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[INTERMOLD Review ③] 금형 가공의 화두는 ‘4차 산업혁명’과 ‘대형화’

공작기계 부스는 언제나 가장 붐비는 곳이다. 실물 장비를 직접 보는 일이 그렇게 쉬운 일은 아니기 때문에 전시회는 평소에 관심있던 장비들을 한 자리에서 모두 만나볼 수 있는 좋은 기회가 된다. 기업에게도 전시회는 폭넓은 고객군을 대상으로 자사의 최신 제품 및 기술을 홍보할 수 있는 좋은 기회다. 인터몰드에서도 최신 공작기계와 기술이 대거 소개되었는데, 공작기계 업계에서도 4차 산업혁명은 단연 화두였다. 디엠지, 화천기계, 현대위아 등 많은 기업들이 4차 산업혁명과 관련한 자사의 솔루션들을 적극 홍보했다. 그런가 하면 두산공작기계는 고성능 대형 장비로 기술력을 증명하여 눈길을 끌었다.

금형 트렌드에 발맞춘 고성능 대형 장비 – 두산공작기계

부품 대형화에 따른 금형 대형화로 고성능 대형 장비에 대한 수요가 늘어나고 있다. 특히 우리나라 금형 수출의 상당 부분을 차지하고 있는 자동차 금형 시장에서는 이에 대한 요구가 이미 오래전부터 지속되어 왔는데, 그간 그 수요를 충족시켜온 것은 대부분 외산 장비였던 것이 사실이다. 유지보수에 애를 먹으면서도 외산 장비를 쓸 수 밖에 없었던 데에는 요구 기준을 충족시킬 만한 국산 장비의 부재가 가장 큰 이유로 자리하고 있다.

그러나 고성능 대형 장비에 대해 두산공작기계가 감행한 10년의 분골쇄신이 국산 하이엔드 대형 장비에 대한 기대를 높이고 있다. 지난 2008년 SIMTOS를 통해 DCM 시리즈를 선보이며 하이엔드 대형 장비 개발의 포문을 연 두산공작기계는 이번 인터몰드에서 DCM 2740F, BM 2035M을 전시하며 자사의 기술력을 홍보했다.

DCM 2740F
DCM 2740F

다목적 문형 머시닝센터 DCM 2740F는 고강성 고정도 구조로 5면 가공시 발생하는 중절삭 가공부하에도 진동의 영향을 최소화시켜 가공정밀도를 유지한다. 크로스레일 가이드 구조 적용으로 부드러운 이송이 가능하고, 열처리된 구조물은 장시간의 부하에도 정밀성을 자랑한다. 다양한 램스핀들 및 헤드어태치먼트를 선택할 수 있어 중절삭부터 고속 및 고정밀 가공까지 가능하며, 고속·고정도 윤곽제어를 통해 고정밀 금형을 가공할 수 있다.

BM 2035M
BM 2035M
고속, 고정도 윤곽제어 DSQ 기능을 활용한 가공 샘플
고속, 고정도 윤곽제어 DSQ 기능을 활용한 가공 샘플

대형 금형 가공을 위한 3축 문형 머시닝센터 BM 2035M은 대칭형 문형구조를 기반으로 높은 강성을 유지하며, 스핀들 및 프레임 열변위 제어 기능을 표준으로 적용하여 가공정밀도를 더욱 향상시켰다. 롱 노즈 타입의 스핀들은 등고차가 큰 금형 및 딥 포켓 가공 시에 짧은 공구 길이로 가공할 수 있도록 하여 표면 조도와 절삭력을 향상시킨다.

MD 6700
MD 6700

한편, 이번 전시회에서는 오랜 시간 스테디셀러로 자리해온 중·소형 금형 가공용 머시닝센터 VM 시리즈의 차세대 버전인 MD 6700이 처음으로 공개되어 눈길을 끌었다. 박스가이드웨이로만 구성되어 있던 기존 Y축 구조를 박스 가이드웨이와 LM 가이드웨이 두 가지로 구성된 하이브리드 구조로 진화시켜 강성과 정밀도를 향상시켰다. 표준으로 적용된 열변위 개선 및 보정 기능이 고속 가공에도 안정적 품질 및 정밀도를 보장하고, 8,000r/min의 중절삭형 또는 12,000r/min의 고속형 스핀들 적용이 가능해 폭넓은 사출 및 프레스 금형 가공이 가능하다.

한층 진화한 컨트롤러로 스마트공장 실현한다 – 현대위아

현대위아는 VR을 통한 FA체험관, 스마트팩토리 솔루션 존과 함께 금형 가공기 10대를 선보였다. 그중에서도 참관객들의 이목을 모은 제품은 NC 컨트롤러인 HYUNDAI-iTROL+(이하 아이트롤+)였다. 인터몰드 2017에서 최초로 선보인 아이트롤+는 2015년 출시된 아이트롤에서 사용자 편의성과 네트워크 기능을 강화한 제품이다.

현대위아에서 자체적으로 개발한 NC 컨트롤러 HYUNDAI-iTROL+
현대위아에서 자체적으로 개발한 NC 컨트롤러 HYUNDAI-iTROL+

그렇다면 아이트롤과 비교했을 때 구체적으로 어떤 점이 달라졌을까. 우선 아이트롤+는 멀티터치가 가능한 19인치 풀터치 스크린을 장착해 조작이 직관적이다. 또 화면을 전환하지 않더라도 NC 화면 옆에 배치된 ‘스마트 단축 버튼’을 통해 자주 활용하는 정보들을 손쉽게 확인할 수 있다. 현대위아는 컨트롤러의 조작반을 설계하는 과정에서 ‘작업자의 동선 최소화’를 특히 염두에 뒀다. 이를 인정받아 지난해 한국산업디자이너협회가 주최한 ‘핀업 디자인 어워드’에서 ‘핀업 베스트 100’에 선정되었다.

현대위아는 컨트롤러와 관계 없이 스마트공장 구축을 위한 솔루션 HW-MMS(Hyundai Wia-Machine Monitoring System)를 선보였다.
현대위아는 컨트롤러와 관계 없이 스마트공장 구축을 위한 솔루션 HW-MMS(Hyundai Wia-Machine Monitoring System)를 선보였다.

또한 아이트롤+는 IoT 기능이 접목되어 있어 컨트롤러를 통해 공장 내 다른 공작기계의 구동 현황을 확인할 수 있다. 따라서 작업자가 공장에 상주하지 않더라도 갑작스러운 문제 상황에 즉각적으로 대처할 수 있다. 원격 모니터링 및 제어 기능이 탑재되어 있어 장비에 문제가 생겼을 경우 수리 인력이 찾아오기까지 기다릴 필요가 없다.

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현대위아의 5축 머시닝센터 XF6300과 해당 장비로 가공한 샘플
현대위아의 5축 머시닝센터 XF6300과 해당 장비로 가공한 샘플

다양한 금형 가공기 중 최근 많은 주목을 받는 제품은 5축 머시닝센터인 XF6300이다. XF6300은 현대위아 유럽 연구소에서 개발한 장비로 베드와 컬럼이 일체형 구조를 이루는 등 ‘고강성 확보’에 역점을 두었다. 또 도어에서 테이블 중심까지의 거리가 685mm 가량으로 여타 공작기계에 비해 짧아 한결 수월하게 가공물을 세팅할 수 있다.

소프트웨어 개발에 힘 쏟는 공작기계 – DMG MORI

“고객의 단편적인 이익이 아닌 고객, 그리고 서플라이체인에 있는 모든 기업들이 부가가치를 누릴 수 있도록 하는 것이 우리가 생각하고 제시하려 하는 Industry 4.0의 모습이다. 소프트웨어 개발에 집중하고 있는 것은 Industry 4.0 구현을 위한 노력의 일환이다.”

디엠지모리 헤럴드 노인(Harald neun) 아시아지역 사장은 이 같은 설명과 함께 설비들의 유기적 결합을 통해 생산성을 향상시키는 DMG MORI의 생산 공정 디지털화 솔루션을 강조했다. 부스에도 이같은 방향성이 그대로 반 영되어 App 기반의 차세대 컨트롤러 CELOS와 지능형 소프트웨어 솔루션인 DMG MORI의 독점 기술 사이클을 집중 소개하는 공간이 마련되었다.

Industry 4.0 구현을 위한 CELOS 및 독점 기술 사이클에 대한 소개가 이루어지고 있다.
Industry 4.0 구현을 위한 CELOS 및 독점 기술 사이클에 대한 소개가 이루어지고 있다.

특히 기술 사이클의 경우에는 DMG MORI 자체적으로 고객의 부가가치 극대화 실현을 위한 가장 효율적인 방안으로 평가하고 있을 만큼 기대 받는 솔루션이다. 기술 사이클은 CNC 컨트롤러에서 직접 프로그래밍이 가능한 대화형 워크숍 프로그래밍 솔루션으로 유저의 편의성을 극대화한다. 핸들링, 측정, 가공, 모니터링에 더해 최근에는 공정의 안정성 및 안정적 품질을 위해 설계된 내부·외부·정면 연삭 가공형 지능형 그라인딩 사이클과 가공 프로세스 실시간 모니터링 시스템이 업데이트 되었다. 유저들은 기술 사이클을 통해 최대 60% 더 빠르게 프로그래밍할 수 있다고. DMG MORI는 지속적인 소프트웨어 개발 및관련 기업 인수를 통해 고객들의 효과적 디지털 생산 시스템 구축을 위한 첨병으로 나설 것이라 설명했다.

DMU 50
DMU 50
LASERTEC45
LASERTEC45

한편, 다양한 하이엔드 장비 역시 다수 출품되었다. 확장된 회전범위, 더 강력해진 스핀들, 혁신적인 냉각 콘셉트로 리뉴얼된 3세대 DMU 50이 전시되어 많은 눈길을 끌었다. 매년 전시회마다 많은 관심을 받고 있는 하이브리드 적층 가공기 LASERTEC 시리즈 역시 전시되었는데, 노인 사장은 전시기간 중 진행된 기자간담회를 통해 SLM 방식의 LASERTEC 외에 파우더베드 방식의 장비를 추가적으로 런칭하여 자사의 적층 가공 장비 포트폴리오를 확장해나갈 계획을 밝히기도 했다.

사용자 편의성 극대화한 스마트 코어 가공기 – 화천기계

인터몰드 2017 최대 규모(103부스, 930제곱미터)로 참가한 화천기계는 금형 및 부품 가공을 위한 공작기계 십여 대와 해당 공작기계로 가공한 샘플을 선보였다. 그중에서도 인터몰드 2017에서 처음 선보인 SMART CORE 는 3축 장비와 동일한 사용 환경에서 5축 가공을 가능하게 한다는 점에서 많은 관심을 모았다.

화천기계의 5축 가공기 SMART CORE
화천기계의 5축 가공기 SMART CORE

기존의 3축 장비로 경사 코어나 슬라이드 코어를 가공하려면 가공물의 위치를 틀어야 했다. 이 과정에서 정밀도가 떨어진다는 점은 두말할 필요 없을 것이다. 5축 장비는 가공물을 여러 번 클램핑하지 않아도 되지만 각도 계산이 복잡하다. 화천기계의 SMART CORE는 자동 CAM과 간섭 체크 시뮬레이션 등이 포함된 전용 가공 소프트웨어를 제공함으로써 3축 장비를 활용하듯 손쉽게 5축 가공을 수행할 수 있도록 돕는다. 전용 가공 소프트웨어를 활용할 경우 클릭 몇 번만으로 가공 경로를 작성할 수 있으며, 공구 종류나 크기 역시 제시된 후보 가운데 고르기만 하면 된다.

자동 CAM과 간섭 체크 시뮬레이션, 자동 측정 및 세팅 솔루션이 포함된 전용 가공 소프트웨어 H SMART CORE.
자동 CAM과 간섭 체크 시뮬레이션, 자동 측정 및 세팅 솔루션이 포함된 전용 가공 소프트웨어 H
SMART CORE.

CAM 데이터 시뮬레이션 역시 공구 끝단은 물론 홀더, 가공기 내부 전체를 보여주므로 가공 중 간섭에 대한 걱정을 덜어준다. 말하자면 SMART CORE는 주차 보조 시스템, 차선유지 보조 시스템 등 다양한 ADAS가 장착된 조건부 자율주행차인 셈이다.

속도와 정밀도를 모두 잡았다 – 두루무역

YASDA의 YMC430 Ver. Ⅱ
YASDA의 YMC430 Ver. Ⅱ

두루무역은 YASDA의 YMC430 Ver.Ⅱ로 경면가공 분야 공략에 나섰다. 기존의 YMC430은 3축 가공을 지원하며 주축의 최대 회전 속도가 40,000rpm이었다. 반면 YMC430 Ver.Ⅱ는 80,000rpm 사양이 추가된 데다가 5축 가공이 가능해져 보다 다양한 니즈를 만족시킬 수 있게 되었다. YMC430의 80,000rpm 및 5축 가공 사양을 한국에서 선보이는 것은 이번 인터몰드가 처음이라고.

YMC430 Ver. Ⅱ로 렌즈 리플렉터를 가공하는 모습
YMC430 Ver. Ⅱ로 렌즈 리플렉터를 가공하는 모습

주목할 만한 점은 속도는 물론 정밀도까지 잡았다는 사실이다. YMC430 Ver.Ⅱ는 컨트롤러 스케일의 위치정밀도가 10nm에 이르며, 베드나 칼럼 등 서로 접합되는 부위를 핸드 스크래핑하여 장비의 높은 정밀도를 장시간 유지할 수 있다. 또 스핀들이 고속으로 회전하다보면 열이 발생하는데, 이를 방치할 경우 주축이 늘어날 우려가 있다. YMC430은 기체냉각장치를 비롯해 다양한 보완 기능으로 열변위를 최소화한다. 부스에는 렌즈 리플렉터의 가공 샘플이 전시되어 있었는데, 표면 조도(Ra)가 8nm에 달했다.

대세는 5축 가공, 소비자 니즈 충족하는 다양한 제품군 – 마키노코리아

5축 가공기로 유명한 메이커를 손꼽았을 때 마키노의 이름을 퍼뜩 떠올리기는 쉽지 않았다. 하지만 마키노는 사실 1960년대부터 5축 가공기 개발에 노력을 기울여 왔다. 이번 인터몰드에서 마키노는 최근 대세로 떠오르는 5축 가공에 포커스를 맞춰, 그 동안 노력의 결실인 다양한 5축 장비들을 선보였다.

대형 금형 가공을 위한 D800Z

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D800Z는 Ø1,000mm 상당의 대형 워크를 가공할 수 있는 5축 가공기이며, 가공 가능한 워크의 최대 무게는 1,200kg이다. 오른쪽 사진과 같이 정면과 천장 부분을 함께 여닫을 수 있어 크레인으로 공작물을 넣고 빼기 수월하다. 자동차 부품 중 리어 스포일러나 대시보드 등의 대형 금형을 가공하는 데 활용할 수 있다.

크기는 커졌지만 정밀도는 그대로, iQ500

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최근 금형 가공 분야의 경향은 ‘정밀화’와 ‘대형화’로 설명할 수 있다. 두 가지 니즈를 만족시키기 위해 마키노는 높은 가공 정밀도를 특징으로 하는 iQ300을 대형화한 iQ500을 내놓았다. iQ500은 iQ300에 비해 테이블이 1.5배 커졌지만 정밀도는 그대로다. 이는 분해능 1.25nm의 스케일 피드백을 채용해 위치 결정 정밀도를 향상시켰기 때문이다. 또 경면 가공 시스템으로 PCD공구를 연삭하여 금형을 가공함으로써 더욱 뛰어난 면조도를 얻을 수 있다. 이에 따라 사상 작업 시간을 최소화할 수 있다. iQ500은 최근 점차 대형화되는 자동차 헤드라이트 금형 가공 분야에서 주목하는 장비다.

가격 납기 경쟁력 실현, D200Z

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D200Z의 특징은 3축 장비와 동등하거나 그 이상의 면 조도를 얻을 수 있다는 점이다. 공간 절약에도 신경을 써 기존 모델인 V33i-5XB에 비해 30% 가량의 공간을 절약할 수 있다. 또한 고객이 필요로 하는 자동화에도 즉시 대응 가능하다. D200Z는 현재 출시를 앞두고 있음에도 불구하고 지난해 개최된 일본 국제 공작기계 전시회(JIMTOF)와 시카고 국제 공작기계 전시회(IMTS)에서 많은 호응을 얻었다.

노하우가 만드는 커스터마이징 장비 – 엑스론코리아

평소에 엑스론코리아에 관심이 있었던 참관객이라면 변화를 알아차렸을지도 모른다. exeron이 아닌 exeronkorea라는 이름이 전면에 내걸린 부스 디자인을. 이 변화가 의미하는 것은 무엇일까? 엑스론의 국내 사업을 근 15년간 이어오면서 축적한 기술력을 바탕으로 독립적인 노선을 구축한 엑스론코리아의 변화는 지난해 신사옥 준공 기념식에서 이미 알려진 바 있다. 커스터마이징, 레트로핏, 신속한 기술 지원 등 다양한 양질의 서비스를 자체적인 기술력으로 제공하며 보다 가까운 곳에서 신속하게 고객을 만족시키겠다는 것이다.

엑스론의 정밀 고속가공기 MP7
엑스론의 정밀 고속가공기 MP7

이러한 행보는 이번 전시회에서도 잘 드러났다. MP7을 비롯한 엑스론의 정밀 고속 가공기와 함께 자사의 커스터마이징 서비스를 적극적으로 홍보했다. 특히 대기업에 납품하고 있는 레이저 5축 가공기와 대형 트윈 헤드 EDM을 통해 고객 요구에 따라 모든 설비 스펙의 맞춤 제작이 가능함을 증명해 보였다. 엑스론코리아는 고객의 생각을 실현시키는 것을 시작으로 더 다양하고 폭넓은 서비스를 지원할 것이라고 설명하며 기대를 당부했다.

3-가이드웨이로 흔들림 없이 편안하게 – KMC

UMP 560과 로봇 인터페이스를 위한 사이드 도어를 통해 들여다 본 장비 내부
UMP 560과 로봇 인터페이스를 위한 사이드 도어를 통해 들여다 본 장비 내부

지난 2015년 인터몰드 전시회에서 처음으로 공개되었던 KMC의 고속 가공기가 2년 후 보완된 모습으로 전시되었다. 고객들의 의견을 반영하여 지속적인 개선 활동이 진행되고 있는 UPM 시리즈의 가장 큰 특징은 아무래도 특허 받은 3-가이드웨이 구조다. 주축 배면의 가이드웨이 2개와 전면부에 추가된 가이드웨이가 누운 이등변삼각형 형태의 구조로 위치한 이 특별한 기계 구조는 더블 갠트리 타입 구조에서도 동기 제어를 하지 않고 싱글 드라이브 시스템으로 안정적인 주축 슬라이딩을 가능케 한다. 장비 본체 온도 자동 제어 기능, 스핀들 열 변위 자동 보정 기능 등 정밀 가공을 위한 다양한 기능을 제공하고 있다. M&H의 레이저 툴세터와 3D 터치 프로브 역시 표준으로 지원하고 있으며, M&H 기상 측정시스템이나 로봇 인터페이스를 위한 오토 사이드 도어 시스템을 옵션으로 지원한다.

공작기계의 정밀도 높이는 다양한 요소들 – 하이덴하인코리아

금형 가공의 정밀도를 높이기 위해 필요한 요소로는 어떤 것들이 있을까. 누군가는 ‘값비싼 공작기계’라고 답할지도 모른다. 하지만 ‘정밀도 향상’은 어느 한 가지 요소만으로 해결할 수 없는 복잡한 문제다. 하이덴하인코리아는 인터몰드 2017을 통해 리니어 및 앵글 엔코더, 터치프로브, NC 컨트롤러 등 공작기계의 정밀도를 결정하는 다양한 요인에 대한 솔루션을 선보였다.

변수로 인한 오차 보정하는 엔코더

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하이덴하인에서 메인으로 내세우는 제품인 엔코더. 그만큼 가공의 정밀도를 높이는 데 있어 엔코더가 중요한 역할을 차지함을 의미한다. 대개 금형 가공은 오랜 시간 이뤄지는데 그동안 장비는 축적되는 열로 인해 변형을 일으킨다. 이는 가공 정밀도의 저하로 이어진다. 엔코더는 열변위로 인한 오차를 보정할 수 있도록 레퍼런스 값을 제공하는 역할을 한다. 이번 전시회에서 하이덴하인코리아는 베어링이 내장된 엔코더, 스트로크가 28m에 이르는 대형 장비에 들어가는 엔코더 등 다양한 타입의 제품을 출품했다.

충돌에도 끄떡없는 터치프로브

왼쪽부터 공작물 측정을 위한 터치프로브 TS 460과 공구 측정을 위한 터치프로브 TT 460
왼쪽부터 공작물 측정을 위한 터치프로브 TS 460과 공구 측정을 위한 터치프로브 TT 460

부스에서는 공구 측정장치와 공작물 측정장치, 두 종류의 터치프로브가 소개되었다. 타사 제품과 달리 하나의 수신기로 두 종류의 터치프로브를 모두 사용할 수 있으며, 측정치를 전송하는 데 있어 라디오 방식과 적외선 방식 둘 다 적용 가능하다. 따라서 중간에 장애물이 있으면 라디오 방식을, 높은 정확도를 원한다면 적외선 방식을 사용하면 된다. 또 공작물 측정용 터치프로브인 TS 460은 댐퍼가 있어 이송 중에 충돌이 발생하더라도 터치프로브가 손상될 걱정이 없다.

자동화 고려하는 NC 컨트롤러

카메라 모듈을 통해 가공물의 에러 요소를 검출하는 TNC 640의 VSC 기능
카메라 모듈을 통해 가공물의 에러 요소를 검출하는 TNC 640의 VSC 기능

하이덴하인의 NC 컨트롤러 TNC 640은 황삭과 정밀 가공의 효율성을 높이기 위해 Dynamic Precision과 Dynamic Efficiency의 두 가지 소프트웨어 패키지를 옵션으로 제공한다. 대화형 프로그램을 제공해 프로그램 작성 시간을 대폭 줄일 수 있다는 특징도 있다. 이번 전시회에서는 4차 산업혁명의 흐름에 발맞춰 최근 개발 중인 VSC 기능이 추가로 소개되었다. 아래 사진처럼 드릴링된 워크 위에 이물질이 놓여 있으면 후속 공정에서 공구가 파손될 우려가 있다. VSC 기능은 카메라 모듈을 통해 정상적인 워크피스와 불량 워크피스를 비교해 에러 요소를 검출해 낸다. 만약 이상이 있다면 NC 컨트롤러가 프로그램을 중지시키는 식이다.

About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)