전기 구동 및 제어 장치
3D 인쇄 분야의 인정
개별 부품에 사용하든 시리즈 생산에 사용하든, 산업용 3D 인쇄는 제조업에서 갈수록 중요해지고 있습니다. 고성능 플라스틱에 사용하는 최신 3D 인쇄 시스템을 보유한 GEWO Feinmechanik GmbH는 이로 인한 요구 사항에 응답하고 있습니다. 그리고 Bosch Rexroth는 현대적인 자동화 솔루션을 제공함으로써 이 회사의 산업 환경에 기여하고 이들의 기술을 제조 자동화 세계로 연결하고 있습니다.
GEWO는 반도체와 항공우주, 의학, 연구 분야 등에 사용하는 복잡한 공작물을 수십 년 동안 개발하고 제조해 온 기업으로 늘 엄격한 프로세스 품질 요건을 충족합니다. 적층 제조 기계는 미래를 지향하는 이 회사의 또 다른 기둥입니다. GEWO 3D 사업부에서 내놓은 최신 제품 PERFORMER 260(그림 1)은 작년 Formnext에서 첫 선을 보였습니다.
그림 1: GEWO 3D의 새로운 PERFORMER 260 3D 인쇄 시스템(이미지 출처: GEWO Feinmechanik GmbH)
한눈에 보는 장점
“GEWO는 세심한 기계 엔지니어링과 고객 요구 사항을 가장 중시합니다. PERFORMER 260을 개발할 때도 마찬가지였습니다.” GEWO 3D의 마케팅과 영업을 담당하고 있는 Martin Stangl의 말입니다.
빌드 볼륨의 온도가 260°C로 높아 뒤틀림과 인쇄 재료의 접착 면에서 분명한 이점이 있습니다. 따라서 이 시스템은 고성능 플라스틱(그림 2)의 적층 가공에 제격입니다.
그림 2: PERFORMER 260의 공작물 예시: 수거 피스, 가스 열교환기용 직교류 구조 부품, 윙 세그먼트, 무게를 줄이기 위해 간극이 있는 고정 브래킷(이미지 출처: GEWO Feinmechanik GmbH)
450 x 450 x 350mm 규격과 높은 빌드 볼륨 온도 덕분에 현재 PERFORMER 260은 파워 등급에서 구할 수 있는 최대 FFF 프린터 중 하나이며 고객의 요구 사항을 대부분 충족합니다. 규격뿐만 아니라 인쇄 속도까지 경제적인 제조 달성에도 한몫을 합니다. 최대 가속 6m/s², 최대 이동 속도 300mm/s, 재료 처리량 0.5kg/h 등을 볼 때 GEWO 3D는 업계 리더임이 분명합니다.
MTX - 산업용 3D 인쇄 분야의 검증된 CNC 시스템
Bosch Rexroth의 오픈 CNC 시스템을 탑재한 PERFORMER 260은 정밀하고 안정적인 인쇄 프로세스에 사용하기에 적합할 만큼 대단히 높은 성능의 제어 시스템을 갖추었습니다. 이 시스템은 수많은 산업 용도에 사용되며 검증된 시스템이기도 합니다. 일반적으로 자동화 수준이 높은 기계 공구에서 찾아볼 수 있는 다양한 소프트웨어 기능은 물론 최신 XM42 제어 하드웨어를 사용했습니다(그림 3). 그리하여 주기는 최소 수준으로 짧아지고 프로세스 전체의 모니터링 및 최적화를 비롯하여 매우 역동적인 조절식 동작에 활용할 만큼 충분한 컴퓨팅 파워가 갖춰졌습니다.
그림 3: 강력하고 지능형 연결식 시스템: Rexroth의 CNC 시스템 MTX(이미지 출처: Bosch Rexroth AG)
적층 제조에서 휴먼 머신 인터페이스의 요건은 기본이 되는 기계 공구마다 다릅니다. 사용자는 꼭 필요한 정보만 직관적으로 보여주는 깔끔한 화면을 기대합니다. MTX는 Easy-HMI 솔루션으로 이러한 화면을 만듭니다. 멀티터치 화면과 결합한 조작 솔루션은 커다란 가상 버튼을 가지고 있어 물리적 조작 요소가 불필요하게 됩니다.
MTX의 사용을 통해 GEWO 3D는 IoT 세계에 무사히 입성했습니다. 제어 시스템에 포함된 OPC UA 서버가 생산 현장에 있는 자동화 시스템에 3D 프린터를 연결해 주므로 작업 관리, 성능 모니터링, 품질 관리 같은 기능을 원활하게 수행할 수 있습니다.
가상 시운전과 인쇄 모니터링을 위한 Digital Twin
고성능 제어 하드웨어 및 소프트웨어 외에도 CNC 시스템 솔루션 MTX는 IndraWorks 엔지니어링 도구를 이용하여 기계의 계획과 시운전, 문제 해결 그리고 생산 프로세스를 위한 초기 테스트 중에 사용자를 지원합니다. IndraWorks 덕분에 실제 제어 시스템과 소프트웨어 및 기능이 동일한 가상 CNC 시스템 MTX를 사용할 수 있습니다. Rexroth의 가상 시스템 시뮬레이션 솔루션과 함께 기계의 Digital Twin을 구성할 수 있습니다.
결과적으로 3D 시뮬레이션 솔루션은 실제 시스템과 동일한 사용자 인터페이스를 갖게 되어 가상으로 생산 프로세스를 테스트하고 평가할 수 있습니다(그림 4). 동작의 패턴을 표시할 뿐만 아니라 재료의 적용 또는 제거가 시각화되며 프로세스의 충돌 여부 또한 모니터링할 수 있습니다. 적층 제조에서는 인쇄 프로그램을 장시간 실행하는 일이 다반사입니다. 이때 Digital Twin은 시뮬레이션 속도를 크게 높여줍니다. 일반적인 경우라면 인쇄 프로그램을 몇 시간 동안 실행했을 테지만, 동일한 시스템 동작을 통해 몇 분 만에 시뮬레이션할 수 있습니다.
그림 4: MTX 사용자 인터페이스 내부의 적층 제조(AM) 공정 시뮬레이션(이미지 출처: Bosch Rexroth AG)
GEWO 3D와 Bosch Rexroth – 적층 제조를 위한 강력한 조합
GEWO 3D는 PERFORMER 260을 통해 3D 프린터가 산업 생산 분야에 기대하는 높은 기준을 충족할 수 있음을 보여줍니다. GEWO 3D는 고성능 구성 요소와 혁신적 기능을 이용하여 적층 제조의 많은 제품 기능에 활용할 수 있는 벤치마크를 설정하고 있습니다. 무엇보다 Bosch Rexroth의 자동화 부품이 이를 가능하게 만들어 줍니다. CNC 시스템즈의 사업개발 책임자이자 적층제조시장 부문의 담당자인 Peter Berens도 만족감을 표합니다. "우리 고객인 GEWO 3D와 함께하면서 우리 솔루션이 3D 인쇄를 산업 환경에 통합할 수 있는 지렛대이며 품질과 재현력, 경제성, 안정성 등을 보장함을 다시 한번 보여주었습니다."
글쓴이: Dr. Karsten Kreusch
Karsten Kreusch 박사는 Lohr am Main에 위치한 Bosch Rexroth AG의 CNC 시스템즈에서 2017년부터 제품관리 부문의 시뮬레이션 전문가로 근무하고 있습니다. 전기공학을 전공하고 "가상 시스템툴에서 수치 제어 검증"이라는 주제로 박사 학위를 취득한 그는 Bosch의 시스템툴 시뮬레이션 분야의 연구개발 부문에 입사하여 경력을 시작했습니다.