과거와 현재의 조화

독일 남부지역에 공구 엔지니어링에 대한 주제를 지역적으로 활성화하기 위해, 50여 년 넘게 공구 엔지니어링, 모델링, 금형 제작에 관한 박람회를 유치해야 한다는 생각이 있었다. 2년 전에 화려하게 데뷔한 이 박람회를 “MEX”라고 부르는데, 그 두 번째 서막이 다가오고 있다. 이 박람회는 전통적인 것 또한 이색적인 것을 찾는 이에게 모두가 추구하는 프레젠테이션 플랫폼을 제공한다.

페터 쾨니히스로이터(Peter Königsreuther)

슈투트가르트주 박람회인 Moulding Expo 주최측에 따르면, 이 무역 박람회는 공구, 모형 및 금형제작 분야의 가치창출을 위한 국제적인 주요 박람회가 되기에 충분하다고 한다. 초기에는 외국계 기업을 포함하여 많은 기업들이 제1회 행사에 참여하기를 망설였었다. 첫 회 성공과 긍정적인 반응에 힘입어 지난 5월에 열린 2번째 행사에는 많은 기업들이 참가하였다. 단순 방문이든 전시업체로서의 역량 입증이든 모두에게 가치가 있었다. 다음은 이번 박람회의 하이라이트 소개이다.

머리에서 현실로

경쟁에 의해 돌아가는 여건에서, 구성품에 대한 최상의 아이디어가 경제적 실현이 어려운 경우, 디자이너와 엔지니어들에게 무슨 소용이 있을까? 이를 실현하기 위해서는 먼저 아이디어를 CAD/CAM 툴을 통해 화면에서 보이는 모든 형태에 사용 가능성과 현실성을 점검하고, 가능한 물질적 자원을 줄여야 한다. Open Mind Technologies도 전통적인 절삭프로세스와 관련된 사용자를 지원하는 업체 가운데 하나이다.

Open Mind의 Hypercad-S 전극 모듈은 부식 전극 설계에 필요한 시간을 대폭 단축하였다. 이 장치는 독립적으로 전극 모듈을 생성할 수 있다.

Open Mind는 이번 박람회에서 Hypermill이라는 CAM 솔루션을 선보였다. 이 솔루션은 공구 제조사와 금형 제조사가 공작물을 프로그래밍하고 제작할 때에 많은 성능을 제공한다. Open Mind는 공구 제작자와 금형 제작자에게 강력한 성능의 패키지 „Hypermill Maxx Machining“을 제공하는데, 이 패키지는 황삭, 정삭 및 드릴링 작업에서 많은 양의 절삭을 담당하고 사용하는 공구를 보호한다. 이 패키지는 트로코이달 공구 운동으로 HPC(하이 퍼포먼스 커팅)이 가능하다. 최적화된 정삭을 위해 원추형 배럴 커터의 5축 접선 레벨링 기능이 있다. Open Mind는 일반적인 가공 시간의 90%를 절약하고 표면 품질 또한 우수하다고 강조한다. 원칙적으로 나선형으로 움직이는 원환체 공구를 이용한 틸팅 밀링이라고 하는 5축 헬리컬 드릴링 기능으로 사전 드릴링 없이 하나의 공구 만으로 다양한 직경의 보어홀을 생성할 수 있다.

또한 Open Mind는 도구 및 금형 제작에서 sinker EDM을 위해 Hypercad-S 전극 모듈을 개발하였다. 이를 이용하면 전극 설계가 사실상 자동화된되어, 방전될 면을 선택하기만 하면 된다. Open Mind에 의하면, 방전될 면을 선택하면 이 모듈이 이에 맞는 전극 형태를 생성한다. 전극 표면이 자동으로 연장되고, 블랭크와 맞는 홀더가 초기 데이터에서 도출된다. Hypermill 범위에 속한 도구가 원활한 프로세스 전송과 구성요소 전송을 책임진다. 만일 가공 매크로가 준비되었다면 매개변수된 프로그래밍이 반자동 또는 전자동으로 이루어진다.

표준 모델은 효율적으로 시간을 절감하게 하는 장치이다

위의 사진은 몰딩 엑스포 전시업체이자 표준 전문업체인 Hasco의 Vario-Shot 시리즈에 속한 수많은 노즐 가운데 일부이다. 이 노즐들은 핫 러너에서 균일한 온도를 유지하고 사출 시 용융물을 보호한다.

사출 성형 또는 스탬핑 공정을 위한 공구 금형 제작의 경우 처음부터 다시 시작하지 않고, 어느 정도 표준화된 모델 공급자의 넓은 제품 범위를 이용하면 훨씬 유리하다. 예를 들어 Hasco는 몰딩 엑스포를 위해 응용 사례에 최적화된 고정 링 홈이 있는 사출 성형 공구용 가이드 부시를 선보였다. Hasco의 핫러너 섹터 전문가들은 사용자 친화적이며 경제적인 이 제어 장치를 소개하였다. Hasco는 “하나의 노즐에 수 천 가지 가능성“이라는 모토 아래 컴팩트한 핫 러너 노즐의 다양한 모델을 제공하고 있다. 1,000가지가 넘는 모듈식 디자인에는 공구 설계자가 쉽게 사용할 수 있도록 설계되었다. 재분배장치나 하이엔드 밸브 게이트 노즐에 간단히 분사할 수 있는 옵션이 있다. 모든 Vario-SHot 노즐은 플라스틱 용융물을 에너지 효율적으로 균일하게 규정 온도로 가열한다. 최적화된 흐름 경로는 항상 재현 가능한 분사 양상을 만들기 위해 재료를 아낀다.

Meusburger는 세계 최초로 원통형 헤드가 있는 폼 커팅 플런저를 위해 정밀하게 작동하는 꼬임 방지장치를 선보였다. MEX 전시업체 Meusburger의 보고서에 의하면 이 업체는 표준 모델과 관련하여 펀칭과 벤딩 공구의 콤포넌트에 주안점을 두고 있다. 절삭 펀치 영역에는 두 가지 PVD 코팅이 있는데 수명을 상당기간 증가시키고 마찰 계수를 감소시킨다. 평행하게 배치되는 펀치의 정확도는 ± 0.01 mm이다. 또한 Meusburger는 새로 개발한 커팅 펀치 컨피규레이터로, 클릭 몇 번으로 구성 완료된 공구 요소들을 제시하여 개별적인 커팅 공구 구상시간을 단축하도록 돕는다. 또한 플라스틱 가공업체를 위해 윤곽 변화가 큰 경우에 스프루 인서트를 개발하였다. 이 스프루 인서트는 „바나나 형상“을 지녀 부품을 하부면에서 주입할 수 있기 때문에 스프루 자국을 숨기는 데 이상적이다. 명확하게 정의된 절취 에지 덕분에 스프루를 정확하게 부품에서 떼어낼 수 있다. Meusburger는 표면 품질에 신경을 썼기 때문에, 플라스틱 용융물이 저항을 받지 않고 시스템을 통과하여 흐른다. CAD 데이터는 디지털 카탈로그를 통해 쉽게 다운받을 수 있고, 새 스프루 인서트를 창고에서 즉시 납품할 수 있다.

표준 모델로 할 수 없는 작업은 전통적인 방법으로 다축 머시닝 센터를 이용하여 제작할 수 있다. Makino가 이에 적절한 시스템을 보유하고 있다. Makino에 의하면 공구 제조사, 모델 및 금형 제조사를 위한 새로운 D200Z가 있다(기사 제목 부분의 사진 참조). 이 시스템은 단일 콤포넌트 공구 또는 다중 콤포넌트 공구 제작을 위해 또는 플라스틱 가공용 전극 제작을 위해 설계된 5충 머시닝 센터이다. 솔리드 카바이드 공구와 조합하여 거울 표면도 구현할 수 있다. 최신 CNC Pro 6는 유사 시스템에 비해 D200Z의 생산성을 월등히 높이고 있다. 생산성 향상에도 불구하고 CSG(Collision SafeGuard)는 일반적인 안전 표준을 충족하고 있다. 이 시스템은 실시간으로 충돌을 피하고, 특히 5축 가공 시 실시되는 프로세스를 위해 중요한 요소이며, CSG는 기계의 실제 상태를 고려하였다.

Samag Group은 ‘Fit 2 Part’라는 슬로건 아래, 최신 MFZ 시리즈를 지난 3월에 출시하였다. 엄격하게 모듈 원리에 따라 제작된 이 시리즈는 사용자가 모두 융통성 있게 제조할 수 있다. Samag에 따르면 입증된 기능들은 그대로 두었다. 하지만 X, Y, Z축을 서로 독립적으로 수정할 수 있기 때문에, 복잡한 구성 요소에 대한 피니시 작업을 두 개의 스핀들을 통해 수행할 수 있다. 총 4개 크기의 MFZ 시스템은 경금속 고속 가공과 강 그리고 주조 공작물 절삭에도 사용할 수 있다. 모듈식 원리로 모두 합쳐서 74개의 서로 다른 MFZ 시스템을 구성할 수 있다.

플라스틱 부품을 최적화하는 특수 기계

오늘날 공구 콤포넌트는 레이저 빔을 이용하여 금속 분말 소재로 한층 한층 적층 제조된다. 이 기술을 이용하여 공구 캐비티 내에서 윤곽에 가까운 냉각 채널을 만들 수 있다.

GF Machining Solutions는 몰딩 엑스포 기계 부문에서 Agie Charmilles AM S 290 Tooling을 전시하였다. 이 시스템의 특별한 점은 3D 프린터 제조업체인 EOS와의 전략적 제휴를 통해 적층 가공을 이용한 플라스틱 사출 성형에서 열관리를 최적화한다. 이 파트너 쉽은 몰딩 엑스포 주최자가 보여주고자 하는 바이기도 하다. 논란이 되고 있는 새로운 제조 방식 3D 프린팅은 경쟁자가 아니다. 이는 공구와 금형 제작에 있어서 실질적인 원동력이 되고 있으며, 이를 잘 활용하면 기존의 실현 가능성의 한계를 넘어설 수 있다. 이를 위해 3R Macromagnum 척이 시스템이 통합되어 있다. GF의 설명에 의하면 이 척 시스템은 소프트웨어 지원 기준점 캘리브레이션과 조합하여 제작 플랫폼의 X/Y 레벨에 따라 부품을 포지셔닝할 수 있다. 특히 하이브리드 공작물 제조를 지원하는데, 통합된 이 척은 표준 팔레트(예, 하이브리드 부품용)와 조합하거나 표준 기준 요소가 있는 제작 플랫폼과 조합하여 사용할 수 있다. 따라서 적층 가공 프로세스를 생산 중에 업스트림 및 다운스트립으로 통합하는 능력이 훨씬 증대된다. 이 하이브리드 몰드 인서트는 간단한 섹션과 복잡한 섹션을 특징으로 하는 부품을 위해 경제적인 솔루션으로 간주된다. 하이브리드 부품은 재료와 크기에 따라 적층 가공된 부품을 기존 방식으로 제작한 베이스 위에서 바로 제조하거나 별도 가공 후 두 부품을 조립하는 방법으로 제작할 수 있다. GF는 AM S 290 Tooling으로 사출 성형 공구에서 윤곽에 가깝게 연장되는 냉각 채널 및 가열 채널이 있는 몰드 인서트에 집중한다.

적층 가공의 작은 메카

공구 제작, 모델 제작, 금형 제작에서 전통적인 가치 체인을 적층 가공 세계와 연결 요소로 확장하는 방법을 알고자 하는 사람은 MEX 박람회 Rapid. Area에서 해답을 구할 수 있다. 에어푸르트에서 온 Rapid. Tech는 이번 특별쇼에 포함된 탄탄한 주제 영역들이 모델 제작과 공구 및 금형 제작을 위한 적층 가공을 보여주는 강연 프로그램을 제공하였다.