romeo는 신형 줄리아 콰드리폴리오 모델을 제작하기 위해 부피가 크고 유연한 차체 보디쉘 시스템을 고안해야 했고, 이를 위해 정의, 구상 및 현실화 면에서 엄청난 시간 압박과 미래의 제품을 위해 유연성이 필요했던 기존의 FCA 공장에 조립 라인을 설치해야 했다. Alfa Romeo는 전세계적으로 최초 설비 공급자들, 경량 자재에 대한 전문기업 그리고 독창적인 협력 엔지니어링 접근법을 지닌 Comau의 다년 간의 경험을 높이 평가했다.

자동화 솔루션 전문업체인 Comau는 제조 전략의 개발과 실행을 담당하게 되었다. Comau는 생산, 설계 및 공정 완성 측면에서 프로젝트 요건을 가장 중요한 과제로, 기술적 토대는 특히 Alfa Romeo의 대량 생산 사례를 극복할 수 있어야 한다. 유연하게 확장 가능한 모듈형 오픈 게이트 셋업 시스템을 기반으로 Comau는 토털 솔루션을 구상하고 개발할 수 있었다. 이 토털 솔루션은 높은 반복 정확도를 보장하고 최대 4 가지 모델에 적합하다. 이로 인해 최대의 유연성과 투자금 회수 속도가 빨라졌다.

자동화된 조립

다른 모델들과 달리 알파로메오 줄리아 콰드리폴리오 모델의 카본섬유 루프는 100% 자동화된 작업장에서 조립된다.

Comau와 공동 엔지니어링 팀은 프로젝트 시작에서 35주 이내에 시설 완성을 목표로 복잡하고 유연한 생산 라인을 제작하기 위해 각각의 공정 단계에서 협력해야 했다. 가상의 시뮬레이션 기술과 Comau의 월드 클래스 제작 접근법이 프로젝트 성공에 결정적으로 기여했고, Alfa Romeo의 생산 목적을 달성할 수 있었다. Comau는 최대 18개의 오버헤드 조립된 로봇과 고속 절차를 위한 최대 6개의 특수 프레이밍 게이트를 구비한 콤팩트하고 슬림한 아키텍처를 이용하여 줄리아 콰드리폴리오 모델의 자동 조립을 단순화시켰다. 사이드 부품 조립 라인과 언더플로어 조립 라인에 폐회로 조립과 접합 시스템 Versa-Roll을 포함한 Comau의 모듈형 Comua-Flex 시스템 부품을 사용하였다. 오픈 게이트 시스템과 Versa-Roll 시스템도 오버헤드 조립된 로봇을 이용하여, 로봇 밀도를 최대한 높일 수 있고, 각 스테이션에서 접합 작업도 늘어났다. Comau와 Alfa Romeo는 대량생산 과정에서 접합 공정 중 물질 거동을 평가하기 위해 가상의 테스트 셀을 개발하였다. 이 가상의 셀을 이용하면 전체 생산라인을 정밀하고 상세하게 시뮬레이션할 수 있다. 두 업체는 잠재적인 문제를 설정하고 개선 결과를 반영할 수 있었다. Alfa Romeo는 가상 시뮬레이션 덕분에 새로운 생산 라인 기대를 달성할, 예상되는 택트 타임을 확인할 수 있었다. 차체 제작은 본질적으로 두 단계로 나뉜다. 첫 번째 스테이션에서 차체의 구조적인 부품과 내부 부품, 사이드 부품을 조립하고, 두 번째 단계에서 외부 쉘이 추가되어 용접이나 다양한 요소의 배치 시에 로봇이 작업 공정을 단순화하고 훨씬 더 개선된 접근성을 보장한다. 로봇은 완벽하게 방해 받지 않고 자동차의 구조적인 섀시에 접근하여 용접 공정을 기존의 방법보다 효율적이고 정밀하게 실시할 수 있어 전체적으로 제작 지오메트리를 개선할 수 있다. 차량의 외부 부품은 별도의 스테이션에서 준비, 배치되고 섀시구조에 고정된다.

경량구조가 프로세스 복잡성을 높인다

Comau 용접 로봇의 세부 모습

전통적인 철강 재질보다 가벼운 알루미늄을 많이 사용하게 되면서 접합 공정이나 최종 공정에서 높은 수준의 정밀성과 정확도가 요구된다. 줄리아 콰드리폴리오 모델은 루프와 엔진 후드가 탄소 섬유로 이루어져 있기 때문에, 공정이 더욱 복잡하다. 알루미늄 루프를 레이저 경납으로 조립하는 알파로메오의 다른 모델에 비해 줄리아 콰드리폴리오 모델의 탄소섬유 루프는 완벽하게 자동화된 작업 스테이션에서 준비되고 조립된다. 특허 출원된 이 공정은 높은 수준을 유지하기 위해 진보적인 비전 시스템과 컨트롤 시스템을 지원하는 여러 대의 로봇을 포함하고 있다. 전체 공정은 콤포넌트의 자동 세척에서 2 액형 접착제의 혼합, 도포, 분배 그리고 폴리머라이징에 이르기까지 혁신적인 적외선 시스템에 의한 품질 점검과 정밀 점검 과정을 거치게 되며, 100% 방수 씰 시험을 통과하게 된다.

로봇은 방해를 받지않고 차량 구조물에 접근할 수 있기 때문에 용접 공정을 종래의 방법보다 효율적이고 정밀하게 실행할 수 있다.

이 제조 전략에서 또 다른 혁신은 RHEvo 롤 헤밍 시스템과 같은 최신 기술을 사용하는 것이다. 이 시스템은 성능과 효율을 데이터 수집과 프로세스 모니터링과 실시간으로 조합하였다. RHEvo 시스템은 최대 750mm/s의 속도로 매우 복잡한 요소를 여러 제조 라인에서 헤밍할 수 있으며, 조립 부품의 형태상 균일성이 보장되고, 제품 출시 시간을 줄일 수 있어 생산 비용이 전체적으로 낮아진다. 줄리아 모델에서 RHEvo는 후방 휠 아치를 헤밍하는 데에 사용하며, 이로 인해 고성능 스포츠 리무진에 요구되는 강성이 보장된다. 여기에서 섀시를 스테이션에 배치할 때에 필요한 모든 포지셔닝 변수를 산출하고 수정하기 위해 진보적인 비전 시스템을 사용한다. 이 비전 시스템은 휠 아치의 위치를 정확하게 계산하고 이 데이터를 로봇에게 전송하여, 휠 아치에 대한 앤빌이 정확하게 위치 결정된다. 이러한 협업으로 로봇은 자신의 위치를 새로 측정하여, 휠 아치의 중앙에 정확하게 위치할 수 있다. 트랙션 모드에서 RHEvo 시스템은 휠 아치를 자동으로 헤밍하고, 이때 두 개의 각기 다른 롤링 타입을 이용하여 세 번의 통과로 완벽하고 정밀한 헤밍 결과를 달성한다. 헤밍 공정 완료 후 이 시스템은 자동으로 그 다음 모델에 맞추어 새로 구성된다. 또한 이 진보적인 시스템은 추가의 셋업 시간이나 조작자의 개입 없이도 최대 4 가지 모델을 관리하기에 충분히 유연하다.

높은 수준의 혁신

Comau 솔루션은 최대 18개의 오버헤드 로봇과 고속 절차를 위한 6개의 특수 프레이밍 게이트를 구비한 콤팩트하고 슬림한 아키텍처를 이용하여 자동 조립을 실현할 수 있다.

이러한 혁신은 Comau에게는 새로운 것이 아니다. Comau는 이미 시장에 대한 전문 지식과 전세계적인 기술 네트워크를 통해 설치 리스크와 시장 진입 리스크를 낮추고 동시에 프로그램 단계를 줄일 수 있었다. Comau와 Alfa Romeo는 미래 지향적인 프로젝트를 긴밀한 협력과 WCM 프로세스 덕분에 수 많은 차원에서 성공적으로 끝낼 수 있었다. Comau는 40년 이상의 역량을 갖추고 R&D 분야에 적극적으로 투자하여 특별한 위치를 차지하였다. Comau가 제공하는 가장 큰 장점은 엔지니어링 팀이다. 이 팀은 고객사와 직접 협력하여 각 프로젝트의 실질적인 운영 요건과 투자 요건에 부합하는 맞춤 솔루션을 찾아낼 수 있다. 팀은 제조 공정을 최적화하고, 시장 출시 시간을 줄이며 첫 날부터 성능을 높이기 위해 보다 혁신적이고 효율적인 가능성을 개발하는 데에 집중했다. Comau가 기본으로 삼고 있는 협업적 엔지니어링 접근법이 열린 자동화의 미래를 만들어 갈 것이다.