Artec Leo를 사용한 검사를 통한 고비용 로스트 폼 주조의 오류 위험 감소

대형 자동차 부품의 폼 주조(자동차 도어 주형).

디지털 제조가 계속 발전함에 따라 독특한 디자인의 맞춤형 제품을 만드는 것이 점차 쉬워지고 있습니다. 그러나 대부분의 주요 산업에서 경제적 타당성을 확보하려면 연속 생산이 필요하며, 이는 다시 확장 가능한 제조에 달려 있습니다.

여기에는 기계 가공, 스탬핑, 성형, 제품 조립 또는 섬유 제조가 포함될 수 있습니다. 성형은 가장 오래된 기술 중 하나이지만 여전히 널리 사용되고 있습니다. 요즘에는 다양한 방법으로 주형을 만들 수 있지만, 성형 과정은 대개 매우 비슷합니다. 최종 제품 모양의 빈 공간에 재료를 붓습니다. 재료가 굳으면 주형을 열고 성형된 부품을 꺼냅니다. 그런 다음 필요한 경우 최종적으로 사용하기 위해 후처리를 합니다.

일반적으로 주형 제작 방법은 두 가지 측면에서 다른데, 하나는 성형하고자 하는 재료이고, 다른 하나는 왁스, 플라스틱, 금속 또는 폼과 같은 사용하는 희생 재료입니다. 후자는 저렴한 비용, 깨끗한 표면, 손쉬운 적응성으로 인해 이미 중국, 인도, 이탈리아, 독일, 미국 등 주요 시장에서 널리 사용되고 있습니다. 또한 더 광범위하고 관리하기 쉬운 작업 흐름에도 적합합니다.

산업용 주형이 가득한 창고.

로스트 폼 주조에서는 폼 패턴을 절단하거나 조립하여 제품 형태로 만듭니다. 이를 뜨거운 금속으로부터 보호하는 세라믹 슬러리로 코팅하고 실리카 모래에 담가 강화시킵니다. 마지막으로 뜨거운 합금을 패턴에 부어 폼을 기화시킵니다. 남은 세라믹 쉘과 모래는 남은 캐비티에 재료를 성형하여 제품 주형을 만듭니다.

그러나 주조에는 효과적으로 구현하기 까다로운 문제가 있습니다. 예를 들어, 음의 각을 가진 주형에서는 부품을 한 조각으로 추출하기 어렵습니다. 또한 공정의 일환으로 폼 주형을 타사에 보내 금속으로 제작하는 경우가 많습니다. 그렇다면 수령한 주물이 요구되는 공차를 충족하는지 어떻게 100% 확신할 수 있을까요?

Artec 3D의 인도 고객사 중 한 곳이 바로 이 부분에서 획기적인 방법을 제시하고 있습니다. 이 제조업체는 Artec Leo 3D 스캐닝을 사용하여 주물과 최종 주형을 배송 전후에 검사합니다. 이를 통해 폼 패턴을 설계한 대로 시설에서 보낼 수 있게 하고 더 중요한 것은 금형이 요구되는 표준을 충족하게 합니다. 이 단계에서 발생하는 실수는 수정하는 데 수십만 달러의 비용이 들 수 있으며, 완전히 다시 주조해야 하는 대형 부품의 경우 더 많은 비용이 들 수도 있습니다.

Leo를 통한 로스트 폼 주조 현대화 방법

Artec의 최신 주형 제조 고객사는 대부분 대량으로 생산하기 때문에 폼 주조가 이상적입니다. 주물을 만드는 데 필요한 강도 높은 강철로 작업하는 것은 비용이 많이 들고 상당한 주의가 필요하며 낭비되는 재료 또한 마진에 영향을 미치기 때문입니다. 이에 비해 폼은 저렴하고 쉽게 용도에 맞게 수정할 수 있습니다. 최근 프로젝트의 일환으로 이 고객사는 이러한 사실을 매우 효과적으로 입증했습니다.

폼 절단물로 가득한 공장 현장 또는 폼 주조 제조 공정의 일부.

크고 복잡한 섀시 프레스 형태를 제작해야 하는 이 회사는 CAD 설계를 폼으로 CNC 가공한 후 이를 서비스 제공업체에 보내 제조하기로 했습니다. 차량 조립 작업 흐름에서, 최종 주형은 부품의 강도와 정확성에 크게 의존하는 방식으로 재료에 유압으로 압착되도록 설계되어 수천 개의 자동차 도어를 제작합니다.

과거에는 Artec 사용자라면 오랜 검증 과정을 거친 0.1mm 정확도를 갖춘 유선 3D 스캐너인 Artec Eva를 사용해 폼 패턴 정확도를 기했을 것입니다. 그러나 검사 속도를 더욱 높일 수 있다는 것을 알아차린 이 회사는 Artec 3D의 골드 인증 파트너인 Altem Technologies에 의뢰하여 작업 흐름에 혁신을 가져온 고속의 완전 무선 장치인 Artec Leo를 설치했습니다.

Leo는 Eva와 동일한 정확도를 자랑할 뿐만 아니라 시야가 더 넓습니다. 따라서 추적 기능이 향상되고 더 빠른 캡처 속도 덕분에 대형 빌드의 3D 스캔을 몇 시간 안에 완료할 수 있습니다. 이러한 3D 측정을 통해 이 회사는 궁극적으로 폼 패턴 제작 단계에서 오류를 식별하고 사실상 추가 비용 없이 공장에서 보내기 전에 수정할 수 있습니다.

주형 마감 처리에 사용 중인 CNC 기계.

또한 작업 흐름이 진행됨에 따라 주형 제작 공차가 더 엄격해진다는 점도 주목할 필요가 있습니다. 아직 기계 가공으로 다듬어지지 않은 초기 설계는 표면이 완전히 평평하지 않거나 정렬되지 않은 경향이 있습니다. 결과적으로 몇 밀리미터 이내의 정확도만 있으면 되기 때문에 Leo는 폼 패턴과 수령한 주물의 검사 모두에서 사용자의 요구를 충분히 충족시킬 수 있어 이들이 사양에 맞게 생산되게 합니다.

규정 준수 주조를 위한 심층 분석

빠르고 직관적인 데이터 수집은 중요한 작업입니다. 하지만 이 제조업체는 여전히 포인트 클라우드 데이터를 메시로 변환해 분석해야 합니다. 바로 여기서 Artec Studio가 필요합니다. Artec의 최신 소프트웨어는 리버스 엔지니어링 및 검사에 필수적인 모든 기능을 갖추고 있으므로 사용자는 데이터를 캡처하고 처리한 다음 결과 모델을 사용하여 측정하고, 분석하여 편차를 파악할 수 있습니다.

이 사용 사례에서 이 회사의 팀은 심층 분석을 위한 도구를 탑재한 첨단 검사 소프트웨어인 ZEISS Inspect Optical 3D로 데이터를 내보내기로 했습니다. Artec Studio에서 데이터를 원활하게 공유할 수 있으며, Python 스크립팅 및 GD&T 도구와 같은 기능은 물론 작업 흐름의 각 단계를 기억하는 매개변수 원칙에 기반한 소프트웨어에 액세스할 수 있습니다.

이러한 기능을 사용하여 (폼 주조 분야에서 흔히 발생하는 문제인) 수축, 편차 및 기타 제조 문제를 측정합니다. 이전에는 마이크로미터를 사용하여 수작업으로 주형을 검사했습니다. 3D 스캐닝으로 전환한 후 이러한 검사가 간소화되고 속도가 빨라졌으며 정확도가 향상되었으며, 한 차원 높은 디지털 검사 도구 세트를 사용할 수 있게 되었습니다.

아날로그 산업용 마이크로미터를 사용하는 엔지니어.

최종 주형을 수령할 때 이러한 수준의 품질 관리는 이 제조업체에 매우 도움이 됩니다. 폼 패턴이 공장에서 어떤 식으로 만들어져 보내졌는지에 대한 증거가 있으면 서비스 제공업체가 생산 과정에서 오류를 범했을 때 이를 입증하고 비용 배상을 요구할 수 있습니다.

AI 기반 검사의 다음 단계는 무엇인가요?

이미 Artec Eva와 Leo를 자부심을 가지고 두 대씩 소유하고 있는 이 회사는 이제 더 많은 하드웨어를 업그레이드하여 최적화를 강화하고 증가하는 수요를 충족하는 방안을 고려하고 있습니다. 이를 통해 이 회사는 더 많은 Leo를 구매하는데 투자하거나, Artec이 끊임없이 다루고 있는 산업 계측 등급 애플리케이션에 대한 ISO 인증을 받은 Artec 최초의 레이저 스캐너인 Artec Point를 도입할 수 있습니다.

이 제조업체는 자동차 주형이나 기타 대형 금속 객체 등 기계 가공을 통해 부품에 최종 디테일을 추가하는 경우가 많습니다. 이 회사의 CNC 시스템은 최대 20미크론의 정확도로 작동하기 때문에 계측 등급의 Point는 최종 검사에 적합합니다.

완성된 거대한 산업용 자동차 주형.

조금 축소하면 이 제조업체의 작업 흐름 또한 인상적이지만 독특하지는 않습니다. Artec 3D 스캐닝은 다양한 산업과 시장에서 주조 검사에 정기적으로 사용됩니다. 미국의 종합 주조 업체인 Willman Industries는 스캔-CAD 분석을 위해 Artec Eva를 도입했습니다.

Ausco Products는 Artec Leo, Space Spider 및 Geomagic Design X와 비슷한 작업을 합니다. 외부에서 조달한 브레이크 주물을 분석하고 정확도, 공차 및 성능 표준에 따라 검사합니다. 전체적으로 이러한 사용 사례는 Artec 3D 솔루션을 통해 엔지니어가 겉보기에 다양해 보이는 산업 애플리케이션에서도 고객의 요구에 적응할 수 있는 방법을 보여줍니다.