마이크로미터의 정확도를 찾기 위해

Mikromat은 정밀 기계를 제작한다. 모듈로 이루어지며 제각각 다른 개별 부품이다. 이것은 PTC의 CAD 시스템 Creo와 Inneo의 지원으로 신속하게 설계하기 위함이다.

랄프 슈텍(Ralf Steck): 자유 기고가

핵심 내용

  • Mikromat은 대형 갠트리 머신 설계를 위해 CAD 소프트웨어 Creo를 사용한다. 이 소프트웨어는 전체 제품 개발 과정을 지원한다.
  • Windchill은 PLM 시스템으로서 CAD 모델의 파일링 및 버전 관리를 지원하고, 이를 다른 영역에서도 사용할 수 있다.
  • Mikromat은 Inneo와 함께 시뮬레이션 통합과 PLM과 ERP의 연결을 검토하고 있다.

Mikromat 공장 로비에는 클립과 머리카락의 지름을 1μm 단위로 비교한 포스터가 걸려 있다. 이 포스터는 이 회사의 중심 주제인 1μm의 정확도를 잡고자 하는 열망, 그것도 이동 거리와 갠트리 너비가 수 미터인 대형 기계에서 1μm의 정확도를 놓치지 않겠다는 의지가 담겨 있다.

독일 동부 드레스덴에 있는 Mikromat GmbH의 역사는 창업주인 헤어만 그로스만이 모자 제조용 기계와 게이지 제조를 위한 기계 공장을 설립한 1863년에 시작되었다. 이 공장의 생산 프로그램은 컬럼 선반과 연마 기계, 드릴링 및 밀링 기계를 포함하고 있으며, 당시에도 게이지 제조에서 최소 공차와 높은 정확도에 중점을 두었다. 기계 엔지니어링에서 오랜 공학 규칙에 의하면 게이지와 같은 측정 장비는 실제로 측정하고자 하는 치수 보다 10제곱은 더 정확해야 한다고 한다.

지그 보링 머신에서 개발된 정밀 갠트리 머신

Mikromat 드레스덴 공장은 Feinstmaschinenwerke Dresden과 Hille Werke 그리고 1914년에 설립된 Dresden의 연삭 기계 공장의 합병으로 1959년에 탄생하였다. 지그 보링 머신 외에도 생산 프로그램에는 연삭 및 터닝 머신도 포함되었다. 1990년까지 Mikromat은 매년 500대의 지그 보링 머신이 생산되었으며, 1996년 2차원 지그 보링 머신에서 완전한 고정밀 5면 가공을 위한 최초의 정밀 포털 머신을 개발하였다.

현재 Mikromat은 테이블 크기가 최대 3,800 × 8,000 mm, 모듈식 시스템의 5개 축이 있는 밀링 센터와 까다로운 회전 프로파일을 위한 회전 성형기 그리고 나사 연삭기를 개발 생산하고 있다. Mikromat은 고객을 위해 제조하는 계약 제조는 자체 기계를 위한 테스트 센터 역할도 한다. Mikromat는 프라이베르크 공장에서 성형 모래를 이용한 밀링을 사용한다. 이러한 방식으로 사전에 포지티브 모델을 만들지 않고, 모래 주조 주형을 직접 생산하고 있으며 완성된 주조 부품은 단 4-5주 이내에 고객에게 납품하고 있다.

회사 전체적으로 Windchill을 사용하기로 계획하다

또한 Mikromat은 토폴로지 최적화와 같은 설계 노하우를 고객에게 제공한다. 설계 부서는 수년 동안 Creo와 Windchill을 사용하여 설계 데이터를 생성하고 관리해 왔다. Windchill PLM 시스템은 처음에 CAD 모델의 데이터베이스 기반 스토리지와 버전 관리를 도입하고, 설계에 대한 병렬 작업을 용이하게 하기 위해 구입했다. Windchill 기능은 설계자가 자료를 저장할 경우 서로의 작업을 덮어쓰는 것을 방지한다. “Mikromat은 회사 전체에 Windchill 사용을 확대하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. Windchill은 판매와 구매 그리고 조립 영역에 적용되고 있으며, CAD 모델을 활용할 수 있는 모든 분야에 적용됩니다.”(수석 디자이너 우베 핼링)

PTC에서 제공하는 Thingworx도 부서 간의 의사소통을 개선하기 위해 사용하고 있다. “조립 중에 모델을 시각화할 수 있습니다. 한편으로, 조립자가 코멘트를 첨부하여 개선 사항을 제안하면, 설계자는 이를 확인하고 CAD 시스템에서 빠르게 적응할 수 있습니다.”(우베 핼링)

원칙적으로 Mikromat 설계자는 모듈식 시스템을 사용하지만, 그럼에도 불구하고 매년 드레스덴 공장을 떠나는 약 10대의 기계는 제각각 다른 개별 기계이다. “각각의 기계는 고객마다 다른 어떤 고유한 특성을 가지고 있습니다. 공급업체 부품도 달라지므로 매번 어셈블리를 변경해야 합니다.”(우베 핼링)

Creo의 파라메트릭 모델은 생산용 데이터를 최단 시간에 사용할 수 있는 장점이 있다.

Creo를 이용하여 빠르게 제조 가능한 모델을 생성한다

“Creo의 주요 장점은 전체 제품 개발을 포괄한다는 것입니다. 제안 단계에서 첫 번째 스케치와 모델을 만들고, 판매용 레이아웃을 도출하여, 주문이 접수되면 이러한 도면과 어셈블리에서 전체 구성을 만들어 완성합니다. 여기에서 장점은 파라메트릭 모델입니다. 모듈식 시스템으로 이전에 검증된 것을 기반으로 구성하고, 변경 사항과 혁신을 통합할 수 있습니다. 이를 통해 최단 시간에 기계 생산을 위한 데이터를 제공할 수 있습니다.”(한스 울리히 크라우제, Mikromat 설계 엔지니어)

“우리는 수년 동안 Inneo와 협력해 왔으며, 지금도 좋은 협력 관계를 유지하고 있습니다.”(우베 핼링) Mikromat 설계자들은 개발 프로세스에서 시뮬레이션을 통합할 수 있는 방법을 Inneo와 함께 연구하고 있다. Dresden Creo Simulation과 Ansys가 테스트를 진행 중이다. 첫 번째 단계에서 시뮬레이션 시스템이 설계 과정에 통합되고 두 번째 단계에서 토폴로지 최적화를 포함하여 복잡한 주제가 구현된다.

추가 도구는 성장을 지원하기 위한 것이다

이 갠트리 머신은 큰 규모에도 불구하고 높은 정밀도를 유지한다. 이를 지원하는 해당 소프트웨어가 설계를 지원한다.

“현재 작업 중인 또 다른 주제는 Windchill과 ERP 간의 연결입니다. 우리는 Creo에서 대규모 어셈블리를 처리하기 위한 전략에 대해 Inneo와 협력하고 있습니다. 특히 전체 레이아웃 작업에서 하드웨어와 소프트웨어가 한계에 도달했습니다.”(우베 핼링) 현재 Inneo는 Creo 버전으로의 향후 전환에도 참여하고 있다. “업그레이드 시에 새로운 버전을 활용하기를 원하고 있으며, Inneo는 이러한 새로운 기능을 효율적으로 사용할 수 있는 방법을 제시하였습니다.”(한스 울리히 크라우제) Mikromat은 Inneo가 라이프치히 사무실에서 운영하는 연례 ‘테크 데이’를 이용한다.

“우리는 정밀 기계를 제작하는 과정에서 μm 수준의 정확도를 추구하기 때문에 이를 지원하는 소프트웨어가 필요합니다. Creo와 Windchill을 통해 효율적이고 안전하게 설계하는 데 도움이 되는 개발 환경을 확보하는 동시에 Windchill 및 Ansys와 같이 계속 성장할 수 있는 기회를 제공합니다. Inneo는 수년 동안 이 분야에서 든든한 파트너입니다.”(우베 핼링)

성장 궤도에 오른 Mikromat

Mikromat은 2005년 회사를 인수한 공학박사 토마스 바르나취와 공학박사 호르스트 헤름스도르프가 이끌고 있다. 이 기간 동안 회사는 성공적으로 발전했으며, 매출을 450만 유로에서 현재 2,000만 유로(원화로 265억 원)로 늘릴 수 있었다. 총 150명의 직원이 드레스덴과 프라이베르크 공장에서 일하고 있다.