핫러너 기술에 사용되는 정밀 밀링

5축 CNC 고정밀 머시닝센터로 고정밀 사출 성형 노즐과 핫러너 분배시스템을 경제적으로 생산할 수 있다.

에드가 그룬들러(Edgar Grundler): 프리랜서 저널리스트

뜨거운 것이 좋지만, 반드시 뜨거운 것이 좋은 것은 아니다. 제어되는 핫 러너 기술에 관한 말이다. 사출성형을 통한 플라스틱 가공에서 핫 러너 기술로 30여 년 이상 주목 받아온 중소기업 Günther Heisskanaltechnik GmbH의 성공 스토리는 다음과 같은 공통분모로 집약될 수 있다.
1983년 헤르베르트 귄터가 설립된 Günther Heisskanaltechnik는 처음에 사출성형노즐을 개발하고 제작하였으며, 오래지 않아 전체 핫러너시스템을 선보였다. 이 시스템으로 플라스틱 가공에 큰 변혁이 일어났으며, 위치가 정밀한 온도 가이드와 적절히 설계된 사출성형 공구를 이용하여 정밀 플라스틱 부품을 제작할 수 있었다. 사출성형에서 발생하는 열과 유입되는 열을 빠른 냉각을 통해 택트타임과 사이클타임을 줄일 수 있었고, 수익성이 눈에 띄게 좋아졌다. 플라스틱 가공산업은 핫 러너 기술로 크게 발전하였으며, Günther Heisskanaltechnik이 오늘날까지 성장하는 데에 큰 밑거름이 되었다.

작은 창고에서 국제적인 기업이 되기까지
Günther Heisskanaltechnik은 작은 창고에서 시작하여, 핫러너시스템 230 볼트(1990), 23 볼트시스템(1995), 핫 러너시스템을 위한 Cadhoc-3D 컨피규레이터(2006), 박판 가열장치 등 250명의 직원을 거느린 국제적인 기업으로 성장하였다. 프랑켄베르크 에더에 위치한 본사에는 현재 220여 명의 직원들이 개발, 제작, 물류, 서비스 및 관리 분야에서 근무하고 있으며, 오스트리아, 프랑스, 이탈리아, 중국, 미국의 30여 지사에서 판매와 서비스를 제공하고 있다.

개발, 생산, 서비스를 아우르는 핫 러너 노하우

Günther Heisskanaltechnik의 밀링 프로그래머인 슈테판 하일렉이 43개 추가 공구를 위한 공구매거진 ZM 43(뒤 우측)을 장착된 5축 CNC 고성능 머시닝센터 C 22 U를 운전하고 있다.

현재까지 약 380,000개의 사출성형노즐을 제작하였으며, 사출성형 노즐분야 70%, 분배 시스템 30%를 차지하고 있다. 대표인 지그리드 좀머는 사업 초기 설계 스테이션과 제작라인에서 일했으며 경영진으로서 Günther Heisskanaltechnik의 발전과 분리할 수 없을 만큼 연결되어 있다. 그는 다음과 같은 경영철학을 표명하였다. „당사는 개발, 생산, 서비스를 아우르는 30년 이상된 핫러너 노하우를 가지고 있습니다. 우리는 처음부터 최고의 품질에 가치를 두었고 몇 가지 조달부품을 제외하고는 당사의 생산능력으로 컴포넌트와 시스템을 직접 생산하고 있습니다. Blue-Flow 노즐의 제작과 조립은 클린룸에서 이루어집니다. 테스트와 샘플 제작을 위해 자체 사출성형부서도 갖추고 있습니다. 각 노즐과 각 분배시스템에는 고유번호가 부여되어 언제든지 모든 생산단계와 서비스 계에서 추적이 가능합니다. 우리는 연간 18,000 ~ 20,000개의 노즐과 2500개 이상의 분배시스템을 제작합니다.“
이 회사는 130명의 전문가와 현대식 기계를 갖추고 있다. 약 35%까지는 표준 제품에 대한 주문제작이고 65% 정도는 특수제작이기 때문에, 개별생산에서 유연한 변형 생산이 적합하며, 이러한 생산구조는 자격을 갖춘 전문인력과 최대로 활용 가능한 기계류로만 보장할 수 있다. 이러한 사정이으로 다층적으로 사용되는 35개 CNC 공작기계 중에 7개가 Maschinenfabrik Berthold Hermle AG의 밀링/CNC 머시닝센터인 이유이다.

Hermle의 기계로 새로운 도전 과제를 극복하다
Günther Heisskanaltechnik는 1990년에 보조장비로 4축 가공을 했던 Hermle의 UWF 851 Universal 공구 밀링기계로 작업하기 시작하였다. „90년대 중반에 특수한 가공에 관한 문제가 있었습니다.“ 가용성과 서비스, 긍정적인 경험으로 인해 2000년에 또 다시 Hermle사로 결정하고 4축 가공과 5축 가공을 위해 C 600 U를 구매하였습니다. 그 당시 멀티노즐의 새로운 과제가 있었고, 이 문제를 C 시리즈의 혁신적인 키네마틱스 컨셉트로 해결할 수 있었습니다.“(하르트무트 나겔, 생산 책임자). 이후 몇 년간 급격하게 성장하면서 추가로 5축 CNC 고성능 머시닝 센터 6대를 C 40 U (2 ×), C 30 U, C 40 UP (팔레트 체인저 포함), C 42 U를 구매하였고, 최근에 다시 C 22 U를 설치하였다. 이로써 밀링 가공을 통해 노즐, 플레이트, 분배 시스템과 같은 핫 러너시스템 컴포넌트의 거의 전체 스펙트럼을 Hermle-BAZ로 커버하였다. BAZ의 치수는 콤팩트하지만 X, Y, Z 축(공구의 세 축)의 넉넉한 이동 경로 / 작업 영역과 완전히 자유로운 C 축과 A 축(공작물의 두 축)에 내장된 NC 선회 로터리 테이블 덕분에 딥 홀 드릴링을 위해 공구를 이상적으로 해결할 수 있었다. 이전에는 보다 작은 분배 시스템은 적어도 두 개의 클램핑으로 먼저 전반적으로 가공한 다음 특수 딥 홀 드릴링 머신에서 재가공해야 했지만, 현재 같은 작업을 한 번의 클램핑으로 전체가공이 이루어지고, 번거로운 딥 홀 드릴링은 많이 줄어들었다.

노즐 팁의 고정밀 마무리 가공

Hermle-BAZ 5축 기술로 가공한 딥 홀 드릴링을 포함하여 완전히 가공한 공구 플레이트 예시

노즐 생산은 5축 CNC 고성능 머시닝 센터 C 22 U덕분에 우수한 결과와 생산성 증대를 기록하였다. „높은 정확도와 한 번의 클램핑으로 5축/5면 동시 머시닝으로 노즐 팁을 고정밀 가공할 수 있습니다. 이전에는 부분장치를 이용하여 전체면을 밀링한 후 수동작업으로 마무리를 해야 했는데, 지금은 노즐을 클램핑하면 조립할 수 있도록 바로 가공되어 나옵니다. 우리는 모든 노즐과 기타 구성품을 한 번의 클램핑으로 완성하기 위해, BAZ C 22 U에 43개 공구매거진(ZM 43)을 추가로 장착하였습니다. 또 직경 320mm NC 선회 로터리 테이블, 80 bar의 고압 냉각수 시스템(IKZ), 최대 18,000min-1에 대한 스핀들드라이브, 공구 파손 모니터링과 측정 센서를 장착할 수도 있습니다.“ (CNC 밀링 매니저, 위르겐 골데)
Günther Heisskanaltechnik GmbH의 제작과정에서 35%는 표준 컴포넌트의 주문생산이고 65%는 특수 구성품 제작이다. 생산개수는 1개에서 수백 개 사이에서 조정되어 Hermle-BAZ를 필요에 따라 상호교환 방식으로 유연하게 사용한다. 재연 가능한 정확도, 접근성, 운전, 프로그래밍, 가용성, 품질, 특히 서비스 측면에서 차별화되어 Hermle 머시닝센터가 Günther Heisskanaltechnik에 자리잡게 되었다. 하르트무트 나겔은 Hermle의 성능에 높은 만족감을 표시하며 다음과 같이 설명하였다. „BAZ의 신뢰성에 아무런 걱정을 하지 않습니다. 모든 것이 계획에 의해 잘 진행되고 관련자들이 모두 만족하고 있습니다. 기계에 대해 어떤 불만도 들리지 않습니다. 정말 좋은 일입니다!“