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고정밀 사출금형 자동화 프로세스, 신뢰성 높은 가공 위한 인터페이스

대형 금형 제작업체 Schweiger, HAIMER 기술을 채택하다.

고정밀 사출금형 자동화 프로세스, 신뢰성 높은 가공 위한 인터페이스
가공 모습 (사진=HAIMER)

[산업일보]
독일의 Schweiger Formenbau(Schweiger Mold Making)는 고정밀 사출 금형을 생산하는 자동화 기술을 채택했다. 제품의 신뢰성을 위해서는 기술을 고려하지 않을 수 없다. 이러한 이유에서 슈바이거 포르멘바우는 툴링에 있어 HAIMER의 툴홀더, 열박음 장치, 발란싱 머신 및 툴프리세터 기술을 선택했다.

바이에른 주 슈타펠제의 우핑에 소재한 Schweiger GmbH & Co. KG (슈바이거 사)는 요구사항이 까다로운 산업 중 하나인 자동차 산업에 제품을 공급한다. 매니징 디렉터인 Anton Schweiger와 약 75명의 직원들은 모든 사출 금형을 최고 수준의 정밀도와 품질로 생산하기 위해 노력하고 있다. 이들은 무엇보다도 엄청난 비용 절감 압박을 받는 글로벌 시장에서 경쟁하고 있다. 절대적으로 안전이 보장되는 가운데 자동화 프로세스 체인을 통해서 고품질을 갖추기 위해 요구되는 모든 사항을 충족한 사출 금형을 생산한다.

실제로 지난 2016년에는 회사에서 새로운 생산 시설을 신축했다. XXL 부품도 한 번의 클램핑 작업으로 가공할 수 있는 DMC 210U 및 270U 5축 DMG Mori 머시닝 센터에 투자했다. 적절한 팔레트 자동화 기능을 갖춘 이 머신들은 연중 무휴로 작동하지만 1인 교대 근무가 전부다. 더구나 주말에는 머신이 완전 무인으로 가동된다. 이를 위해서는 관련된 모든 구성 요소 및 기능에 최고의 프로세스 신뢰성이 필요하다.

Anton Schweiger는 툴 클램핑 기술에도 초점을 맞춰왔다. 이 기술은 종종 스핀들과 툴 사이에서 간과되는 인터페이스다. 이 기술은 가공 품질, 스핀들의 사용 기간 및 툴 수명을 좌우하는 중요한 요소들이기도 하다.

품질이 차이를 만들다
Schweiger에서는 현재 열박음 기술을 채택해, 수천 개의 HAIMER 툴 홀더를 사용한다. 이밖에 2대의 파워 클램프 열박음 장치와 1대의 발란싱 머신을 슈바이거 사의 생산공정에 도입해 사용하고 있다. Schweiger에서 열박음장치과 발란싱기기 사이에 있는 HAIMER Microset 툴프리세터 UNO Autofocus 20 | 70도 동일한 장점들을 가지고 있다.

툴프리세터는 HAIMER가 2017년 초 빌레펠트에 소재한 Microset Tool Presetting Technology를 인수하면서 'HAIMER' 제품이 됐다. 수동 버전과 비교할 때 UNO Autofoucs 자동 포커싱 기능은 C 축의 측정을 위해 자동으로 절삭 날에 초점을 맞출 수 있다. 둘레에 절삭 날이 여러개인 툴의 경우 이 옵션을 사용하면 시간을 단축할 수 있다.

Haimer GmbH의 경영이사 Andreas Haimer는 자사 자료에서 Microset Tool Presetting Technology를 인수함으로써 툴 관리를 위한 토탈 시스템 공급업체가 됐다며 기존 제품 구성인 고정밀 툴링, 클램핑, 열박음 기술 및 밸런싱 기술에 Microset 툴프리세터가 더해지므로써 HAIMER제품 포트폴리오가 더욱 넓어지게 됐다고 전했다.

자동 런아웃 정확도
독일의 툴 및 금형 제작업체 협회(VDWF)의 부회장인 Anton Schweiger가 20년 이상 HAIMER와 파트너십을 유지하면서 HAIMER의 툴 홀더를 사용해오고 있다는 사실만 봐도 제품에 대한 만족도를 가늠할 수 있다. 툴 제작업체 경영인인 안톤 슈바이거는 20년 전 HSC 머신을 구입했을 때, 런아웃 정확도 향상을 고민했고, 고민을 해결하고자 기존에 사용중이던 콜렛척을 포기하고 HAIMER 열박음척으로 대체했다.


정확도는 슈바이거에 있어서 중요한 전제 조건이 된다. 슈바이거 금형 제작업체는 값싼 소모품을 찍어내는 사출 금형을 생산하지 않고 프리미엄 차량 등에 사용되는 매우 정교한 금형을 제작한다. 예를 들어 2액형 사출 성형에서 헤드 라이트 엔드 플레이트를 생산하는 데 사용되는 금형을 제작하는 등 정교한 금형이 슈바이거의 생산품이다. 슈바이거사의 고객들은 대부분 프리미엄 제조사이며, 작음 흠하나 허락하지 않는 높은 품질의 최종 제품 생산을 목적으로 한다. 사출 금형도 동일하게 높은 수준의 품질 조건을 충족해야 하며, 표면 조도는 유리처럼 매끄러워야 하며 공차도 2/100 mm 미만을 유지해야 한다.

Schweiger의 주요 생산 영역은 대형 복합 금형을 밀링하는 작업으로 개별 공작물의 최대 무게가 9톤에 이르기도 한다. 일반적으로 300~400 mm, 때로는 최대 500~600 mm 깊이로 캐비티가 매우 깊다. 이 같은 깊이를 위해서는 슬림한 열박음 툴 홀더, 열박음 익스텐션의 사용뿐만 아니라 생크가 긴 툴이 필요하다.

긴 툴 수명으로 가능한 무인 작동
일반적으로 스핀들 수명이 길면 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있지만 자동화된 생산에서는 툴 수명의 중요성은 더욱 크다.

Schweiger는 한 번의 클램핑 작업으로 40~50시간, 심지어 100시간 동안 연속해서 많은 대형 사출 금형을 자동으로 가공한다. 무인 작동 중 툴이 파손되거나 심지어 스핀들이 손상되면 치명적인 결과를 초래한다. 좋은 표면 조도를 달성하기 위해서는 견고하고 안정되게 툴이 연결돼야 한다.

그러나 표준 툴 홀더를 사용한다고 해서 툴 제작업체의 요구 사항이 모두 최적으로 충족될 수 있는 것은 아니다. Anton Schweiger는 특히 HAIMER의 긴밀한 협력과 유연한 해결 능력을 높이 평가한다.
김우겸 기자 kyeom@kidd.co.kr

국제산업부 김우겸 기자입니다. 독일과 미국 등지의 산업현안 이슈들을 정확하면서도 신속히 보도하겠습니다.

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