생산성 혁신을 가능케 하는 Mapal 커터

마르코 쉴켄은 2015년에 인수한 튀링엔의 공구 제조사를 6년 만에 완전히 탈바꿈시켰다. 이 과정에서 Mapal이 생산 프로세스 최적화에 중요한 역할을 하였다.

토비아스 짐머만(Tobias Zimmermann): Mapal Dr. Kress KF 기업 커뮤니케이션 부서 매니저

감수: 마팔하이테코

핵심 내용

  • 2015년 공구 및 금형 제조업체인 Schülken Form GmbH는 인수 이후 많은 일이 있었다.
  • 자동차 산업에 대한 의존성에서 탈피했으며, 모든 것을 재구성하고 전체 프로세스 체인을 최적화하였다.
  • 또한 Mapal을 통해 생산 라인을 보다 유연하게 설계하였다.

Ralf Grübel Werkzeugbau GmbH는 사명이 바뀌기 전 3대가 운영해온 회사로, 최근에 쉴켄이 이 회사를 승계하였으며, 자연스럽게 Schülken Form GmbH가 재탄생하였다. 예전 Ralf Grübel Werkzeugbau GmbH 시절에는 자사 제품의 90% 이상을 자동차 산업에 공급했었지만, 마르코 쉴켄이 경영을 맡으면서, 자동차 산업 부문 점유율이 25% 미만으로 줄였다. 오늘날 Schülken Form GmbH는 의료 기술 및 포장 산업 기업들과도 주요 사업을 진행하고 있다. Schülken Form GmbH는 의료 분야에서 피펫 및 혈액 란셋을 위한 사출 성형 도구에 강점을 보이고 있다.

Schülken Form은 고속 공구를 사용하여 최대 128개 캐비티 가공이 가능하고, 공구 및 금형 제작의 절대적인 하이엔드 영역에서 활동하고 있다. 지난 몇 년 동안 Schülken Form은 수출 점유율을 60% 이상으로 늘렸다. 또한 새로운 시장에 진출하는 것 외에도 철저한 내부 구조조정을 진행하였다. “사내 거의 모든 기계와 프로세스에 많은 투자를 했습니다.”(마르코 쉴켄) 생산 관리자인 마르쿠스 포크트는 처음부터 구조조정 과정에 참여했으며, 성과를 더욱 향상시키기 위해 끊임없이 고민하였다. “무엇을 변경하고 개선하는 데 사용할 수 있는지 지속적으로 살펴봤습니다.”(마르쿠스 포크트)

전체 프로세스 체인을 수정하였다

Schülken Form GmbH는 Ralf Grübel Werkzeugbau GmbH 시절부터 장비에 많은 투자를 하였고, 밀링에는 Hermle의 머시닝 센터만 사용하였다. 하지만 Hermle의 머시닝 센터를 여전히 수작업 모드로 진행하여 비효율적이었고, 직원들은 장비에서 직접 프로그램을 만들어야 했다. 포크트는 이 점에서 개선이 시급하다고 생각했다. “밀링 공구에 접근하기 전에 전체 프로세스 체인을 수정했습니다. 우리는 프로그래밍 워크스테이션을 설정하고 전체 생산을 새로운 시스템으로 전환했습니다.” 다음 단계는 관련 부품을 가공하는 핵심 문제를 안고 있었다. “공구 엔지니어링에서 고전적인 방법은 사전 밀링과 열처리, 후속 연삭과 싱커 EDM입니다.”(마르쿠스 포크트)

마르코 쉴켄은 생산 부하에 따라 생산을 보다 유연하게 처리할 수 있도록 하드 밀링을 추가했다. 부품은 여전히 Hermle의 머시닝 센터에서 기존의 방법으로 제조하였다. 특히 신속하게 작업을 진행해야 하는 경우, 열처리 직후 밀링을 시작하는 것이 큰 문제가 되지 않았다. “현재는 수많은 가공을 개별 부서의 작업량에 따라 선택할 수 있습니다.”(마르쿠스 포크트)

이것이 최적화의 끝이 아니었다. Schülken Form이 고이송 황삭을 위한 새로운 밀링 공구를 찾고 있었다. 이때는 Mapal이 공구 및 금형 제작 시장에 진입하기 시작할 시기였다. Schülken Form과 마찬가지로 Mapal도 새로운 분야를 추가하여 자동차 엔지니어링에 대한 의존도를 줄이는 것을 목표로 삼았다. Mapal은 자동차 외에도 주로 항공 우주, 공구 및 금형 제작, 일반 기계 엔지니어링에 중점을 두었다.

전통적인 공구 엔지니어링의 변화

자동차 산업과 비교하면 공구 및 금형 제작의 요건은 완전히 다르다고 할 수 있다. 공구와 금형 제작에서는 표준 공구로 가공해야 하는 개별 피스 또는 소량 생산이 주를 이룬다. Schülken Form에서 이미 명확하게 확인할 수 있는 고전적인 공구 제작에도 변화가 생겼다.

“산업용 공구의 트렌드를 설명하면, 과거에는 양질의 부품이 나오는 것에 주의를 기울였다면, 현재는 가공 시간을 중요하게 봅니다.”(마르쿠스 포크트) 디지털화와 자동화가 공구 및 금형 제작 분야에도 적용되었다. 마르쿠스 포크트는 각 부서의 모든 부품 생산을 특정 시간으로 미리 계획하였다. 시간이 초 단위가 아니라 분 단위로 차이가 난다. 지정된 시간을 달성하기 위해 공정 신뢰성이 점점 중요해지고 가공할 재료는 점점 까다로워지고 있다. 오늘날에는 크롬 함량이 13%인 스테인리스강이 일반적이며, 이로 인해 공구 마모가 증가하고 있다. 새로운 분말 야금 강의 인성도 문제가 되고 있다.

비교를 해보면 결과가 명확해진다

처음 마르코 쉴켄이 Optimill-3D-HF-Hardened를 사용하여 가공 테스트했을 때 기준이 매우 높았다. 고이송 밀링 커터는 초경 소재의 특수 렌즈 헤드 형상으로 제작되어 황삭뿐만 아니라 최대 68HRC 경도의 평면 고광택 정삭에도 적합했다. 이는 마르쿠스 포크트의 요건을 충족한 것이다. “특수 가공을 위한 특수 공구는 적합하지 않습니다. 나는 항상 여러 영역을 지원할 수 있는 도구를 선택합니다.”

이 솔리드 초경 고이송 밀링 커터를 사용한 이후, 이전에 사용하던 다른 공구는 Mapal 황삭 공구로 대체되었고, Mapal 밀링 커터는 Schülken의 표준 공구 목록으로 자리 잡았다. 마르쿠스 포크트는 이 공구의 종류를 300가지 유형으로 한정하였으며, 이 공구들이 모든 가공 요건을 충족한다고 설명하였다. “우리는 관련 애플리케이션에 Mapal 밀링 커터 이외의 다른 공구를 사용하지 않습니다.”

생산과 관련한 요구 사항이 다양함에도 불구하고, Schülken Form은 300가지 유형으로 한정한 표준화된 공구 목록으로 모든 가공 작업을 커버하려 한다.

이는 Schülken이 비교 테스트를 거친 Optimill-HardenedFinish 정삭 밀링 커터에도 적용되었다. 이 커터는 최대 HRC68인 소재 표면을 한 번의 커팅에서 최대 3 x D 인피드로 정삭할 수 있다. 마르쿠스 포크트는 이 정삭 공구로 작업하면서 놀라는 동료의 모습을 언급하기도 했다. 열처리된 고합금 공구강 1.2083을 정삭할 때 이 밀링 커터의 표면과 긴 수명이 깊은 인상을 남겼다. 이 공구를 사용하여 끼워 맞춤을 위한 작은 포켓을 밀링 가공을 한다. Schülken은 2개의 솔리드 초경 밀링 커터 이후, 현재 인서트 교환이 가능한 고이송 밀링 커터 Mapal Neomill-4-Hifeed 90을 테스트하였다. 이 커터의 포지티브 절삭날은 부드러운 절삭을 가능하게 한다.

슬라이드 황삭을 처음 시도한 후 전무 이사인 마르코 쉴켄(왼쪽)과 생산 관리자인 마르쿠스 포크트가 테스트한 고이송 밀링 커터 Neomill-4-Hifeed 90을 검사하고 있다.

또한 Schülken은 Mapal과의 긴밀한 협력을 통해, 지금까지 문제가 되었던 작업, 즉 횡 방향 단속 구멍이 있는 열처리강에 딥홀 드릴링 작업을 실행한다. Schülken은 고경도 재료로 금형 인서트를 제작하는 데 있어서 마지막 한계를 극복하였다. Schülken은 가공 단계 몇 개를 생략하여 금형 인서트 가공 시간을 2주로 단축했다. 이 드릴 커터는 Mapal의 고객 지향적인 공구 개발의 좋은 예로 남아있다.

이 드릴은 직경 8mm에 20 D의 길이를 가지며, 몇 가지 특별한 기능을 지니고 있다. 드릴이 비틀리지 않도록 지지하고 공구를 매우 안정적으로 만드는 특수 모양의 플루트가 있다. 플루트의 고유한 모양 형상이 칩 배출을 원활하게 한다. 피라미드 형태의 선단부는 단속 구멍 가공 후 드릴링 시 안정적인 작업을 돕는다. 이 공구는 4개의 가이드 챔퍼로 지지되며 횡방향 구멍을 지날 때 흔들림을 잡아주는 역할을 한다. 유일한 단점이라면 이 드릴이 현재 여전히 특수 공구로 남아 있다는 것인데, 해당 수요가 많아지면 표준 범위에 추가하는 것을 고려하고 있다.

완성된 사출 성형 금형

Schülken은 공작물 가공 시에 성능만을 요구하는 것이 아니다. “우리는 공구 납품업체를 선정할 경우, 공구를 빠른 납기로 대응하는 것을 중요하게 생각합니다. 그리고 문제가 발생한 경우, 이를 처리할 수 있는 담당자도 있어야 합니다.” 해당 담당자는 Mapal의 공구 및 금형 제작을 관리하는 제품 전문가 펠릭스 벤들러이다. 그는 특히 새로운 공구를 테스트할 경우, 고객의 현장에 있어야 한다고 생각한다. “공작물 가공 시 어떤 현상이 발생하는지 듣고 싶습니다. 현장 목소리에서 많은 것을 알아낼 수 있습니다. 가공 결과를 보고 느끼면, 공구 기능을 개선하기 위해 무엇을 변경해야 하는지 알 수 있습니다.”

Mapal의 물류 시스템은 표준 공구가 신속하게 공급되는 것을 보장한다. 공구 및 금형 카탈로그에 있는 약 6,500개 항목의 대부분은 24시간 이내에 공급할 수 있다. 약간 특수한 치수는 5일 이내에 배송할 수 있다. 복잡한 사출 성형 공구를 제조하기에 허용되는 시간이 점점 짧아지는 이 상황을 Schülken Form은 잘 대응하고 있다.