Okuma, 프로세스 시뮬레이션으로 생산 시간 줄이기

생산 과정에 점점 복잡해지고 있지만, 3D 모델을 이용하면 가공 프로세스를 안전하고 효율적으로 생성하고 생산 시간을 줄일 수 있다. Okuma 3D Virtual Monitor의 디지털 트윈으로 가공 프로세스를 사전에 시뮬레이션하여 시간과 자재가 절감할 수 있다.

위르겐 클래저(Jürgen Kläser): Okuma Europe GmbH FA/IT 시니어 매니저 및 OSP 제품 매니저

핵심 내용

  • Okuma의 개별 디지털 트윈은 일본에서 직접 설계되었으며, 이를 통해 가공 셋업이 훨씬 수월해졌다.
  • 3DVM(3D Virtual Monitor)을 통해 제조 프로세스의 3D 시뮬레이션과 충돌 테스트가 가능하다. 이를 통해 진행 과정이 오류 없이 가속화할 수 있다.
  • 3DVM에서 다양한 CAM 시스템으로 구성된 NC 프로그램이나 기계에서 프로그래밍한 프로그램을 시뮬레이션할 수 있다.

생산 과정이 복잡해지고 요건도 갈수록 까다로워지면서 디지털화와 프로세스 시뮬레이션이 점점 중요해지고 있다. Okuma는 기존 생산공정에 실제 공작물을 이용한 가공 프로세스에 디지털 트윈을 이용한다. 이는 3D CAD 데이터와 CNC 컨트롤 그리고 모든 소프트웨어 기능을 포함한 디지털 복제품으로, Okuma 3DVM(3D Virtural Monitors)에서 제조 프로세스를 3차원 시뮬레이션이 가능하다. 이를 통해 프로그래밍 오류를 조기에 감지하고 수정할 수 있으며 작동 안전이 높아지고 자재와 시간이 절감할 수 있다.

초기의 생산공정은 이전 절차와 유사하다. 먼저 CAD/CAM 시스템 내에서 도면을 작성한다. 이후 필요한 기계와 공구, 클램프 장치, 그리고 공구 홀더 등을 선택하고, 필요한 클램프 장치와 공구의 3D 데이터는 제조업체의 웹사이트에서 다운로드하면 된다. Okuma Tool Model Maker를 통해 공구 데이터베이스에서 가져오고 부품은 STL 파일로 업로드한다. 다음 단계에서는 영점과 위치가 결정된다.

가공 프로세스를 오류 없이 진행하기 위해 3DVM의 프로그램 시뮬레이션이 필요하다.

데이터 베이스와 자동화가 시간을 절감한다

다양한 정보들을 이용하여 NC 프로그램이 생성되고, 이 NC 프로그램으로 전체 생산 프로세스를 시뮬레이션할 수 있다. Okuma는 이를 위해 혁신적인 원터치 IGF(AOT-IGF) 소프트웨어를 사용한다. AOT-IGF를 통해 PC나 선삭 및 밀링 기계에서 프로그래밍을 진행할 수 있다. 윤곽은 수동으로 입력하거나 DXF 파일로 읽어올 수 있다. 나사산 생성을 위해 위치를 지정하고 나사산 크기만 지정하면 된다. 센터링이나 사전 드릴링 및 태핑 등의 모든 작업 단계가 이미 데이터 베이스에 저장되어 있으며, 소프트웨어는 특히 자동 프로세스로 적합한 공구와 기술 데이터를 데이터 베이스에서 선택하고 NC 프로그램을 자동으로 생성한다.

NC 프로그램에서 디지털 트윈까지

가공 프로세스가 오류 없이 작동하기 위해 3DVM에서 프로그램 시뮬레이션이 필요하다. 모델 데이터는 개별적으로 선택한 기계 설계에서 1:1로 도출한다. 디지털 트윈은 일본에서 직접 설계되었으며 원래 기계와 100% 일치하고 일련번호도 동일하기 때문에, 전체 생산을 정확하게 시뮬레이션할 수 있다. 이를 위해 공구 형상 데이터를 네트워크에서 3DVM의 데이터 베이스로 가져오고, 공작물과 클램핑 수단은 3VDM의 Easy-모델링 기능으로 생성되거나 데이터 세트에서 로드된다.

3DVM의 디지털 트윈을 이용하여 모든 프로젝트의 가공 프로세스를 완전히 시뮬레이션할 수 있다.

충돌 방지 덕분에 이중으로 보호된다

마지막으로 가공이 시작되면, CAS(Collisions Avoidance Systems, 충돌 방지 시스템)는 충돌 없는 프로세를 유지한다. 3DVM에서 CAS 설정이 이루어지기 때문에 사용자가 처리해야 할 작업 단계는 없으며, 이런 방식으로 최대 30%까지 설정 시간이 절약되고, 가공 프로세스가 충돌이나 지연 없이 시작할 수 있다.

NC 프로그램을 선택하면 가공 시뮬레이션이 이어지며 충돌 가능성을 점검한다. 사용자는 3DVM 시뮬레이션에서 문제가 감지되면 중단 없는 가동을 유지하기 위해 조기에 해결할 수 있다. 3DVM에서 다른 항목을 찾을 수 없으면 최적의 프로세스로 진행되며, 다른 CAM 시스템들에서 작성한 모든 NC 프로그램이나 기계에서 프로그래밍한 프로그램도 시뮬레이션할 수 있다.

Okuma CNC 컨트롤인 OSP-P가 탑재된 기계에는 머시닝 센터, 선삭기, 멀티태스킹 기계와 상관없이, 3DVM의 디지털 트윈을 이용하여 각 프로젝트의 가공 프로세스를 완전하게 시뮬레이션할 수 있다. 또한 Advanced One-Touch IGF와 충돌 방지 시스템 CAS가 협력하여 작업 단계가 자동화하고, 계획 단계에서 오류가 방지된다. 이 과정에서 디지털 트윈은 제안서 작성을 위해 정확한 가공 시간을 산출하는 데 도움이 된다.

디지털 트윈을 이용하여 생산 프로세스를 시뮬레이션 하는 것 외에 또 다른 기능이 있다. 예를 들어, 기계 상태 로거는 가공 중 모든 상태를 밀리초 단위로 기록한다. 이 기록은 항공우주 산업 등, 생산 프로세스를 정확하게 문서화해야 하는 곳에서 필요하다. 데이터는 가공 중 시점과 관계없이 3DVM과 동기화하고 공작물의 편차를 추적할 수 있다. 따라서 기업은 보다 빠르고 효율적이며 정밀한 결과를 얻을 수 있다.