무결점 생산을 위한 Kistler 센서

오늘날 사출 성형에서는 공정을 세부적으로 제어하기 위해 기계에 많은 센서를 내장하고 있다. 그뿐만 아니라 공구와 금형에도 첨단 기술이 내장되어 있다. 이곳에서도 독일 기술이 중국의 마이크로미터 수준의 정밀도를 보장한다.

수잔네그래저비에리(Suzanne GräserBieri): Kistler Group 마케팅 책임자

핵심 내용

  • 최근 중국은 서양과의 기술 격차를 많이 단축하였다. 이는 사출 금형에도 적용되고 있다.
  • TSP Precision Tooling은 복잡한 사출 성형 Tool을 제작하고 품질과 생산성이 높은 플라스틱 부품을 제조한다.
  • TSP는 무결점 생산을 지향하고 있다. 복잡한 Tool에는 품질 모니터링을 위한 많은 센서가 필요하다. 이러한 목표에 Kistler가 지원한다.

중국이 지난 수십 년간 전례 없는 성장을 보인 것은 누구나 아는 사실이며, 일부 분야에서는 이미 서구 국가를 능가하는 부문도 없지 않다. 중국은 특히 기계 공학과 산업 생산 측면에서 유럽과 해외의 성공적인 롤 모델에 지속적으로 방향을 맞추고 있다. 이는 상하이의 TSP 정밀 공구에도 적용되고 있다. TSP는 기술적 성숙도와 다양한 정밀 가공, 제조 방법을 갖춘 EU TÜV 1699에 따라 인증된 사출 성형 Tool을 제공하는 몇 안 되는 중국 업체 가운데 하나이다.

캐비티, 이젝터, Kistler 센서가 있는 TSP 사출 금형의 플레이트쪽 금형 단면

높은 요구 사항을 충족하는 센서

TSP는 금형 설계와 개발 그리고 생산 분야에서 포괄적인 포트폴리오를 제공하여, 특히 자동차와 전자 산업에서 전 세계적으로 인정을 받고 고객의 신뢰를 얻었다. 이 업체는 다양한 고품질 사출 금형과 고정밀 성형 부품 생산을 통해 전 세계 고객과 장기적인 비즈니스 관계를 유지하고 있다. 공구 제작 및 사출 성형 분야의 선도 기업 가운데 하나인 TSP는 제조 정밀도에 대한 품질 보증에 전념하여 고객 경쟁력을 확보하고 있다. 하지만 이는 사출 금형과 성형 부품이 마이크로미터 단위의 정확도와 고객의 높은 요건을 충족하는 경우에만 유효하다.

TSP의 금형 테스트 감독자인 후앙지후아는 다음과 같이 설명한다.“우리는 세계 최고의 접합 기술 제조업체의 공급 업체로서 요건이 매우 까다로운 사출 금형을 주문받고 있습니다. 고객의 3D 모델과 사양을 기반으로 해당 양식을 구성합니다. 이후 사출 성형 부품에 결함이 없는지 확인하는 방법으로 테스트 생산이 이어집니다.”

TSP의 사출 성형 생산 과정에서 Kistler의 캐비티 압력 센서와 공정 모니터링 시스템은 중요한 역할을 하고 있다. 후앙지후아는 2012년부터 Kistler와 협력해 왔다. 따라서 센서의 기능과 특성에 익숙하고 다양한 사출 성형 도구에 독립적으로 통합할 수 있었다. “캐비티 압력 센서는 넓은 측정 범위와 신뢰성으로 까다로운 요건을 잘 충족합니다.”(후앙지후아). 캐비티 압력 센서는 사출 성형 도구 설계 프로세스의 품질관리뿐만 아니라 생산에도 적용된다. 생산 과정에서 24시간 내내 생산을 모니터링하고 결과 데이터를 기록한다. 후앙지후아에 따르면 이로 인해 원격 제어 실시간 모니터링과 생산 데이터에 대한 포괄적이고 추적 가능한 방식으로 기록 작업을 통합할 수 있었다고 한다.

TSP가 제조하는 사출 성형 도구는 마이크로 미터 수준까지 정확한 플라스틱 부품을 의미한다. Kistler 제품은 품질 보증을 지원한다.

사출에서 보압으로 최적의 절환

사출 성형의 특징적인 문제는 불완전하게 채워진 부품, 이른바 ‘미성형(short shot)’이다. Kistler의 Comoneo 공정 모니터링 시스템을 사용하면 이러한 문제를 미리 예방할 수 있다. “우리는 사출 금형 테스트 곡선과 DoE 테스트(실험 설계)를 사용하여 재료 부족의 임계점을 결정합니다.”(후앙 후아) 이후 임계점의 곡선 압력에 따라 언더 필 곡선의 압력 값을 설정한다. 동시에 언더필된 성형 부품은 거부된다. “그리고 디지털 신호를 통해 이런 부분을 확인합니다.”(후앙지후아)

사출 성형기의 사출량 편차와 변동은 사출에서 보압 단계로 최적의 절환을 하는 자동 절환 기능 Comoneoswitch를 사용하여 보정할 수 있다. 전체 성형 공정은 캐비티의 체적 충진이 달성되는 최적의 절환 지점(사출에서 보압으로의 절환)을 인식하여 사전 시리즈 생산 중에 개선할 수 있다. “우리는 이러한 방식으로 비교적 적은 노력으로 높은 공정 안정성을 달성합니다. 따라서 계획된 대량 생산과 관련된 요건은 확실하게 충족할 수 있습니다. Comoneo 시스템에서 캐비티 압력 곡선의 중첩과 캐비티 압력에 대한 추세 다이어그램에 표시된 불일치로 인해 작업이 훨씬 쉬워집니다.”(후앙지후아)

TSP가 사용중인 공정 모니터링Comoneo는 결함이 없는 사출 성형 부품만을TSP의 생산 라인에서 내보낸다.

공구 교체 후 빠르게 양품 생산

TSP에 유용한 또 다른 Comoneo 기능은 Comoneorecover 재시작 마법사이다. 사출 금형을 한 기계에서 다른 기계로 변경한 후 매개 변수가 변경되어 성형 부품의 기계 제어 경화 프로세스에 편차가 생긴다.“ 캐비티 압력에 대해 이전에 저장한 참조 곡선을 사용하면 원하는 결과를 신속하게 복구할 수 있습니다.” Comoneorecover 기능은 사출 속도, 보압 시간, 냉각 시간을 미세 조정하는 데 사용한다. “공정 복구 중에 가능한 한 참조 곡선에 가까워지거나 이상적으로는 일치하도록 주의해야 합니다.”(후앙 후아)

이를 통해 사출 금형을 변경한 후 생산된 성형 부품의 크기와 모양이 이전에 생산된 부품과 대체로 일치한다. “대량 생산에 적합한 표준 프로세스를 구축하는 방법입니다. 이러한 방식으로 편차가 지정된 범위 내에 있는지 확인하여 오류 발생을 최소화합니다.”(후앙지후아). 또한 Comoneo를 통한 공정 모니터링을 통해 공차 간격을 벗어난 플라스틱 부품을 분류할 수 있다. 컨베이어 벨트에 들어가 최종적으로 배송을 위해 상자에 들어가는 모든 제품은 무결점 요건을 충족한다.

이에 따라 Kistler 제품에 대한 만족도가 매우 높다. 이는 솔루션과 서비스뿐만 아니라 전체적인 협력에도 적용된다.“협력이 시작된 이래 모든 문제에서 Kistler 엔지니어의 적극적인 지원을 신뢰할 수 있었습니다. Kistler 전문가들은 지금까지 많은 기술적 문제를 해결하였으며 특히 우수한 엔지니어 교육에도 기여했습니다.”(후앙지후아)