인터뷰] 최적의 부품 생산을 위한 툴패스 시뮬레이션
2021년 5월 20일
작성자: Gene Granata, VERICUT 제품 매니저, CGTech
아래 글은 2021년 5월 미국의 가공 분야 전문 매체 SME에 실린 인터뷰를 번역한 것입니다.
원문 기사: https://www.sme.org/technologies/articles/2021/may/toolpath-simulation-leads-to-highly-optimized-parts/
ME: 툴패스 시뮬레이션의 주요 기술 동향에 대해 설명해 주십시오.
Gene Granata: 시뮬레이션 소프트웨어의 궁극적 목표는 최적화입니다. 기업들은 어떤 소프트웨어가 최상의 가공 결과를 보여주고 또 적용할 수 있는지 찾고 공부합니다. 가공 시간을 가장 많이 단축하는 것이 최고의 최적화 솔루션은 아닙니다. 오히려 최대 칩 두께를 가공 전반에 걸쳐 일정하게 유지하는 것과 (가공 시간 단축과 더불어) 공구비 절감, 장비 보호 등도 포함하는 최상의 종합적인 가공 결과를 보여줄 수 있는 가공 조건을 유지하는 것이 더 중요합니다.
VERICUT FORCE 같은 NC 프로그램 최적화 전문 소프트웨어를 사용하면 위의 모든 문제를 해결할 수 있습니다. 실시간 혹은 배치(batch) 모드로 신규 프로그램 혹은 기존 프로그램 모두에 적용이 가능하며 장비 제한도 없습니다. CNC 가공 생산성 향상을 위해서는 이렇게 유연한 소프트웨어를 사용하는 것이 중요합니다.
가공 결과를 추측하는 대신 데이터 중심의 의사 결정을 내리기 위한 데이터를 수집하는 것이 중요합니다. 기업이 사용하는 데이터가 정확할수록 단가 경쟁력도 높아집니다.
점점 더 인기를 얻고 있는 CNC 장비의 연결성’ 확보는 주로 장비의 전반적인 효율(overall equipment efficiency; 혹은 OEE)을 모니터링하기 위함입니다. 하지만 CNC 장비와 컨트롤러, 내장 센서 등이 취합할 수 있는 데이터의 폭은 점점 더 확대될 것입니다. 이렇게 되면 디지털 시뮬레이션 환경과 현실의 연동성은 점점 더 낮아집니다.
프로그래머의 정확한 의사 결정, 가공 방법 개선, 첫 가공부터 최적의 가공 결과를 얻는 데는 빅 데이터도 중요하지만 ‘좋은’ 데이터가 더 중요합니다. 제조 공정의 초기 단계인 툴패스 프로그래밍 및 시뮬레이션 단계에서 최적화를 진행하면 기존의 수동 텍스트 가공 대비 훨씬 비용과 시간 면에서 효율적입니다.
ME: NC 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 가공 기업이 가장 많이 필요한(요구하는) 기능은 무엇입니까?
Granata: 가공 기업은 자사에서 진행하는 CNC 가공을 모두 시뮬레이션 할 수 있는 소프트웨어를 원합니다. 일반 밀링 가공, 선반 가공 외에도 적층 가공, 하이브리드 가공, 복합 소재 적층 및 트리밍 등이 모두 해당됩니다. 부품 하나를 가공하기 위한 공정을 처음부터 끝까지 모두 검증해야 하기 때문입니다. NC 프로그래머가 훌륭한 현장 작업자가 될 수 있도록 돕는 소프트웨어라고도 말할 수 있습니다. 예를 들어 아래와 같은 질문을 해결하는 소프트웨어가 필요합니다.
- 적정한 길이와 경도의 공구를 사용하고 있는지
- 가공 형상 서피스 푸티지(surface footage)에 적절한 공구를 사용하고 있는지
- 스핀들 스피트, 이송 속도, 가공 전략이 공구에 안전하고 효율적인 칩 두께를 생산하는지
- 공구 과부하 혹은 공구 휨 현상이 발생하는지 와 발생 위치
VERICUT FORCE 사용자는 시뮬레이션 및 최적화 과정에서 위의 문제들을 모두 해결할 수 있습니다. NC 프로그램을 장비로 전달하기 전에 모든 검증이 끝나기 때문에 실 가공에서는 안전하게 최선의 결과를 첫 가공부터 기대할 수 있습니다. 가공 기술은 빠르게 변화합니다. 그래서 소프트웨어는 기업이 지금껏 사용해 온, 그리고 앞으로 사용할 가능성이 있는 모든 CAD/CAM 소프트웨어에 연동할 수 있을 만큼 유연해야 합니다. 자동화 혹은 최적화 기능, 오래되었거나 수정된 G-코드를 인식하고 시뮬레이션 할 수 있는 성능 등도 확인해야 합니다.
이런 상황에선 더 높은 ‘연결성’을 가진 소프트웨어가 더 유리합니다. 예를 들어, 자동 시뮬레이션/최적화 셋업을 위해서는 CAD/CAM 시스템과 연동된 소프트웨어 간 데이터 이동이 자연스럽고 손쉬워야 합니다. NC 장비의 키네마틱과 형상 등 가상 환경에서 장비를 재현할 많은 데이터가 필요합니다. 마찬가지로 공구 정보도 CAM, 공구 관리 시스템, 온라인 공구 정보 제공 서비스 등에서 제공받아야 합니다. 또, 공정 관련 보고서를 빠르게 작성할 수 있어야 합니다. VERICUT의 유연한 보고서 기능은 셋업 도면, 공구 리스트, 공구/부품 가공 시간, 주요 검수 정보 등 풍부한 자동화된 정보를 제공합니다. 다시 보기 앱을 다운로드하면 누구나 다시 보기 파일을 저장하거나 불러올 수 있습니다. 이런 부서 간의 연결성은 프로그래밍 부서와 가공 부서뿐 아니라 공구 셋업, 품질 관리, 기획/예산 부서 간 통합적인 소통이 가능하게 하고 소통 오류를 줄여줍니다.
ME: VERICUT에 새롭게 업데이트된 기능을 소개해 주십시오.
Granata: VERICUT 9.2는 선반 가공, 밀/턴 가공, 클라우드 공구 데이터베이스에서 종종 다운로드할 수 있는 정밀 가공 등의 충돌 위험을 빠르게 검증합니다. 새로운 절삭 데이터 그래프로 공정에 대한 중요한 정보를 취득하고 공구 과부하/안전에 대한 문제를 표시하거나 비효율적인 공구 활용이나 가공 방식을 보여줄 수도 있습니다. 또, 최적화 및 다양한 최적화 전략을 위한 ‘학습 모드’가 개선되어 이상적인 칩 두께를 일정하게 유지하기 위해 이송 속도를 산출하고 공구 움직임을 최대한 세분화하는 동시에 공구 휨이나 공구/스핀들 과부하가 발생하지 않도록 합니다.
ME: 적층 가공이나 복합소재 적층 가공 같은 최신 가공 방식을 위한 새로운 유형의 툴패스 시뮬레이션 기능이 개발되고 있습니까?
Granata: VERICUT은 적층 가공 시뮬레이션이 가능합니다. 적층 가공의 설정과 파라미터를 검증하고 적절한 레이저 중심점에서 부품까지의 거리의 적정성을 확인하고, 최대 소재 돌출량을 검증하는 것 외에도 VERICUT 적층 가공 시뮬레이션은 실 가공 테스트 결과를 기반으로 적층 속도에 대한 지식을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 CNC로 제어되는 적층 가공 장비의 실 가공을 상당히 비슷하게 시뮬레이션 할 수 있습니다. 다양한 적층 가공 방식과 장비에 대한 지원도 가능합니다. VERICUT 9 이후 버전에서는 대형 면적 적층 가공 시뮬레이션(BAAM), 대형(규모) 적층 가공 시뮬레이션(LSAM) 지원이 가능하고 그 외 초음속 콜드 스프레이, CNC 마찰 용접, 로봇 애플리케이션, 연속 섬유 복합소재 적층 가공 등의 방식과 장비에 대한 지원도 늘고 있습니다. 부품을 가공하는데 필요하다면 적층 공정 또한 반드시 프로그래밍과 시뮬레이션이 필요합니다.
보다 복잡한 멀티태스킹 장비 및 부가 장비를 정의하는 방식도 쉬워졌습니다. 절삭공구 어셈블리가 공구 라이브러리에 저장되어 있는 것처럼 사용자는 적층/절삭 헤드, 로봇 엔드 이펙터, 보조 로터리 테이블 어셈블리 등 사용 장비 어셈블리를 정의하고 저장할 수 있습니다. 한번 라이브러리에 카테고리화하여 저장해 놓으면 사내 모든 사용자가 시뮬레이션을 위하여 다른 비슷한 NC 장비(로봇)을 모델링 할 때 참조 및 활용할 수 있습니다.
복합소재 적층 가공 외에도 CGTech은 AFP 툴패스 프로그래밍과 시뮬레이션을 지원합니다. 이 기술을 통해 CNC 장비를 이용한 정밀한 복합소재 적층 가공이 가능합니다. 장비는 1970년대부터 사용해 왔지만 최신 컴퓨터 기술과 장비의 학습 능력 덕분에 복합 소재의 장점을 살린 보다 정교한 프로그래밍이 가능해졌습니다. 진공 상태에서 각각의 플라이(Ply)를 프로그래밍하는 대신 부품 전체에 초점을 맞추면 프로그래머가 소재의 방향에 따라 달라지는 특성이나 최적의 부품 성능을 고려할 수 있습니다.
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