[첨단 헬로티] 반도체 기술의 진화 덕분에 이제는 산업용 애플리케이션에서 데이터를 포착, 측정, 해석 및 분석해서 더 많은 새로운 일들을 할 수 있게 되었다. 하나의 예로 상태 기반 모니터링(condition-based monitoring, CbM)을 들 수 있다. CbM은 MEMS 기술 기반의 최신 센서와 분석을 위한 첨단 알고리즘을 결합해 설비의 고장으로 인해 가동이 중단되는 시간을 최소화하고, 공정 수준을 강화하며, 생산성을 높일 수 있다. CbM의 이점을 최대한 살리려면 정확하고 신뢰할 수 있고 견고한 솔루션이 필요하다. 실시간 모니터링을 단순히 장비 결함을 포착하는 수준을 넘어서 유용한 통찰과 유의미한 정보를 도출하는 것까지 확장할 수 있다. 첨단 기술과 시스템 차원의 통찰을 결합함으로써 애플리케이션에 대한 보다 깊이 있는 이해가 가능한 것은 물론, 관련 과제를 해결하는데 필요한 요구사항들도 더 잘 파악할 수 있다. 진동은 기계 진단에 사용되는 핵심 요소 중의 하나로서, 이 진동을 사용해 다양한 산업 분야에 사용되는 기계 장비의 모니터링이 가능하다. 첨단 진동 모니터링 솔루션의 다양한 진단 기법이나 예측 기법을 다룬 문헌들은 수 없이 많다. 하지만
[첨단 헬로티] 요꼬가와전기는 실시간으로 플랜트 소음 수준을 모니터링하고 매핑하는 무선 소음 감시 시스템을 개발했으며, 이를 OpreXTM 측정 라인업의 일부로 발표했다. 이 시스템은 7월 24일 유럽에서 처음 출시되어, 다른 시장으로도 확대할 예정이다. ▲ 무선 소음 측정기 ‘WN100’ 이 온라인 공장 소음 감시 시스템은 업계 최초 무선 기술 및 방폭 센서를 사용한다. 소음 수준이 시간이 지나면서 급격하게 변하는 플랜트에서도 소음 매핑을 적용하여 작업자가 시끄러운 환경에서 작업 시간의 제한을 초과하지 않도록 작업 일정 계획을 세울 수 있다. 이러한 솔루션을 통해 고객의 건강, 안전 및 환경(HSE)을 개선하고 작업 생산성을 향상시키는 데 도움을 주게 된다. 개발 배경 공장의 여러 가지 소음으로 인한 근로자의 청력 손상 방지를 위하여, 시끄러운 작업 환경에서는 작업 시간제한 및 귀마개 사용과 같은 조치가 필요하다. 여러 위치에서 소음 수준을 정기적으로 측정하기 위해 휴대용 사운드 레벨 미터를 플랜트에 도입하지만, 실제 소음 수준은 플랜트 장비의 상태 및 측정 시간 등과 같은 요인에 따라 측정값이 상당히 다를 수 있다. 적절한 작업 스케
[첨단 헬로티] 최근 인수한 Kliklok Corporation과 협력사인 Bosch Packaging Technology Company의 까다로운 포장 애플리케이션을 위해 고속이면서도 대량생산이 가능하며, 유지보수가 적은 해결책을 제공해 달라는 의뢰가 리니어 모션 전문가인 햅코모션(HepcoMotion)에 들어왔다. ▲ 햅코의 GFX 가이드 Kliklok의 Integrated Topload Cartoner (ITC : 상부 적재 방식의 통합 종이팩 제조포장기)는 제품을 위에서 적재해주는 방식으로 종이팩이나 트레이를 제작하고, 여기에다 포장이 끝난 제품을 최종 마무리 작업을 위해 자동으로 로딩해 주는 시스템이다. 즉, 제과류나 시리얼 바, 베이커리 제품 및 쿠키 생산자에게 매우 이상적인 ITC는 세 가지 기능을 하나로 통합시킨 솔루션인데, 이는 종이팩 제작과 제품 로딩 및 포장 마무리 작업까지의 세 가지 기능을 한 명의 작업자가 하나의 HMI를 사용하여 작업하는 것이다. 이 기계는 인체공학적 설계로 인해 고객의 설치공간을 줄여주며, 세 가지 작업에 대한 장비를 각각 별도로 공급하여 이들을 다시 연동 및 통합해야 하는 기존의 방식이 전혀 필요 없다. ITC는
[첨단 헬로티] 올해 1월, 정부는 수소경제 활성화 로드맵을 발표하며 2040년 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하겠다는 포부를 드러냈다. 수소경제의 핵심은 수소다. 이 수소를 생산하는 친환경적인 방법으로는 ‘물의 전기분해’가 꼽힌다. 물에 전기를 흘려서 수소와 산소로 나누는 이 방법에는 반응을 돕는 ‘촉매’가 필요하다. 지금까지는 기존 귀금속 촉매를 대체하는 값싼 비귀금속 촉매 연구가 활발히 진행됐다. 이 가운데 촉매 구조의 ‘빈틈(vacancy)’을 이용하는 방법이 소개되면서 눈길을 끌고 있다. ▲ 박혜성, 김건태, 이준희 교수팀은 ‘이셀레나이드 몰리브덴(MoSe₂)’가 가지는 빈자리 결함(vacancy)을 조절해 수소발생반응이 촉진되는 원리를 알아냈다. <사진 : UNIST> 빈자리 결함 조절해 수소발생반응 촉진되는 원리 밝혀 박혜성, 김건태, 이준희 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수 공동연구팀이 전이금속 기반 촉매인 ‘이셀레나이드 몰리브덴(MoSe₂)’가 가지는 빈자리 결함(vacancy)을 조절해 수소발생반응이 촉진되는
[첨단 헬로티] 오츠카 마사히코 (大塚 正彦) 오츠카기술사사무소 성형법 수지 부품을 성형할 때의 주된 성형법과 특징을 표 1에 나타냈다. 표 1에 기재한 공법 이외에 페트병 등을 성형하는 블로 성형, 트레이 등을 성형하는 진공․압공성형 등을 들 수 있는데, 여기에서는 금속 부품 수지화 시에 생산성, 품질 등을 고려했을 때에 유용한 성형법의 개요에 대해 설명한다. 금속 대체 부품을 수지로 제작하는 경우, 내열성, 고강도, 치수안정성 등 제품의 엄격한 요구 사양을 만족시킬 필요가 있기 때문에 제1회에서 말했듯이 카본섬유(CF), 유리섬유(GF) 등을 첨가한 복합강화수지를 사용하는 경우가 많다. 오늘날 금속의 수지화가 진전하고 있는 자동차 부품에서는 사용 환경면에서 고내열, 고강도 및 경량화가 요구되고, 성형 재료도 장섬유의 CF 첨가 복합강화수지의 사용이 반드시 필요해지고 있다. 한편 고하중, 고온이 부하되지 않는 OA 기기, 통신단말에서 사용되는 소형 부품은 단섬유 CF, GF 첨가 복합강화수지가 사용된다. 이와 같이 부품의 요구 사양, 사용 환경, 사이즈 등에 따라 사용하는 수지가 다르기 때문에 코스트 퍼포먼스가 높은 성형법을 선정할 필요가 있다.
[첨단 헬로티] 마츠무라 타카시 (松村 隆) 東京전기대학 1. 서론 표면에 접촉하는 물질의 물리적 및 화학적인 성질을 제어하는 기능 표면은 최근 많은 산업 분야에서 요구가 증가하고 있다. 최근에는 마이크로 가공의 진척과 함께 표면의 미세한 요철에 의해 습윤성과 마찰 등을 제어하는 것도 가능해졌다. 이와 같은 미세 구조에 의한 표면 기능은 안정성과 기능의 제어성이 우수하기 때문에 그 배열이나 형상을 고능률로 가공할 수 있는 기술이 요망되고 있다. 이번 연구에서는 엔드밀 절삭의 형상 창성기구를 이용한 마이크로 딤플의 고능률 가공 기술을 대상으로 하고, 딤플 형상의 제어를 시도했다. 마이크로 딤플의 가공에서는 평판에 대해 엔드밀에 의한 가공법이 제안되고, 또한 필자 등은 기계 요소에 많은 축 부품에 대해 고속 딤플 가공을 시도했다. 이 글에서는 딤플 가공의 절삭 모델을 나타내고, 공구 자세와 공구 이송 방향이 딤플 형상에 미치는 영향을 해석했다. 2. 마이크로 딤플 가공의 절삭 모델 그림 1에 나타냈듯이 2날의 볼 엔드밀을 기울려 깊이 방향의 절입을 공구 반경 이하로 하면, 2날 절삭날이 재료에 접촉하지 않는 시간이 존재한다. 이 공축 시에 각 절삭날의 제거 영역
[첨단 헬로티] 타니구치 코우키 (谷口 洸紀) 金澤대학 대학원 요네야마 타케시 (米山 猛), 타츠노 다이치 (立野 大地) 金澤대학 마루모 코지 (丸茂 康二) 群馬정공(주) 1. 서론 CFRP는 항공기나 풍력발전 블레이드 등에 사용되고 있는데, 자동차 등의 운송기기 경량화에 의한 에너지 절감, 환경 부하 저감을 위해 CFRP의 양산 성형이 요구되고 있다. 열가소성 수지를 모재로 한 열가소성 CFRP는 가열에 의해 변형이 생기므로 양산 성형용 재료로서 기대되고 있다. 탄소섬유는 연속 섬유 그대로 사용하는 것이 가장 강도가 높은데, 연속 섬유 그대로는 복잡한 형상에 대한 성형이 곤란하기 때문에 일정한 정도의 길이로 자른 불연속 섬유를 이용한 CFRP가 여러 가지 형상으로 성형할 수 있는 양산 성형재로서 주목받고 있다. 이 글에서는 불연속 섬유 CFRP를 이용한 프레스 성형의 방법을 개발했으므로 소개한다. 2. 성형 재료와 성형 금형 열가소성 수지 나일론6(PA6)을 함침시킨 한 방향 탄소섬유 시트(UD 시트)에서 그림 1과 같이 섬유 길이가 30mm가 되도록 컷을 넣고 섬유 방향을 45°씩 변경해 적층 압착한 플레이트를 성형에 사용하는 재료로 했다. 이 재
[첨단 헬로티] 코세무라 토루 (小瀨村 透), 뎅 야오 (鄧 垚), 카와이 세이지 (河井 聖兒) 日産자동차(주) 1. 서론 최근 로봇이나 IoT, AI를 이용해 공장의 자동화·무인화가 다양한 분야에서 대응되고 있다. 동사에서도 금형 제작의 자동화를 추진, 생산성 향상을 도모하고 있다. 특히 금형 보수의 패딩 용접 공정에서는 사람 손에 의한 용접 작업이 주로 되어 있으며, 자동으로 교체하는 것에 의한 금형 제작비 절감 효과가 크다. 또한 용접의 자동화는 화염 등의 환경 보전성이나 화상 등의 작업 안전성 확보, 중노동․혹서 작업의 탈피, 기술자의 후계 문제 해결, 글로벌 기술 전개의 용이성 등 무형 효과도 커서 솔선해서 자동화가 요망되는 공정으로 되어 있다. 2. 대상 금형/자동화 설비 금형 보수의 경우, 모재와 동 재종을 패딩 용접하는 경우와 이 재종의 경우가 있다. 이번에 기술적으로 난이도가 높다고 생각되는 이 재종으로 실험을 했다. 대상 금형으로서 로봇 티칭이 용이한 단조 공정에서 사용되는 커넥팅 로드 버 빼기 금형(트림 금형)을 선정했다. 모재 재질은 S45C(경도 23~27HRC), 패딩 용접하는 용접재는 스테라이트
[첨단 헬로티] 이나기키 나오토 (稻垣 直人), 히구치 시게키 (樋口 成起) 大同특수강(주) 1. 서론 최근 자동차의 출돌 안전성 및 연비 향상의 요구로부터 차체 골격 부품의 고강도화가 요구되고 있으며, 기존 대비 고강도의 부품 제조가 가능한 핫스탬핑 공법이 주목받고 있다. 핫스탬핑 공법은 가열한 강판을 프레스 성형과 동시에 금형 내에서 일정 온도 이하가 될 때까지 냉각 유지할 필요가 있기 때문에 성형 공정의 사이클 타임이 냉간 프레스 공법보다 대폭으로 길어지는 단점이 있다. 그렇기 때문에 사용되는 금형용 강에는 강판의 발열을 촉진시키고, 사이클 타임을 향상시키는 목적으로 높은 열전도율이 요구된다. 또한 냉간 프레스 공법과는 달리 열 부하에 의해 연화가 발생하기 때문에 내마모성 향상 요구가 있으며, 금형에는 고경도와 고연화저항성이 요구된다. 동사에서는 기존 대비 높은 열전도율을 가지면서도 금형에 필요한 담금질성과 경도를 겸비하고 있으며, 더구나 높은 연화저항성을 가진 핫스탬핑 금형용 강 RDH395(이하 개발강)을 개발해 그 특성을 보고했다. 개발강의 위치매김을 그림 1에 나타냈다. 이 글에서는 실제 금형을 모의한 핫스탬핑 시험을 이용해 개발강을
[첨단 헬로티] 사이토 타쿠시 (齊藤 卓志), 하세가와 히데키 (長谷川 英紀) 東京공업대학 시라이시 유타카 (白石 豊), 조우타 케이이치 (造田 敬一) 三菱가스화학(주) 1. 서론 플라스틱 사출성형에서는 수지 충전에 앞서 금형을 가열함으로써 성형품에 생기는 여러 가지 문제의 경감을 도모하고 있다. 구체적으로는 금형에 전기히터를 설치하거나, 온조용 유로를 설정하거나 한다. 이들은 공통적으로 금형 전체를 가열하게 되기 때문에 에너지 소비량이 크고, 사이클 타임을 늘리는 경향이 있다. 이에 필자 등은 금형 표면에 설치된 박막 발열체만을 통전 가열하는 방법에 주목하고 있다. 해당 방법은 금형 베이스 상에 단열층으로서 지르코니아 세라믹스(이하 ZrO2)를 설치, 그 위에 니켈인(이하 NiP) 박막(~10µm 정도)을 도금한다. 이 NiP 박막을 통전 가열함으로써 금형 표면만이 효율적으로 고속으로 가열된다. 이번 연구에서는 실제로 사출성형기에 탑재 가능한 금형 구조를 검토한 결과를 기초로, 박막 발열체를 가지는 급속 가열 금형의 성능을 정량적으로 평가하는 것을 목적으로 적외선 카메라에 의해 발열층 표면의 온도 분포 측정을 하는 동시에, 시뮬레이션을 통해 에너
[첨단 헬로티] 타카쿠라 시게루 (高倉 茂), 츠지 마사요시 (辻 雅嘉) ㈜소딕 1. 서론 최근 IoT(Internet of Things)를 활용해 생산성이나 품질 향상을 하는 여러 가지 제안이 이루어지고 있다. 동사에서도 기계의 정보를 수집해 가시화 하는 기능이나 기계의 정보를 통지하는 기능 등을 준비하고 있다. 이들 기능과 동사의 리니어모터 구동 정밀 금속 3D 프린터 OPM(One Process Milling Center) 시리즈로 제작한 3차원 냉각배관 내장 금형 ‘OPM 금형’, 이 OPM 금형의 능력을 최대한으로 발휘하는 eV-LINE® OPM 금형 전용 생산 셀 시스템 ‘ICF-V’(Injection molding Cell Factory by V-Line)에 대해 소개한다. 2. eV-LINE OPM 금형 전용 생산 셀 시스템 MR30 MR30은 OPM 금형을 탑재한 eV-LINE 사출성형 유닛을 베이스로 해서 사출성형에 필요한 주변기기를 올인원 구조로 한 OPM 금형 전용 생산 셀 시스템으로, 표준 장비하는 베이스형에 카세트 방식의 OPM 금형을 삽입해 성형을 한다(그림 1). OP
[첨단 헬로티] 세토 마사히로 (瀨戶 雅宏), 야마베 마사시 (山部 昌) 金澤공업대학 1. 서론 플라스틱 사출성형품의 강성 향상이나 부품의 고정을 목적으로 반의장면에 리브나 보스가 설정된다. 그러나 이 리브나 보스의 접촉 부분은 다른 부위보다도 필요적으로 판두께가 두꺼워지고, 냉각 시의 수축에 의해 의장면에 싱크가 생기기 쉬워, 외관 품질 상의 큰 문제로 되어 있다. 一柳 등은 리브가 있는 사출성형 평판의 리브 안쪽면에 생기는 싱크량에 대해, 형상 인자나 성형 조건과의 상관을 조사해 리브 두께 및 보압이 리브 싱크량의 지배 인자인 것을 명확하게 하고 있다. 그러나 의장면에 생기는 리브 싱크를 완전히 억제하는 것은 불가능하다. 이번 연구에서는 리브 싱크의 새로운 영향 인자로서 수지유동과 금형 온도에 주목해, 이들 조건이 리브 싱크량에 미치는 영향을 명확하게 하는 동시에 리브 싱크량 저감 메커니즘에 대해 검토하는 것을 목적으로 했다. 2. 실험 방법 (1) 샘플 형상 및 성형 조건 이번 연구에 사용한 성형품을 그림 1에 나타냈다. 성형품은 길이 100mm, 폭 50mm, 두께 3mm의 평판 중앙부에 높이 22mm, 두께 1.5mm의 리브를 가지는 형상이다. 성형
[첨단 헬로티] 카와베 토모히로 (河邊 智洋) ㈜牧野후라이스제작소 1. 서론 오늘날 금형 업계를 둘러싼 환경은 크게 변화하고 있으며, 금형의 대형화, 복잡화, 리드타임 단축 등에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한 자동차 산업에서는 환경 의식이 높아짐에 따라 연비 향상이나 CO2 배출량 억제가 요구되고 있다. 이것에 동반해 각사 모두 경량화에 대한 대응이 과제의 하나로 되어 있다. 이 과제에 대한 수법으로서 최근 하이텐강을 차체의 일부에 사용해 경량화나 고강도화를 요구하는 경우가 많아졌다. 그렇기 때문에 하이텐강을 성형하는 금형도 보다 고경도가 되어 있으며, 가공의 어려움이 증가하고 있다. 그 한편으로 이와 같은 고경도재에도 한층 더 고능률 가공이 요구되고 있는 면도 있다. 이 글에서는 5축가공기 ‘V90S’와 이 V90S를 이용한 금형가공 리드타임 단축에 대한 대응을 소개한다(그림 1, 표). 2. V90S의 특징 V90S는 일반적으로는 수직형으로 분류되는 5축가공기이다. 그 수직형 5축가공기 중에서도 여러 가지 회전․경사축의 구성이 있는 가운데, 주축측에 이 2축을 가진 형태의 기계로 하고 있다. 5축가공에은 분할 5축가공과
[첨단 헬로티] 키시 요시나리 (岸 悅成) DMG森精機(주) 1. 서론 최근 자동차, 항공기, 반도체 제조, 금형 등 폭넓은 업종에서 다품종, 고경도․고정도 가공의 요망이 증가하고 있다. 수직형 머시닝센터 NVX5000 2nd Generation은 난삭재에서 정밀 금형 워크까지 1대로 모두 대응할 수 있게 해, 고객의 비즈니스에 큰 성과를 가져올 목적으로 개발했다(그림 1). 2. 기계의 특징 NVX5000 2nd Generation은 X/Y축에 접동안내, Z축에 고강성 롤러가이드를 채용, 이전에는 없었던 고강성과 고정도를 겸비한 궁극의 하이브리드 구조이다. ① 폭넓은 접동면(140→180mm)로 상한돌기량 최소화. ② 새들의 Y축 접동면 안내 길이를 연장해 내로비 10% 향상. ③ 윤활유 공급 방식의 고안에 의해 접동면의 면압을 균일화하고, 속도가 높아짐에 따라 발생하는 부상 현상을 억제해 상한돌기량을 대폭으로 저감시켰다(그림 2). ④ 스마트 스케일(마그네스케일)을 전축 표준 장비. ⑤ 열감도해석을 실시, 칼럼 전후에서 열 평형이 되도록 칼럼 주물 형상을 최적화. 또한 베드 체결면을
[첨단 헬로티] 미쓰비시머티어리얼은 ‘여러분의, 세계의, 종합공구공방’으로서 고객 한 사람 한 사람에게 맞춘 베스트 솔루션과 서비스 제공을 내걸고 있다. 그리고 미쓰비시머티어리얼의 가공기술센터에서는 절삭시험이나 전화상담, 강습회, 기술서포트 등 여러 가지 솔루션을 제공하고 있다. 그중에서 주력하고 있는 대응의 하나가 상품 개발 속에서 쌓아온 해석 기술을 활용한 해석 솔루션이다. 해석 정보는 절삭가공으로 만드는 제품의 품질 향상과 능률 개선, 문제점을 가시화해 신속하게 해결하기 위한 지표로서 크게 도움이 된다. 그러나 여러 가지 제한으로 고객(이하 유저) 측에서 절삭부하나 워크·공구 변형 등의 가공 상태를 정확하게 파악하는 것은 곤란하다. 그래서 주로 절삭부하 해석, 절삭칩 해석, 강성 해석의 3가지 방법을 이용해 공구 메이커로서 쌓아온 해석 기술과 각 공구 전문가로서의 경험을 조합, 보다 우수한 가공 프로세스를 실현하는 개선 제안을 하고 있다. 한편으로 유저 측에서도 미쓰비시머티어리얼의 공구를 이용한 검토에 도움이 될 수 있게, 미쓰비시머티어리얼 공구의 디지털 데이터를 ISO 133991에 준거한 사용하기 쉬운 방식으로 제공